一种大型焦炉结焦过程炭化室压力调节控制装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于焦炉技术领域，具体涉及一种大型焦炉结焦时单个炭化室压力调节的 自动控制的装置及方法，能够方便地实现大型焦炉结焦过程中炭化室压力的调节。
【背景技术】
[0002] 目前，新型焦炉必须集大型化、环保化、机械化和自动化于一体，焦炉系统已普遍 采用自动化控制技术，把传统焦炉对吸气管压力粗放式的调节方式改变为通过调节每个炭 化室上升管压力来控制集气管压力的精细化调节方式，并实现了每个炭化室的结焦过程的 全自动化操作，降低劳动强度，为焦炉的高效生产和环保节能提供了有力的技术保证。
[0003] 图1所示为传统焦炉的荒煤气系统结构，由简单的上升管、上升管盖、桥管、集气 管等基本结构组成，在控制中存在以下问题：
[0004] 1)焦炉炭化室压力控制为集气管总管调节，各炭化室压力不均衡，且随装煤、推焦 影响大；
[0005] 2)焦炉装煤时，因炭化室为正压装煤，，装煤孔冒烟着火逸尘现象严重；
[0006] 3)推焦时，上升管与集气管以及大气直接相通，极易将空气串入荒煤气系统，造成 含氧量高；
[0007] 4)结焦时，各炭化室压力不均衡，对焦炭质量造成影响，且荒煤气回收率也不是很 商；
[0008] 5)生产自动化程度低，大大降低生产效率，同时大幅增加人工成本。
【发明内容】
[0009] 本发明针对上述问题，提供一种能满足大型焦炉单个炭化室结焦过程炭化室压力 的自动控制方法及装置。
[0010] 焦炉结焦过程、结焦时间和加热制度的变化使得产气量明显波动，煤的成份、装煤 量的变化以及实际结焦时间也会影响集气管压力的变化。本发明依据焦炉结焦时间，根据 炭化室压力的特性，运用机理分析建模的方法，采用合理的近视处理，建立了一种炭化室压 力控制的动态数学模型，进而利用该动态数学模型对炭化室压力进行自动控制。
[0011] 具体来说，本发明采用的技术方案如下：
[0012] -种焦炉结焦过程炭化室压力调节控制装置，其包括：
[0013] 上升管盖控制装置，用于控制焦炉炭化室的上升管盖的打开和关闭；
[0014] 氨水注入装置，用于向焦炉炭化室的集气管内注入氨水，对荒煤气进行消尘和降 温；
[0015] 炭化室压力检测装置，用于检测和采集焦炉炭化室的压力数据；
[0016] 数学建模装置，用于建立炭化室压力控制的动态数学模型，按照结焦时间将结焦 全过程为分为若干阶段，并得到各阶段炭化室压力的目标设定值；
[0017] 调压装置，连接所述炭化室压力检测装置和数学建模装置，用于根据炭化室压力 的目标设定值，在结焦过程中对炭化室压力进行自动调节；
[0018] 控制装置，连接上述各装置，用于通过程序控制功能比较实际结焦时间和目标结 焦时间，对炭化室压力的调节过程进行控制。
[0019] 进一步地，所述数学建模装置按照结焦时间将结焦全过程为分九个阶段，各 时间区间为 0-10 %，11-20 %，21-30 %，31-40 %，41-50 %，51-60 %，61-70 %，71-80 %， 81-100%。
[0020] 一种环保型焦炉荒煤气系统，包括依次连接的上升管、桥管和集气管，还包括上述 焦炉结焦过程炭化室压力调节控制装置。
[0021] -种采用上述装置的焦炉结焦过程炭化室压力调节控制方法，其步骤包括：
[0022] 1)数学建模装置依据焦炉结焦时间和炭化室压力的特性，运用机理分析建模的方 法并采用合理的近视处理，建立炭化室压力控制的动态数学模型；
[0023] 2)数学建模装置按照结焦时间将结焦全过程分为若干阶段，根据所述动态数学模 型得到各个阶段的压力的目标设定值；
[0024] 3)炭化室压力检测装置检测和采集焦炉炭化室的压力数据，控制装置通过计算机 程序控制功能比较实际结焦时间和目标结焦时间，将各阶段对应的压力设定值作为单个炭 化室的压力调节目标值输出给调压设备，实现对炭化室压力的调节控制。
[0025] 进一步地，步骤2)将结焦全过程为分九个阶段，各时间区间为0-10%，11_20%， 21-30% ,31-40% ,41-50% ,51-60% ,61-70% ,71-80% ,81-100%。
[0026] 与传统焦炉相比，本发明的的有益效果如下：
[0027] 1)焦炉炭化室压力控制为独立调节，各炭化室压力均衡，且不会受到其它炭化室 装煤、推焦影响；
[0028] 2)装煤时，因炭化室为独立负压装煤，装煤孔冒烟着火逸尘现象几乎消除；
[0029] 3)推焦时，上升管与集气管采用水封隔断，杜绝空气串入荒煤气系统造成的含氧 量高；
[0030] 4)结焦时，各炭化室压力为独立调节，各炭化室压力均衡，且压力调节为自动分段 调节，生产的焦炭质量较稳定，且荒煤气回收率提高，结焦过程中杜绝了冒烟冒火；
[0031] 5)生产自动化程度高，大大提高生产效率，同时大幅降低人工成本。
【附图说明】
[0032] 图1为传统焦炉的荒煤气系统结构示意图。
[0033] 图2为本发明的大型环保型焦炉荒煤气系统结构示意图。
[0034] 图3为本发明的炭化室压力检测装置结构示意图。
[0035] 图4是本发明的活塞组件结构图。
[0036] 图5a_图5c是本发明的调压装置的工作原理图，其中图5a是推焦状态示意图，图 5b是装煤状态示意图，图5c是结焦过程示意图。
[0037] 图6是本发明的控制装置的控制过程示意图。
[0038] 图7是本发明的大型环保焦炉系统自动控制框图。
[0039] 图8是本发明的焦炉结焦过程炭化室压力调节控制方法的流程图。
[0040] 图中标号说明：
[0041] 1-上升管，2-上升管盖，3-桥管，4-集气管，5-上升管盖控制装置；6-氨水注入装 置，61-快注氨水阀，62-大氨水喷嘴，63-小氨水喷嘴；7-炭化室压力检测装置，压力变送器 71，可调流量计72,氮气保护开闭器73,清洗开闭器74,取压开闭器75,卡套式接头76,桥 管法兰盖77和取压导管78,不锈钢挠性连接管79 ;8_调压装置，81-导流槽，82-分位器， 83-活塞组件，84-活塞调节气缸，85-U型架，86-水封装置；9-数学建模装置，10-控制装 置。
【具体实施方式】
[0042] 下面通过具体实施例和附图，对本发明做进一步说明。
[0043] 焦炉结焦过程，结焦时间和加热制度的变化使得产气量明显波动；煤的成份、装煤 量的变化以及实际结焦时间也会影响集气管压力的变化。炭化室压力控制是结焦全过程控 制，本发明按照结焦时间，分若干阶段给定设定值，比如分成九个阶段。遵循从结焦初期到 结焦末期，炭化室压力设定值由小到大的规律。
[0044] 焦炉结焦时压力调节就是将模型中的压力值作为目标设定值，在结焦过程对炭化 室压力进行自动调节从而调节荒煤气的流量，保证炭化室内荒煤气的压力稳定。本发明是 采用PLC编程指令而编制的程序控制功能，对结焦时间分析计算判断，通过计算机进行压 力等数据的精确采集，并对调压设备进行控制，这种调节方式可确保每个炭化室压力在全 部结焦过程中受控在一定的范围内，保证集气管压力稳定性。
[0045] 本发明在图1所示传统焦炉荒煤气系统基础上，建立了一种大型环保型焦炉荒煤