一种焦炉上升管余热回收自动控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，属于余热回收控制领域。本实用新型中的上升管换热器组包括上升管，上升管的进水端设有电动阀，上升管的荒煤气出口处设有测温元件，测温元件通过控制元件与电动阀逻辑联锁，控制元件根据测温元件检测的温度控制电动阀的进水流量；控制元件包括总CPU和现场CPU，一台总CPU连接多台现场CPU，每台现场CPU控制多组上升管换热器组。本实用新型根据上升管荒煤气出口温度控制上升管进水流量，将上升管荒煤气出口温度控制在设定温度值内，解决上升管结焦堵塞的问题；利用多台现场CPU分管焦炉系统中的上升管换热器组，并利用一台总CPU进行监控显示，最大化地提高了系统安全性。
【专利说明】
-种焦妒上升管余热回收自动控制系统
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种余热回收利用系统，更具体地说，设及一种焦炉上升管余热 回收自动控制系统。
【背景技术】
[0002] 炼焦生产是典型的能源再加工和热能的再回收利用过程，焦炭和炼焦煤气是其主 要的能源产品。煤在干馈过程中产生的高溫荒煤气，其余热的回收与利用历来是焦化行业 重点技术之一。
[0003] 炼焦化学工业是影响国民经济基础的清洁能源转化的流程工业，是炼焦煤通过干 馈、实现焦炭和其关联产品的生产工艺模式，属于典型的能源流程产业。焦炭生产过程中， 配合煤在焦炉中被隔绝空气加热干馈，生成焦炭的同时产生大量的荒煤气。如下表所示：
[0004]
[0005] 从炼焦生产过程热平衡分布看，从焦炉炭化室推出的950°C~1050°C红焦带出的 显热(高溫余热）占焦炉支出热的37%，650°C~750°C焦炉荒煤气带出热（中溫余热）占焦炉 支出热的36%，180°C~230°C焦炉烟道废气带出热(低溫余热）占焦炉支出热的16%，炉体 表面热损失(低溫余热）占焦炉支出热的11%。在占焦炉支出热最多的两项中，对焦炭带出 的显热.目前已有成熟的干焰焦装置回收并发电，而对焦化荒煤气带出的显热，虽然从上世 纪70年代末期国内就开始回收尝试，但至今未形成成熟、可靠、高效的回收利用技术。
[0006] 焦化厂荒煤气带走的余热，在上升管换热器的换热回收过程中，现有控制系统存 在W下两个问题。1、溫度不可控，易结焦。炼焦的整个过程中，炉膛的溫度是一个变化的过 程，即上升--平衡--略下降的过程，普通现场单根上升管配备手动球阀，打开的通量是固定 不变的，无法做到实时根据上升管内部荒煤气实际热能，改变换热器循环水进水侧的进水 量，使得在炼焦初期荒煤气溫度低的情况下，或是在循环水量过多的情况下，导致上升管荒 煤气出口溫度过低，从而使上升管取热装置内侧结焦、粘结、堵塞。2、溫控系统繁琐，安全系 数低。W焦炉110根上升管系统举例，如果单根上升管都需单独溫控，那么系统的主CPU要实 时采集、计算、控制110套溫控系统，计算量大，CPU性能要求高，成本昂贵，而且存在主CPU- 旦出现故障，会导致大面积的停车，所有的上升管溫控均停止，如果长时间的某个调节阀完 全关死，又会导致对应的上升管长时间干烧，一旦再次通水，有爆裂的安全隐患。
【发明内容】
[0007] 1.实用新型要解决的技术问题
[0008] 本实用新型的目的在于克服现有焦炉荒煤气的回收控制系统存在的上述不足，提 供一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，采用本实用新型的技术方案，根据上升管荒煤 气出口溫度控制上升管进水流量，从而可W将上升管荒煤气出口溫度控制在设定溫度值 内，解决上升管结焦堵塞的问题;并且，利用多台现场CPU分管焦炉系统中的上升管换热器 组，并利用一台总CPU进行监控和显示，最大化地提高了系统安全性，极大地规避了系统擁 痕的可能。
[0009] 2.技术方案
[0010] 为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：
[0011] 本实用新型的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，包括上升管换热器组、汽 包和强制循环累，所述的汽包与若干组并联的上升管换热器组通过强制循环累连接成循环 回路，所述的上升管换热器组包括安装于焦炉上的上升管，所述的上升管的进水端设置有 电动阀，所述的上升管的荒煤气出口处设置有测溫元件，所述的测溫元件通过控制元件与 电动阀逻辑联锁，控制元件根据测溫元件检测的溫度控制电动阀的进水流量;所述的控制 元件包括总CPU和现场CPU，一台总CPU连接多台现场CPU,每台现场CPU控制多组上升管换热 器组的溫度检测和进水流量调节。
[0012] 更进一步地，所述的上升管的进水端还设置有与电动阀相并联的常开手动阀。
[0013] 更进一步地，所述的测溫元件为热电偶。
[0014] 更进一步地，每台现场CPU控制8组上升管换热器组。
[0015] 3.有益效果
[0016] 采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：
[0017] (1)本实用新型的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，其上升管的进水端设 置有电动阀，上升管的荒煤气出口处设置有测溫元件，测溫元件通过控制元件与电动阀逻 辑联锁，控制元件根据测溫元件检测的溫度控制电动阀的进水流量;控制元件包括总CPU和 现场CPU,-台总CPU连接多台现场CPU,每台现场CPU控制多组上升管换热器组的溫度检测 和进水流量调节;根据上升管荒煤气出口溫度控制上升管进水流量，从而可W将上升管荒 煤气出口溫度控制在设定溫度值内，解决上升管结焦堵塞的问题;并且，利用多台现场CPU 分管焦炉系统中的上升管换热器组，并利用一台总CPU进行监控和显示，最大化地提高了系 统安全性，极大地规避了系统擁痕的可能；
[0018] (2)本实用新型的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，其上升管的进水端还 设置有与电动阀相并联的常开手动阀，确保上升管内始终有高溫水汽流动，防止上升管干 烧而出现安全隐患，进一步提高系统安全性；
[0019] (3)本实用新型的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，其测溫元件为热电偶， 具有装配简单、测量准确、耐高溫、寿命长等特点；
[0020] (4)本实用新型的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，其每台现场CPU控制8 组上升管换热器组，减小了 CPU的计算量，降低了 CPU的性能要求和成本。
【附图说明】
[0021] 图1为本实用新型的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统的示意图；
[0022] 图2为本实用新型中的上升管换热器组的控制原理示意图；
[0023] 图3为本实用新型中的CPU控制元件的原理示意图。
[0024] 示意图中的标号说明：
[00巧]1、上升管换热器组；11、上升管；12、电动阀；13、测溫元件；14、手动阀；2、汽包；3、 强制循环累;4、总CPU; 5、现场CPU。
【具体实施方式】
[0026] 为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。
[0027] 实施例
[0028] 结合图1和图2所示，本实施例的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，包括上 升管换热器组1、汽包2和强制循环累3,汽包2与若干组并联的上升管换热器组1通过强制循 环累3连接成循环回路，实现换热介质与荒煤气的热交换。其中，上升管换热器组1包括安装 于焦炉上的上升管11，上升管11的进水端设置有电动阀12,上升管11的荒煤气出口处设置 有测溫元件13,测溫元件13通过控制元件与电动阀12逻辑联锁，控制元件根据测溫元件13 检测的溫度控制电动阀12的进水流量，从而可W将上升管荒煤气出口溫度控制在设定溫度 值内，具体要求上升管荒煤气出口溫度不低于45(TC，解决上升管结焦、粘结、堵塞的问题， 保证上升管荒煤气导出杨通，不会影响焦炉正常生产。如图3所示，控制元件包括总CPU4和 现场CP呪，一台总CPU4连接多台现场CP呪，每台现场CP呪控制多组上升管换热器组1的溫度 检测和进水流量调节，利用多台现场CPU5分管焦炉系统中的上升管换热器组1，并利用一台 总CPU4进行监控和显示，最大化地提高了系统安全性，极大地规避了系统擁痕的可能。上述 的测溫元件13为热电偶，具有装配简单、测量准确、耐高溫、寿命长等特点。
[0029] 接续图2所示，在本实施例中，上升管11的进水端还设置有与电动阀12相并联的常 开手动阀14,采用电动阀12与手动阀14并列运行的新模式，根据单根上升管11的热能及实 际项目经验值得出实际的进水量，确保了上升管11内始终有高溫水汽流动，防止上升管11 干烧而出现安全隐患，进一步提高系统安全性。W单根上升管11进水量为0.1 m3A为例，在 对电动阀12与手动阀14选型时，要求手动阀14在当前压差下，其正常打开时可通过0.02~ 0.03m3A的循环水；电动阀12在当前压差下，其正常开度可调节时，可通过0.07~0.OSm3A 的循环水。运样，在保证手动阀14常开状态，又可保证电动阀12具有调节权限，从而满足即 使在控制系统擁痕的情况下，上升管11内也一直有循环水循环，并且上升管11可根据荒煤 气的实际热能调节循环水的进水流量，使上升管11内不会出现焦油粘结堵塞的现象。
[0030] 此外，在本实施例中，每台现场CPU5控制8组上升管换热器组1，减小了CPU的计算 量，降低了CPU的性能要求和成本。W具有110组上升管换热器组1的焦炉系统为例，现场需 要安排14台现场CPU5和1台总CPU4,每组现场CP呪均进行8组上升管换热器组1的溫度检测 和进水流量调节，形成一组控制单元，每组控制单元再将所有的数据处理结果远传到控制 室的总CPU4进行监控显示。与现有采用一台CPU进行系统控制的方案相比，减轻了单台CPU 的运算量，运样可W采用基础型的CPU和基础型的通用模块，降低了控制系统的成本，W西 口子化C控制系统为例分析，通用模块的成本可降低40%，现场所有线缆成本可降低70%， 而系统安全系数可提高10倍W上。采用上述的总CPU4和现场CPU5来实现系统控制，总CPU4 擁痕，并不影响任何一台现场CPU5的正常运行，现场安全得到保障；任何一台现场CPU5擁 痕，也不会影响其他现场CPU5，更不会影响总CPU4，最大化地提高了系统安全性，极大地规 避了系统擁痕的可能。
[0031] 本实用新型的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，根据上升管荒煤气出口溫 度控制上升管进水流量，从而可W将上升管荒煤气出口溫度控制在设定溫度值内，解决上 升管结焦堵塞的问题;并且，利用多台现场CPU分管焦炉系统中的上升管换热器组，并利用 一台总CPU进行监控和显示，最大化地提高了系统安全性，极大地规避了系统擁痕的可能； 同时，防止了上升管干烧而出现安全隐患，进一步提高系统安全性。
[0032] W上示意性地对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图 中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所W，如果本领域 的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出 与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，包括上升管换热器组（1)、汽包（2)和强制 循环栗(3)，所述的汽包(2)与若干组并联的上升管换热器组（1)通过强制循环栗(3)连接成 循环回路，其特征在于:所述的上升管换热器组（1)包括安装于焦炉上的上升管（11)，所述 的上升管（11)的进水端设置有电动阀（12)，所述的上升管（11)的荒煤气出口处设置有测温 元件（13)，所述的测温元件（13)通过控制元件与电动阀（12)逻辑联锁，控制元件根据测温 元件（13)检测的温度控制电动阀（12)的进水流量;所述的控制元件包括总CPU(4)和现场 CPU(5)，一台总CPU(4)连接多台现场CPU(5)，每台现场CPU(5)控制多组上升管换热器组（1) 的温度检测和进水流量调节。2. 根据权利要求1所述的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，其特征在于:所述的 上升管（11)的进水端还设置有与电动阀（12)相并联的常开手动阀（14)。3. 根据权利要求1或2所述的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，其特征在于:所 述的测温元件（13)为热电偶。4. 根据权利要求3所述的一种焦炉上升管余热回收自动控制系统，其特征在于:每台现 场CPU(5)控制8组上升管换热器组（1)。
【文档编号】C10B41/08GK205443180SQ201620211651
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】邱伟平
【申请人】常州德帝士环保科技有限公司