一种焦炉压力控制系统及焦炉压力控制方法

摘要

本公开实施例提供了一种焦炉压力控制系统及焦炉压力控制方法，一种焦炉压力控制系统，包括焦炉、至少一个平衡管道、焦炉烟道、余热锅炉及引风机。其中，焦炉包括多个炭化室及与多个炭化室相邻设置的多个燃烧室，炭化室与相邻的至少一个燃烧室连通，焦炉还包括位于多个炭化室上方的炉顶区，焦炉还包括与多个燃烧室连通的换热室；至少一个平衡管道设置于炉顶区，每一平衡管道与至少部分炭化室连通；焦炉烟道的一端与换热室连通；余热锅炉的一侧与焦炉烟道远离换热室的一端连通；引风机与余热锅炉远离焦炉烟道的一侧连通。本公开实施例可以通过调节焦炉的压力，从而提高焦炉工作过程中的安全性和环保性。

说明书

技术领域

本公开涉及焦化技术领域，特别是涉及一种焦炉压力控制系统及焦炉压力控制方法。

背景技术

焦炭作为重要的冶金工业原燃料，在国民经济的发展中起着重要作用。作为主流炼焦工艺的带化产回收的常规机焦炉(顶装和捣固)炼焦技术，目前向大型化、高效化、智能化以及绿色化方向发展，但在炼焦过程中会产生阵发性无组织排放和VOCs排放；热回收焦炉将入炉煤产生的荒煤气全部燃烧提供热量，负压操作，实现了炼焦过程清洁和资源节约的显著优势。

相关技术中，焦炉系统包括多个燃烧室和多个炭化室，炭化室用于形成焦炭。在炭化室的结焦过程中会不断产生荒煤气，如果不及时导出，会导致炭化室内的压力升高，使得炭化室内的荒煤气可能会溢出，影响焦炉系统的安全性及环保性。此外，在焦炭成熟时，需开启炉门进行推焦，推焦过程中炭化室压力波动较大，易发生烟尘外逸，进一步影响焦炉系统的稳定性。

发明内容

本公开实施例的目的在于提供一种焦炉压力控制系统及焦炉压力控制方法，以提高焦炉系统的压力稳定性，提高焦炉系统的安全性及环保性。具体技术方案如下：

本公开第一方面的实施例提出了一种焦炉压力控制系统，包括：

焦炉，所述焦炉包括多个炭化室及与所述多个炭化室相邻设置的多个燃烧室，炭化室与相邻的至少一个燃烧室连通，所述焦炉还包括位于所述多个炭化室上方的炉顶区，所述焦炉还包括与所述多个燃烧室连通的换热室；

至少一个平衡管道，所述至少一个平衡管道设置于所述炉顶区，每一平衡管道与至少部分所述炭化室连通；

焦炉烟道，所述焦炉烟道的一端与所述换热室连通；

余热锅炉，所述余热锅炉的一侧与所述焦炉烟道远离所述换热室的一端连通；

引风机，所述引风机与所述余热锅炉远离所述焦炉烟道的一侧连通。

本公开实施例的第一方面提供了一种焦炉压力控制系统，包括焦炉、设置于焦炉内部炉顶区的平衡管道，所述平衡管道与焦炉内的多个炭化室均连通，因此各个炭化室产生的气体可以进入平衡管道并通过平衡管道流动至其他炭化室内，例如内部压力较高的炭化室中的气体可以在压差的作用下通过平衡管道进入内部压力较低的炭化室内，从而实现多个炭化室的压力平衡，从而使各个炭化室内的压力基本相同，进而降低部分炭化室因内部压力过高而导致荒煤气溢出的概率，提高焦炉压力控制系统的安全性及环保性。余热锅炉的一侧与焦炉烟道远离所述换热室的一端连通，且焦炉烟道与多个燃烧室连通，余热锅炉对焦炉烟道排出的还未到达引风机的高温气体起到降温冷却的作用。引风机与余热锅炉远离所述焦炉烟道的一侧连通，用于通过焦炉烟道及时排出多个燃烧室内荒煤气燃烧产生的烟气，进一步提升焦炉压力控制系统的稳定性。此外，多个燃烧室与多个炭化室连通，引风机在吸出多个燃烧室内的烟气过程中可以降低多个炭化室内的压力，使得多个炭化室处于微负压状态，使各炭化室内的焦炭在结焦过程受热更加均匀，结焦过程更加稳定。

另外，根据本公开实施例的焦炉压力控制系统，还可具有如下附加的技术特征：

根据本公开实施例的焦炉压力控制系统，所述焦炉压力控制系统还包括控制器，所述控制器与所述引风机电连接，所述控制器用于控制所述引风机的工作状态。

根据本公开实施例的焦炉压力控制系统，所述焦炉压力控制系统包括多个第一压力变送器，所述多个第一压力变送器一一对应的设置于所述多个炭化室上。

根据本公开实施例的焦炉压力控制系统，所述多个第一压力变送器与所述控制器电连接，所述多个第一压力变送器用于向所述控制器发送检测到的压力值；所述控制器用于在所述压力值大于第一预设压力阈值时，增加所述引风机的频率；所述控制器还用于在所述压力值小于第二预设压力阈值时，降低所述引风机的频率。

根据本公开实施例的焦炉压力控制系统，所述压力控制系统还包括第二压力变送器，所述第二压力变送器设置于所述至少一个平衡管道上，且所述第二压力变送器与所述控制器电连接。

根据本公开实施例的焦炉压力控制系统，所述焦炉内部还包括跨越孔，所述跨越孔设置于所述炭化室至少一侧的侧壁上，所述燃烧室通过跨越孔与所述炭化室连通。

根据本公开实施例的焦炉压力控制系统，所述焦炉还设置有斜道区，所述斜道区连通所述多个燃烧室和所述换热室。

根据本公开实施例的焦炉压力控制系统，所述焦炉包括多个除碳通道，所述炭化室与至少一个除碳通道的一端连通，且所述至少一个除碳通道的另一端延伸出所述焦炉外。

本公开实施例的第二方面提供了一种焦炉压力控制方法，应用于焦炉的控制器，包括：

接收第一压力变送器发送的压力值；

判断所述压力值是否大于第一预设压力阈值，且判断所述压力值是否小于第二预设压力阈值；

若所述压力值大于第一预设压力阈值，控制所述焦炉压力系统中引风机的频率增加，若所述压力值小于第二预设压力阈值时，控制所述引风机的频率降低；

其中，所述焦炉压力控制系统还包括焦炉、至少一个平衡管道及焦炉烟道，其中，所述焦炉包括多个炭化室及与所述多个炭化室相邻设置的多个燃烧室，所述焦炉还包括位于所述多个炭化室上方的炉顶区，所述焦炉还包括与所述多个燃烧室连通的换热室；所述至少一个平衡管道设置于所述炉顶区，每一平衡管道与至少部分所述炭化室连通；所述焦炉烟道的一端与所述换热室连通；所述余热锅炉的一侧与所述焦炉烟道远离所述换热室的一端连通；所述引风机与所述余热锅炉远离所述焦炉烟道的一侧连通；所述第一压力变送器设置于所述多个炭化室上。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为焦炉压力控制流程图；

图2为焦炉侧视图；

图3为焦炉压力控制方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向，例如旋转90度或者在其它方向，并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1所示，为了提高焦炉10的安全性及环保性，本公开第一方面的实施例提出了一种焦炉压力控制系统1，包括焦炉10、至少一个平衡管道200、焦炉烟道700、余热锅炉50及引风机40。其中，焦炉10包括多个炭化室400及与多个炭化室400相邻设置的多个燃烧室300，炭化室400与相邻的至少一个燃烧室300连通，炭化室400与燃烧室300相间布置。焦炉10还包括炉顶区100和换热室600，炉顶区100位于多个炭化室400的上部，换热室600与多个燃烧室300相连；焦炉10内部包括至少一个平衡管道200，至少一个平衡管道200设置于炉顶区100，每一平衡管道200与至少部分炭化室400连通。焦炉10内部还包括焦炉烟道700，焦炉烟道700的一端与换热室600连通，焦炉烟道700位于换热室600的远离炭化室400的一侧。焦炉压力控制系统1还包括余热锅炉50，余热锅炉50的一侧与焦炉烟道700远离换热室600的一端连通。焦炉系统1还包括有引风机40，引风机40与余热锅炉50远离焦炉烟道700的一侧连通，引风机40为变频风机，用于及时排出焦炉10的燃烧室300内荒煤气燃烧产生的烟气，给整个焦炉提供负压动力。

本公开实施例的第一方面提供了一种焦炉压力控制系统1，包括焦炉10、设置于焦炉10内部炉顶区100的平衡管道200，平衡管道200与焦炉10内的多个炭化室400均连通，因此各个炭化室400产生的气体可以进入平衡管道200并通过平衡管道200流动至其他炭化室400内，例如内部压力较高的炭化室400中的气体可在压差的作用下通过平衡管道200进入内部压力较低的炭化室400内，从而实现多个炭化室400的压力平衡，使各个炭化室400内的压力基本相同，进而降低部分炭化室400因内部压力过高而导致荒煤气溢出的概率，提高焦炉压力控制系统1的安全性及环保性。焦炉压力控制系统1还包括引风机40和余热锅炉50，余热锅炉50与焦炉烟道700连通，对焦炉烟道700排出的高温烟气起到冷却降温的作用，引风机40与余热锅炉50连通，且焦炉烟道700与多个燃烧室300连通，引风机40用于通过焦炉烟道700及时排出多个燃烧室300内荒煤气燃烧产生的烟气，进一步提升焦炉10压力控制系统的稳定性。此外，多个燃烧室300与多个炭化室400连通，引风机40在吸出多个燃烧室300内的烟气过程中可以降低多个炭化室400内的压力，使得多个炭化室400处于微负压状态，使各炭化室400内的焦炭在结焦过程受热更加均匀，结焦过程更加稳定。

需要说明的是，焦炉10可以为立式热回收焦炉也可以为卧式热回收焦炉，本公开实施例以立式热回收焦炉为例。焦炉10内的炭化室400分为机侧和焦侧，在机侧和焦侧分别设置有可以打开和关闭的炉门。其中，机侧为装煤车装煤的一侧，机侧炉门打开，能够将煤炭装入炭化室400。焦侧为焦炭的产出侧，焦炭从焦侧导出后将运往下一工序，在一次装煤推焦的过程中，机侧和焦侧的炉门均需要打开和关闭。

在本公开实施例中，至少一个平衡管道200的数量可以根据实际需求设定，例如根据每一平衡管道200能够连接的炭化室400的数量确定，或根据多个炭化室400的位置排布方式确定等，本公开对此不作限定。一个示例中，焦炉压力控制系统1可以包括一个或多个平衡管道200，每一平衡管道200与焦炉10内所有的炭化室400均连通。另一个示例中，焦炉压力控制系统1内的多个炭化室400可以分为多组，焦炉压力控制系统1包括多个平衡管道200，每一组炭化室400与一个或多个平衡管道200相对应，即一个或多个平衡管道200与一组炭化室400中的多个炭化室400均连通，不同组的炭化室400不连通。

在本公开实施例中，炭化室400用于将煤料进行干馏获得焦炭。多个燃烧室300与炭化室400相邻设置，用于燃烧荒煤气为相邻的炭化室400提供热量，使炭化室400能够生产合格焦炭。进一步的，如图1所示，每一炭化室的两侧均可以设置有燃烧室300，以为炭化室400提供足够的热量。本公开实施例中，每一炭化室400与相邻的至少一个燃烧室300连通，使得炭化室400在干馏过程中产生的荒煤气可以进入燃烧室300内进行燃烧，降低荒煤气外泄的概率，进一步提升焦炉系统1的安全性。

在本公开的一些实施例中，焦炉压力控制系统1还包括控制器30，控制器30与引风机40电连接，控制器30用于控制引风机40的工作状态。引风机40的工作状态包括但不限于引风机40的开启、关闭、开启时长、关闭时长等。进一步的，引风机40为变频风机，控制器30可以根据实际需求调整引风机40的频率，例如根据焦炉结焦时间调整引风机40的频率，或根据炭化室400内的压力调整引风机40的频率等。

在本公开的一些实施例中，如图1所示，焦炉压力控制系统1包括多个第一压力变送器20，多个第一压力变送器20一一对应的设置于多个炭化室400上。多个第一压力变送器20可以实时监测焦炉10工作过程中处于不同结焦阶段的炭化室400的压力数据，从而更加精准、实时的监测炭化室400的压力数值。

在本公开的一些实施例中，多个第一压力变送器20与控制器30电连接，多个第一压力变送器20用于向控制器30发送检测到的炭化室400的压力值；控制器30用于在监测到的压力值大于第一预设压力阈值时，增加引风机40的频率；控制器还用于在压力值小于第二预设压力阈值时，降低引风机40的频率。

本公开实施例中，第一预设压力阈值及第二预设压力阈值可根据炭化室400中煤炭正常干馏过程中的正常内部压力设定。进一步的，第一预设压力阈值可以为超出正常内部压力15Pa-35Pa的压力值，更进一步的，第一预设压力阈值可以超出正常内部压力20Pa。第二预设压力阈值可以为低于正常内部压力15Pa-35Pa的压力值，更进一步的，第二预设压力阈值可以低于正常内部压力20Pa。其中，炭化室400在正常工作过程中的内部压力值可为-10Pa至-20Pa。

本公开实施例中，通过多个第一压力变送器20能够实时地检测到各个炭化室400的压力，控制器能够根据多个第一压力变送器20检测到的压力值调整引风机40的频率，从而可以通过引风机40实时、精确的对焦炉10内压力进行调节。例如，在进行推焦装煤的操作中，打开某一炭化室的炉门时，该炭化室400内的压力上升，由于平衡管道200的存在，焦炉10内的其他炭化室400的压力也会随之上升，多个第一压力变送器20实时向控制器30发送检测到的压力值，控制器30对接收到的压力值进行判断，当压力值增大至大于第一预设压力阈值时，控制器30控制引风机40加大频率。相对应的，关闭炉门后，炭化室400的压力减小，多个第一压力变送器20实时向控制器发送检测到压力值，当控制器判断压力值减小到小于第二预设压力阈值时，控制引风机40减小频率。本公开实施例中，根据第一压力变送器20检测到的压力值控制引风机40的频率，从而控制多个炭化室400内的压力，能够在炭化室400内的压力升高时，及时对多个炭化室400内的压力进行调整，使得多个炭化室400处于微负压状态，使各炭化室400内的焦炭在结焦过程受热更加均匀，结焦过程更加稳定。

在本公开的一些实施例中，焦炉压力控制系统1还包括第二压力变送器20，第二压力变送器20设置于至少一个平衡管道200上，且第二压力变送器20与控制器30电连接，第二压力变送器20用于向控制器30发送检测到的压力值。控制器30还用于在压力值大于第一预设压力阈值时，增加引风机40的频率。控制器30还用于在压力值小于第二预设压力阈值时，降低引风机40的频率。

其中，由于至少一个平衡管道200与多个炭化室400连通，因此第二压力变送器20采集到的平衡管道200内的压力值与各个炭化室400内的压力值大致相等，在每一平衡管道200上设置一个第二压力变送器20，通过一个压力变送器20能够检测到与该平衡管道200上连接的多个炭化室400内的压力，可以降低焦炉压力控制系统1的成本。此外，每一平衡管道200连通多个炭化室，控制器30只需要判断由一个第二压力变送器20发送的压力值，能够降低控制器30的运算难度及复杂度。

进一步的，多个第一压力变送器20与第二压力变送器20的结构、种类及类型等可以相同。

在本公开的一些实施例中，如图1所示，焦炉10内部还包括跨越孔410，跨越孔410设置于炭化室400至少一侧的侧壁上，燃烧室300通过跨越孔410与炭化室400连通。跨越孔410连通燃烧室300和炭化室400，可以平衡燃烧室300和炭化室400之间的压力，引风机40排出燃烧室300产生的烟气后，炭化室400内结焦过程中产生的荒煤气通过跨越孔410进入与之相邻的燃烧室300进行燃烧，起到了对炭化室400结焦过程中产生的荒煤气进行回收利用的作用。

在本公开的一些实施例中，如图1所示，焦炉10还设置有斜道区500，斜道区500连通燃烧室300和换热室600。沿竖直方向上，斜道区500位于换热室600的上方，燃烧室300产生的高温烟气通过斜道区500下降进入换热室600，对燃烧室300产生的高温烟气进行降温。

如图2所示，在本公开的一些实施例中，焦炉10还包括多个除碳通道800，炭化室400与至少一个除碳通道800的一端连通，且至少一个除碳通道800的另一端延伸出焦炉10外。在一些实施例中，当推出成熟焦炭且在装煤操作之前，将除炭通道800打开，外部的空气通过除炭通道800进入炭化室400，空气与积炭接触，可以有效去除炭化室400的积碳。在另一些实施例中，每一个炭化室400也可以形成有多个除碳通道800，进一步的，每一个炭化室400可以对应的形成有三个除碳通道800，三个除碳通道800分别位于炭化室400的机侧、焦侧和炭化室400的中间位置。

本公开第二方面的实施例提出了一种焦炉压力控制方法，控制方法应用于焦炉的控制器，如图3所示，焦炉压力控制方法包括以下步骤。

步骤S301，接收第一压力变送器发送的压力值。

步骤S302，判断压力值是否大于第一预设压力阈值，且判断压力值是否小于第二预设压力阈值。

步骤S303，若压力值大于第一预设压力阈值，控制焦炉压力系统中引风机的频率增加，若压力值小于第二预设压力阈值时，控制引风机的频率降低。

其中，焦炉压力控制系统还包括焦炉、至少一个平衡管道、余热锅炉及焦炉烟道，焦炉包括多个炭化室及与所述多个炭化室相邻设置的多个燃烧室，焦炉还包括位于多个炭化室上方的炉顶区，焦炉还包括与多个燃烧室连通的换热室；至少一个平衡管道设置于炉顶区，每一平衡管道与至少部分炭化室连通；焦炉烟道的一端与换热室连通；所述余热锅炉的一侧与所述焦炉烟道远离所述换热室的一端连通；所述引风机与所述余热锅炉远离所述焦炉烟道的一侧连通；第一压力变送器设置于多个炭化室上。

本公开实施例中，多个第一压力变送器检测到多个炭化室内的压力后，向控制器发送检测到的多个压力值，控制器接收到多个第一压力变送器的压力值后，控制引风机的频率增大或者减小。具体的，当压力值大于第一预设压力阈值时，控制器控制增加引风机的频率，当压力值小于第二预设压力阈值时，控制器控制引风机减小频率，通过控制器控制引风机的频率，使引风机排出多个燃烧室内产生的烟气，调节焦炉内部压力，从而使焦炉在工作过程中更具安全性和环保性。

其中，控制器接收到的为多个第一压力变送器的多个压力值，控制器判断多个第一压力值是否大于第一预设压力阈值或小于第二预设压力阈值的过程可以为，控制器可以将接收到的多个第一压力变送器的压力值进行平均，判断平均值是否大于第一预设压力阈值或小于第二预设压力阈值。或者，控制器也可以判断接收到的多个第一压力变送器的压力值中的最大值是否大于第一预设压力阈值，判断接收到的多个第一压力变送器的压力值中的最小值是否小于第二预设压力阈值。

本公开实施例提供的焦炉压力控制系统，包括焦炉和设置于焦炉内部炉顶区的平衡管道，平衡管道与焦炉内的多个炭化室均连通，因此各个炭化室产生的气体可以进入平衡管道并通过平衡管道流动至其他炭化室内，例如内部压力较高的炭化室中的气体可在压差的作用下通过平衡管道进入内部压力较低的炭化室内，从而实现多个炭化室的压力平衡，使各个炭化室内的压力基本相同，进而降低部分炭化室因内部压力过高而导致荒煤气溢出的概率，提高焦炉压力控制系统的安全性及环保性。焦炉压力控制系统还包括引风机和余热锅炉，引风机与余热锅炉连通，余热锅炉与焦炉烟道连通，余热锅炉对焦炉烟道排出的高温烟气起到冷却降温的作用，且焦炉烟道与多个燃烧室连通，引风机用于通过焦炉烟道及时排出多个燃烧室内荒煤气燃烧产生的烟气，进一步提升焦炉压力控制系统的稳定性。

此外，多个燃烧室与多个炭化室连通，引风机在吸出多个燃烧室内的烟气过程中可以降低多个炭化室内的压力，使得多个炭化室处于微负压状态，使各炭化室内的焦炭在结焦过程受热更加均匀，结焦过程更加稳定。此外，本公开实施例中，根据第一压力变送器检测到的压力值控制引风机的频率，从而控制多个炭化室内的压力，能够在炭化室内的压力升高时，及时对多个炭化室内的压力进行调整，使得多个炭化室处于微负压状态，使各炭化室内的焦炭在结焦过程受热更加均匀，结焦过程更加稳定。

以上所述仅为本公开的较佳实施例，并非用于限定本公开的保护范围。凡在本公开的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本公开的保护范围内。