單炭化室壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)在7.0m焦?fàn)t上的應(yīng)用實踐

徐廷萬

(攀枝花攀鋼釩煉鐵廠，四川攀枝花，617022)

焦?fàn)t在裝煤過程中產(chǎn)生大量煙塵，國內(nèi)普遍采用地面除塵站并輔助高壓氨水的方式控制除塵，這種工藝不能從減少煙塵來源上解決問題，同時出口SO2、苯并芘難以穩(wěn)定達標(biāo)排放。

隨著國家對焦?fàn)t環(huán)保要求越來越高，國內(nèi)7.63m大容積焦?fàn)t采用了PROven單炭化室壓力調(diào)節(jié)技術(shù)，攀鋼釩建設(shè)的7.0m大容積頂裝焦?fàn)t，年產(chǎn)焦炭135萬噸，采用了SOPRECO單炭化室壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，與兩座焦?fàn)t相配套，實現(xiàn)每個炭化室壓力自動調(diào)節(jié)，保證炭化室底部壓力穩(wěn)定，并配合全密封裝煤車，實現(xiàn)無煙裝煤。

1 SOPRECO單調(diào)系統(tǒng)原理及設(shè)計參數(shù)

1.1 SOPRECO單調(diào)系統(tǒng)原理[1]

SOPRECO單調(diào)系統(tǒng)主要由單調(diào)閥、隔離閥及上升管調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)組成，核心為單調(diào)閥。它根據(jù)焦?fàn)t操作流程，在推焦、裝煤和結(jié)焦過程對單調(diào)閥、上升管水封蓋、隔離閥自動控制，實現(xiàn)上升管系統(tǒng)的自動化操作。

SOPRECO單調(diào)閥為由氣動缸驅(qū)動的半球型回轉(zhuǎn)閥構(gòu)成的機械裝置。氣動缸可以通過安裝在上升管底部的壓力傳感器檢測到的壓力來進行閥門定位。

單炭化室壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，通過SOPRECO調(diào)節(jié)閥控制橋管處荒煤氣流通面積，進而調(diào)節(jié)荒煤氣流通量，使與集氣管相連的每個炭化室，從裝煤后至推焦的整個結(jié)焦時間內(nèi)的壓力可隨煤氣發(fā)生量的變動而自動調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)在裝煤和結(jié)焦初期使負(fù)壓操作的集氣管對炭化室有足夠的吸力，保證荒煤氣不外泄；在結(jié)焦過程和結(jié)焦末期保證炭化室內(nèi)保持微正壓，從而避免炭化室壓力過大而導(dǎo)致爐門冒煙和炭化室負(fù)壓吸入空氣，影響焦?fàn)t壽命和焦?fàn)t竄漏的問題。

圖1 SOPRECO系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2 SOPRECO單調(diào)系統(tǒng)主要設(shè)計參數(shù)

SOPRECO單調(diào)系統(tǒng)主要設(shè)計參數(shù)如表1。

表1 SOPRECO單調(diào)系統(tǒng)主要設(shè)計參數(shù)

2 SOPRECO單調(diào)系統(tǒng)功能

2.1 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)功能包括：(1)炭化室干餾周期內(nèi)壓力的連續(xù)控制；(2)調(diào)整和實際干餾時間相關(guān)的壓力設(shè)定值；(3)調(diào)整和單調(diào)閥實際工作位置相關(guān)的控制器參數(shù)(PID)；(4)與焦?fàn)tDCS系統(tǒng)及管理與控制網(wǎng)絡(luò)通訊，以便交換必要的狀態(tài)信號并達到焦?fàn)t最佳的運行和安全；(5)包括單調(diào)閥調(diào)節(jié)、隔離閥開關(guān)、上升管蓋開關(guān)和高低壓氨水閥的控制。

2.2 裝煤動作

在裝煤期間，協(xié)調(diào)PLC發(fā)出裝煤爐號和準(zhǔn)備裝煤信號，單調(diào)PLC控制系統(tǒng)收到信號后，設(shè)備動作如下：關(guān)閉水封蓋；打開隔離閥；單調(diào)閥打到全開位置。單調(diào)PLC向協(xié)調(diào)PLC發(fā)信號如下：隔離閥開到位信號、水封蓋關(guān)到位信號，單調(diào)閥全開信號。協(xié)調(diào)PLC收到信號后，裝煤車動作，開始裝煤。

2.3 結(jié)焦過程單調(diào)閥動作

裝煤結(jié)束后，協(xié)調(diào)PLC發(fā)出裝煤爐號和裝煤完成信號，單調(diào)PLC控制收到信號后，單調(diào)閥進入工作模式，單調(diào)閥根據(jù)上升管壓力設(shè)定，自動控制半球閥閥體開度，荒煤氣被均勻地導(dǎo)入集氣管，從而實現(xiàn)對炭化室荒煤氣壓力的自動調(diào)節(jié)。

2.4 推焦動作

協(xié)調(diào)PLC發(fā)出出焦?fàn)t號和準(zhǔn)備推焦信號，單調(diào)PLC控制收到信號后，上升管蓋自動打開，隔離閥自動關(guān)閉，阻斷荒煤氣進入集氣管，單調(diào)閥位處于結(jié)焦末期閥位。單調(diào)PLC控制發(fā)出上升管蓋開到位信號和隔離閥關(guān)閉到位信號，協(xié)調(diào)PLC收到信號后，推焦車開始執(zhí)行推焦動作。

3 主要設(shè)備及要求

3.1 單調(diào)閥

單調(diào)閥可適應(yīng)惡劣工況，如高溫、腐蝕介質(zhì)、焦油和粉塵等工況。

單孔調(diào)壓閥組成：閥體、閥板、軸承座等材質(zhì)選用QT400-15；驅(qū)動主軸材質(zhì)42CrMo QT。單調(diào)閥氣缸工作壓力：0.35—0.6MPa，氣缸工作溫度：-20—150℃。

氣缸密封件為耐高溫氟橡膠，活塞桿材質(zhì)為奧氏體不銹鋼，末端緩沖可調(diào)，氣缸部件耐溫150℃，增加防火措施，避免受明火烘烤。

3.2 隔離閥

隔離閥安裝在集氣管上，接觸高溫荒煤氣和氨水焦油混合物，工作溫度高。

閥片(閥瓣)采用RuT350，其他部件S30408。

隔離閥通常處于打開狀態(tài)，每個結(jié)焦周期內(nèi)由氣缸帶動開、閉一次，每次開、閉時間約20-30 s，隔離閥靠自重即能穩(wěn)定在全開或全閉兩個位置上，無需外力支持。

圖2 單調(diào)閥

圖3 控制系統(tǒng)畫面

4 應(yīng)用

該系統(tǒng)于2022年安裝、投用，實現(xiàn)了上升管蓋、隔離閥、高壓氨水閥和單調(diào)閥的遠程操作和現(xiàn)場手動，不需要人工打蓋和開關(guān)翻板，集氣管壓力由160Pa下降到-200Pa，實現(xiàn)了單調(diào)閥的自動調(diào)節(jié)與控制，裝煤時基本無煙塵外溢，效果較好。

該套系統(tǒng)可以替代高壓氨水裝煤，無須建設(shè)裝煤除塵地面站，改善爐頂操作空間，解決了裝煤除塵地面站外排煙氣中SO2超標(biāo)的問題，但須配套建設(shè)全密封裝煤車，才能達到無煙裝煤效果。

圖4 裝煤車在裝煤情況