低水份熄焦控制系統的應用

摘 要：我國是全球最大的焦炭生產國家。作為重要的基礎產業，煉焦產業在工業經濟發展和國家經濟安全方面發揮著不可替代的巨大作用。熄焦是煉焦過程中的重要一環，對于焦炭產品質量有著直接影響。文章介紹了低水份熄焦的原理、工藝流程、控制系統組成及功能，闡述了在焦化行業中推廣低水分熄焦的重大意義。

關鍵詞：熄焦原理；控制系統；優越性

引言

近年來，國內外冶金工業發展態勢持續良好，焦炭的市場需求急劇擴大，煉焦產業前景十分看好。科學技術日新月異，新工藝、新技術和新材料不斷涌現，為煉焦產業的發展注入了強大技術動力。與傳統濕法熄焦相比，低水份熄焦在噴灑方式、噴灑量及控制方式上都進行了大量改進，能夠有效降低熄焦后焦炭的水分含量，并且使水分分散的更加均勻、穩定，焦炭質量大幅提高。

1 低水份熄焦的原理

低水份熄焦工藝和傳統的濕法熄焦工藝最大的不同，就是對于控制熄焦過程的供水方式進行了重大調整。相對于傳統的濕法熄焦所采用的恒定中等流量噴水熄焦方法，低水份熄焦則將整個熄焦過程分為若干階段，不同階段采用不同大小流量分段供水，也就是變流量噴水熄焦。

根據生產需要，低水份熄焦系統使用大小兩種水流進行供水熄焦。首先在熄焦開始時，按照設計流速的40%至50%進行慢速供水，慢速供水一般持續10秒至20秒，然后使用100%設計流量進行供水。變速供水的目的在于先通過慢速供水降低頂層焦炭溫度并且使焦炭表面穩定，然后用快速供水迅速深入焦炭內部徹底熄焦。熄焦階段完成后，利用車體專門設計的排水設施將車內多余水分快速排出。

低水份熄焦系統利用專用噴嘴按照設計壓力將熄焦水直接噴射到焦炭層內部。由于熄焦水水流呈柱狀，水束集中，噴射速度又高，與頂層焦炭接觸很少，致使只有很少一部分熄焦水被頂層焦炭吸收。熄焦水大部分深入焦炭內部，在重力作用下流經各層焦炭直至熄焦車傾斜底板。當熄焦水接觸到紅焦時，受熱變為蒸汽，水蒸汽急速膨脹形成上升氣流，蒸汽氣流從下往上貫穿全部焦炭層，從而達到對車內焦炭熄焦的目的。

2 低水份熄焦的工藝流程及其控制系統簡述

2.1 工藝流程簡述

低水份熄焦系統的構成要件有：熄焦塔，熄焦泵，清水泵、排污泵、電液動閥、一點定位熄焦車和PLC控制模塊。其中，熄焦塔設有除塵裝置和高位水箱。工藝流程圖如圖1。

圖1

熄焦塔旁邊設有交通指示燈，紅、綠兩色指示燈分別表示水位過低和水位合格，以此判斷熄焦車是否能夠進入熄焦塔。熄焦車進入熄焦塔后，司機啟動清水泵開始除塵。除塵結束后進入熄焦階段。經由PLC控制電液動閥門，進而控制熄焦水出口壓力和流量，以此實現熄焦過程中變流量噴水熄焦的功能。熄焦結束后，先后關閉電液動閥門與清水泵，多余的熄焦水經排水管道流至循環水池，待沉淀過后用熄焦泵重新打進高位水箱。清水泵的作用主要是除塵噴灑和補充熄焦水。

2.2 控制系統的組成及功能

圖2

地面系統控制柜負責熄焦過程的管理與控制，地面數據采集對位裝置和車上數據采集裝置負責車上操控單元與地面系統控制柜之間的指令信息傳遞，車上操控單元負責熄焦指令的發送和熄焦狀態的顯示，遇到意外情況可以使用地面緊急按鈕專為手動操作。

通過與一點定位熄焦車結合使用，低水份熄焦系統基本實現了接焦、熄焦的定點操作，使不同批次焦炭在熄焦車中處于相同位置，并保持近似的表面狀況，從而保障了焦炭產品質量穩定。

3 操作程序

3.1 試車程序

試車的意義在于確定熄焦過程的各個參數。首先調整慢速供水時間以保證整個焦炭頂面完全被水管覆蓋。第一次按照低速供水10秒，設計流量正常供水20秒設置。這可以通過設置低流速熄焦時間來達到，首先確定熄焦時間10秒低流量，然后20秒設計流量。為方便觀察熄焦情況，待局部熄焦結束后，控制熄焦車停靠在操作臺附近。如果參數設置正確，那么此時焦炭表面應為黑色，紅焦應存在于焦炭層下部，如果頂層發現紅焦，說明調節閥或著噴頭設置有誤，需要調節。

3.2 流量及供水時間的確定

第二次的試車負責確定熄焦的水量及供水時間。在前面第一次試車時已經經由頂層黑焦時間確定了低流水速的供水時間。而設計流速供水時間的確定則相對復雜，需要設置不同長度的供水時間進行熄焦實驗，通過對熄焦后的焦炭進行檢查。根據是否含有紅焦來判斷預設的時間是否合適。如果從熄焦車廂的一端到另一端焦炭沒有被均勻熄滅，就需要調小調節閥，降低熄焦水流量。試車的第三階段負責達到設計焦炭水份指標所需熄焦時間的確定。

3.3 正式熄焦

熄焦車進入熄焦塔后，要確保準確停留在預定的熄焦位置上。電機車司機啟動熄焦程序。首先啟動清水泵實施除塵操作，然后根據預設數據依次進行低速供水熄焦和正常供水熄焦。兩個階段都完成后，控制系統自動關閉水閥。為保證剩余熄焦水從熄焦車內充分排出，熄焦車箱要繼續停留在熄焦塔內，30秒后方可離開。

4 低水份熄焦法的優點

4.1 有效降低焦炭中水份含量，保證焦炭質量穩定。實現焦炭含水量與熄焦時間的可控性。

4.2 通過調節水量恰好滿足生產需要及熄焦水的循環利用，實現了水資源的節約利用。降低熄焦過程中粉塵的排放量。

4.3 增強焦炭粒徑的一致性，提高焦炭的強度。

4.4 以自動控制代替人工控制，不僅可以減少操作工人的工作量，降低人力成本，還有利于大規模連續生產的質量穩定，提高生產效率。

4.5 全自動、半自動、地面手動、控制柜手動、閥門手動等多種控制方式，滿足任何情況下的熄焦生產實際需要。

4.6 實時監控熄焦過程，確保熄焦生產安全。

5 結束語

低水分熄焦控制系統在產品質量、自動控制、環保節能方面具有傳統熄焦方式無法比擬的巨大優勢。隨著自動化技術水平的不斷提高，社會對節能生產和環境保護重視程度的不斷加深，低水分熄焦工藝必將迎來發展與應用的高峰。焦化企業要充分認識到低水分熄焦工藝的先進性與發展潛力，加大應用與研發力度，推動技術革新，不斷提高我國煉焦產業邁向更高的發展水平。

參考文獻

[1]焦化設計參考資料編寫組.焦化設計參考資料，1980.

[2]王樹青.先進控制技術及應用[M].化學工業出版社，2001.

作者簡介：田曉蘭，女，工程師，學士學位，山西省化工設計院自動化與儀表專業。