低水份熄焦控制系统的应用

摘 要：我国是全球最大的焦炭生产国家。作为重要的基础产业，炼焦产业在工业经济发展和国家经济安全方面发挥着不可替代的巨大作用。熄焦是炼焦过程中的重要一环，对于焦炭产品质量有着直接影响。文章介绍了低水份熄焦的原理、工艺流程、控制系统组成及功能，阐述了在焦化行业中推广低水分熄焦的重大意义。

关键词：熄焦原理；控制系统；优越性

引言

近年来，国内外冶金工业发展态势持续良好，焦炭的市场需求急剧扩大，炼焦产业前景十分看好。科学技术日新月异，新工艺、新技术和新材料不断涌现，为炼焦产业的发展注入了强大技术动力。与传统湿法熄焦相比，低水份熄焦在喷洒方式、喷洒量及控制方式上都进行了大量改进，能够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匀、稳定，焦炭质量大幅提高。

1 低水份熄焦的原理

低水份熄焦工艺和传统的湿法熄焦工艺最大的不同，就是对于控制熄焦过程的供水方式进行了重大调整。相对于传统的湿法熄焦所采用的恒定中等流量喷水熄焦方法，低水份熄焦则将整个熄焦过程分为若干阶段，不同阶段采用不同大小流量分段供水，也就是变流量喷水熄焦。

根据生产需要，低水份熄焦系统使用大小两种水流进行供水熄焦。首先在熄焦开始时，按照设计流速的40%至50%进行慢速供水，慢速供水一般持续10秒至20秒，然后使用100%设计流量进行供水。变速供水的目的在于先通过慢速供水降低顶层焦炭温度并且使焦炭表面稳定，然后用快速供水迅速深入焦炭内部彻底熄焦。熄焦阶段完成后，利用车体专门设计的排水设施将车内多余水分快速排出。

低水份熄焦系统利用专用喷嘴按照设计压力将熄焦水直接喷射到焦炭层内部。由于熄焦水水流呈柱状，水束集中，喷射速度又高，与顶层焦炭接触很少，致使只有很少一部分熄焦水被顶层焦炭吸收。熄焦水大部分深入焦炭内部，在重力作用下流经各层焦炭直至熄焦车倾斜底板。当熄焦水接触到红焦时，受热变为蒸汽，水蒸汽急速膨胀形成上升气流，蒸汽气流从下往上贯穿全部焦炭层，从而达到对车内焦炭熄焦的目的。

2 低水份熄焦的工艺流程及其控制系统简述

2.1 工艺流程简述

低水份熄焦系统的构成要件有：熄焦塔，熄焦泵，清水泵、排污泵、电液动阀、一点定位熄焦车和PLC控制模块。其中，熄焦塔设有除尘装置和高位水箱。工艺流程图如图1。

图1

熄焦塔旁边设有交通指示灯，红、绿两色指示灯分别表示水位过低和水位合格，以此判断熄焦车是否能够进入熄焦塔。熄焦车进入熄焦塔后，司机启动清水泵开始除尘。除尘结束后进入熄焦阶段。经由PLC控制电液动阀门，进而控制熄焦水出口压力和流量，以此实现熄焦过程中变流量喷水熄焦的功能。熄焦结束后，先后关闭电液动阀门与清水泵，多余的熄焦水经排水管道流至循环水池，待沉淀过后用熄焦泵重新打进高位水箱。清水泵的作用主要是除尘喷洒和补充熄焦水。

2.2 控制系统的组成及功能

图2

地面系统控制柜负责熄焦过程的管理与控制，地面数据采集对位装置和车上数据采集装置负责车上操控单元与地面系统控制柜之间的指令信息传递，车上操控单元负责熄焦指令的发送和熄焦状态的显示，遇到意外情况可以使用地面紧急按钮专为手动操作。

通过与一点定位熄焦车结合使用，低水份熄焦系统基本实现了接焦、熄焦的定点操作，使不同批次焦炭在熄焦车中处于相同位置，并保持近似的表面状况，从而保障了焦炭产品质量穩定。

3 操作程序

3.1 试车程序

试车的意义在于确定熄焦过程的各个参数。首先调整慢速供水时间以保证整个焦炭顶面完全被水管覆盖。第一次按照低速供水10秒，设计流量正常供水20秒设置。这可以通过设置低流速熄焦时间来达到，首先确定熄焦时间10秒低流量，然后20秒设计流量。为方便观察熄焦情况，待局部熄焦结束后，控制熄焦车停靠在操作台附近。如果参数设置正确，那么此时焦炭表面应为黑色，红焦应存在于焦炭层下部，如果顶层发现红焦，说明调节阀或着喷头设置有误，需要调节。

3.2 流量及供水时间的确定

第二次的试车负责确定熄焦的水量及供水时间。在前面第一次试车时已经经由顶层黑焦时间确定了低流水速的供水时间。而设计流速供水时间的确定则相对复杂，需要设置不同长度的供水时间进行熄焦实验，通过对熄焦后的焦炭进行检查。根据是否含有红焦来判断预设的时间是否合适。如果从熄焦车厢的一端到另一端焦炭没有被均匀熄灭，就需要调小调节阀，降低熄焦水流量。试车的第三阶段负责达到设计焦炭水份指标所需熄焦时间的确定。

3.3 正式熄焦

熄焦车进入熄焦塔后，要确保准确停留在预定的熄焦位置上。电机车司机启动熄焦程序。首先启动清水泵实施除尘操作，然后根据预设数据依次进行低速供水熄焦和正常供水熄焦。两个阶段都完成后，控制系统自动关闭水阀。为保证剩余熄焦水从熄焦车内充分排出，熄焦车箱要继续停留在熄焦塔内，30秒后方可离开。

4 低水份熄焦法的优点

4.1 有效降低焦炭中水份含量，保证焦炭质量稳定。实现焦炭含水量与熄焦时间的可控性。

4.2 通过调节水量恰好满足生产需要及熄焦水的循环利用，实现了水资源的节约利用。降低熄焦过程中粉尘的排放量。

4.3 增强焦炭粒径的一致性，提高焦炭的强度。

4.4 以自动控制代替人工控制，不仅可以减少操作工人的工作量，降低人力成本，还有利于大规模连续生产的质量稳定，提高生产效率。

4.5 全自动、半自动、地面手动、控制柜手动、阀门手动等多种控制方式，满足任何情况下的熄焦生产实际需要。

4.6 实时监控熄焦过程，确保熄焦生产安全。

5 结束语

低水分熄焦控制系统在产品质量、自动控制、环保节能方面具有传统熄焦方式无法比拟的巨大优势。随着自动化技术水平的不断提高，社会对节能生产和环境保护重视程度的不断加深，低水分熄焦工艺必将迎来发展与应用的高峰。焦化企业要充分认识到低水分熄焦工艺的先进性与发展潜力，加大应用与研发力度，推动技术革新，不断提高我国炼焦产业迈向更高的发展水平。

参考文献

[1]焦化设计参考资料编写组.焦化设计参考资料，1980.

[2]王树青.先进控制技术及应用[M].化学工业出版社，2001.

作者简介：田晓兰，女，工程师，学士学位，山西省化工设计院自动化与仪表专业。