摘 要：我國(guó)是全球最大的焦炭生產(chǎn)國(guó)家。作為重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，煉焦產(chǎn)業(yè)在工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全方面發(fā)揮著不可替代的巨大作用。熄焦是煉焦過(guò)程中的重要一環(huán)，對(duì)于焦炭產(chǎn)品質(zhì)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(tǒng)組成及功能，闡述了在焦化行業(yè)中推廣低水分熄焦的重大意義。

關(guān)鍵詞：熄焦原理；控制系統(tǒng)；優(yōu)越性

引言

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外冶金工業(yè)發(fā)展態(tài)勢(shì)持續(xù)良好，焦炭的市場(chǎng)需求急劇擴(kuò)大，煉焦產(chǎn)業(yè)前景十分看好。科學(xué)技術(shù)日新月異，新工藝、新技術(shù)和新材料不斷涌現(xiàn)，為煉焦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入了強(qiáng)大技術(shù)動(dòng)力。與傳統(tǒng)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(jìn)行了大量改進(jìn)，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(wěn)定，焦炭質(zhì)量大幅提高。

1 低水份熄焦的原理

低水份熄焦工藝和傳統(tǒng)的濕法熄焦工藝最大的不同，就是對(duì)于控制熄焦過(guò)程的供水方式進(jìn)行了重大調(diào)整。相對(duì)于傳統(tǒng)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(gè)熄焦過(guò)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(jù)生產(chǎn)需要，低水份熄焦系統(tǒng)使用大小兩種水流進(jìn)行供水熄焦。首先在熄焦開始時(shí)，按照設(shè)計(jì)流速的40%至50%進(jìn)行慢速供水，慢速供水一般持續(xù)10秒至20秒，然后使用100%設(shè)計(jì)流量進(jìn)行供水。變速供水的目的在于先通過(guò)慢速供水降低頂層焦炭溫度并且使焦炭表面穩(wěn)定，然后用快速供水迅速深入焦炭?jī)?nèi)部徹底熄焦。熄焦階段完成后，利用車體專門設(shè)計(jì)的排水設(shè)施將車內(nèi)多余水分快速排出。

低水份熄焦系統(tǒng)利用專用噴嘴按照設(shè)計(jì)壓力將熄焦水直接噴射到焦炭層內(nèi)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?jī)?nèi)部，在重力作用下流經(jīng)各層焦炭直至熄焦車傾斜底板。當(dāng)熄焦水接觸到紅焦時(shí)，受熱變?yōu)檎羝?，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(dá)到對(duì)車內(nèi)焦炭熄焦的目的。

2 低水份熄焦的工藝流程及其控制系統(tǒng)簡(jiǎn)述

2.1 工藝流程簡(jiǎn)述

低水份熄焦系統(tǒng)的構(gòu)成要件有：熄焦塔，熄焦泵，清水泵、排污泵、電液動(dòng)閥、一點(diǎn)定位熄焦車和PLC控制模塊。其中，熄焦塔設(shè)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(shè)有交通指示燈，紅、綠兩色指示燈分別表示水位過(guò)低和水位合格，以此判斷熄焦車是否能夠進(jìn)入熄焦塔。熄焦車進(jìn)入熄焦塔后，司機(jī)啟動(dòng)清水泵開始除塵。除塵結(jié)束后進(jìn)入熄焦階段。經(jīng)由PLC控制電液動(dòng)閥門，進(jìn)而控制熄焦水出口壓力和流量，以此實(shí)現(xiàn)熄焦過(guò)程中變流量噴水熄焦的功能。熄焦結(jié)束后，先后關(guān)閉電液動(dòng)閥門與清水泵，多余的熄焦水經(jīng)排水管道流至循環(huán)水池，待沉淀過(guò)后用熄焦泵重新打進(jìn)高位水箱。清水泵的作用主要是除塵噴灑和補(bǔ)充熄焦水。

2.2 控制系統(tǒng)的組成及功能

圖2

地面系統(tǒng)控制柜負(fù)責(zé)熄焦過(guò)程的管理與控制，地面數(shù)據(jù)采集對(duì)位裝置和車上數(shù)據(jù)采集裝置負(fù)責(zé)車上操控單元與地面系統(tǒng)控制柜之間的指令信息傳遞，車上操控單元負(fù)責(zé)熄焦指令的發(fā)送和熄焦?fàn)顟B(tài)的顯示，遇到意外情況可以使用地面緊急按鈕專為手動(dòng)操作。

通過(guò)與一點(diǎn)定位熄焦車結(jié)合使用，低水份熄焦系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了接焦、熄焦的定點(diǎn)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(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

3 操作程序

3.1 試車程序

試車的意義在于確定熄焦過(guò)程的各個(gè)參數(shù)。首先調(diào)整慢速供水時(shí)間以保證整個(gè)焦炭頂面完全被水管覆蓋。第一次按照低速供水10秒，設(shè)計(jì)流量正常供水20秒設(shè)置。這可以通過(guò)設(shè)置低流速熄焦時(shí)間來(lái)達(dá)到，首先確定熄焦時(shí)間10秒低流量，然后20秒設(shè)計(jì)流量。為方便觀察熄焦情況，待局部熄焦結(jié)束后，控制熄焦車?？吭诓僮髋_(tái)附近。如果參數(shù)設(shè)置正確，那么此時(shí)焦炭表面應(yīng)為黑色，紅焦應(yīng)存在于焦炭層下部，如果頂層發(fā)現(xiàn)紅焦，說(shuō)明調(diào)節(jié)閥或著噴頭設(shè)置有誤，需要調(diào)節(jié)。

3.2 流量及供水時(shí)間的確定

第二次的試車負(fù)責(zé)確定熄焦的水量及供水時(shí)間。在前面第一次試車時(shí)已經(jīng)經(jīng)由頂層黑焦時(shí)間確定了低流水速的供水時(shí)間。而設(shè)計(jì)流速供水時(shí)間的確定則相對(duì)復(fù)雜，需要設(shè)置不同長(zhǎng)度的供水時(shí)間進(jìn)行熄焦實(shí)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)熄焦后的焦炭進(jìn)行檢查。根據(jù)是否含有紅焦來(lái)判斷預(yù)設(shè)的時(shí)間是否合適。如果從熄焦車廂的一端到另一端焦炭沒(méi)有被均勻熄滅，就需要調(diào)小調(diào)節(jié)閥，降低熄焦水流量。試車的第三階段負(fù)責(zé)達(dá)到設(shè)計(jì)焦炭水份指標(biāo)所需熄焦時(shí)間的確定。

3.3 正式熄焦

熄焦車進(jìn)入熄焦塔后，要確保準(zhǔn)確停留在預(yù)定的熄焦位置上。電機(jī)車司機(jī)啟動(dòng)熄焦程序。首先啟動(dòng)清水泵實(shí)施除塵操作，然后根據(jù)預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)依次進(jìn)行低速供水熄焦和正常供水熄焦。兩個(gè)階段都完成后，控制系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉水閥。為保證剩余熄焦水從熄焦車內(nèi)充分排出，熄焦車箱要繼續(xù)停留在熄焦塔內(nèi)，30秒后方可離開。

4 低水份熄焦法的優(yōu)點(diǎn)

4.1 有效降低焦炭中水份含量，保證焦炭質(zhì)量穩(wěn)定。實(shí)現(xiàn)焦炭含水量與熄焦時(shí)間的可控性。

4.2 通過(guò)調(diào)節(jié)水量恰好滿足生產(chǎn)需要及熄焦水的循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)了水資源的節(jié)約利用。降低熄焦過(guò)程中粉塵的排放量。

4.3 增強(qiáng)焦炭粒徑的一致性，提高焦炭的強(qiáng)度。

4.4 以自動(dòng)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(guī)模連續(xù)生產(chǎn)的質(zhì)量穩(wěn)定，提高生產(chǎn)效率。

4.5 全自動(dòng)、半自動(dòng)、地面手動(dòng)、控制柜手動(dòng)、閥門手動(dòng)等多種控制方式，滿足任何情況下的熄焦生產(chǎn)實(shí)際需要。

4.6 實(shí)時(shí)監(jiān)控熄焦過(guò)程，確保熄焦生產(chǎn)安全。

5 結(jié)束語(yǔ)

低水分熄焦控制系統(tǒng)在產(chǎn)品質(zhì)量、自動(dòng)控制、環(huán)保節(jié)能方面具有傳統(tǒng)熄焦方式無(wú)法比擬的巨大優(yōu)勢(shì)。隨著自動(dòng)化技術(shù)水平的不斷提高，社會(huì)對(duì)節(jié)能生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)重視程度的不斷加深，低水分熄焦工藝必將迎來(lái)發(fā)展與應(yīng)用的高峰。焦化企業(yè)要充分認(rèn)識(shí)到低水分熄焦工藝的先進(jìn)性與發(fā)展?jié)摿?，加大?yīng)用與研發(fā)力度，推動(dòng)技術(shù)革新，不斷提高我國(guó)煉焦產(chǎn)業(yè)邁向更高的發(fā)展水平。

參考文獻(xiàn)

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[2]王樹青.先進(jìn)控制技術(shù)及應(yīng)用[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

作者簡(jiǎn)介：田曉蘭，女，工程師，學(xué)士學(xué)位，山西省化工設(shè)計(jì)院自動(dòng)化與儀表專業(yè)。