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(dá)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(shí)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(shí)現(xiàn)無煙裝煤。

1 SOPRECO單調(diào)系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì)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(shí)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(jī)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(jìn)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(jìn)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(shí)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(jì)參數(shù)

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

表1 SOPRECO單調(diào)系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)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(dá)到焦?fàn)t最佳的運(yùn)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(jìn)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(shí)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(jìn)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(shí)現(xiàn)了上升管蓋、隔離閥、高壓氨水閥和單調(diào)閥的遠(yuǎn)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(shí)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(dá)到無煙裝煤效果。

圖4 裝煤車在裝煤情況