煤的氣流分級與調溼技術的自動控制方法
2023-05-05 06:10:41 2
專利名稱：煤的氣流分級與調溼技術的自動控制方法
技術領域：
本發明涉及一種煉焦行業煤預處理裝置煤的氣流分級與調溼系統的熱源、動力及煤料 輸送的連續、穩定的控制方法。
背景技術：
與煉焦煤分級調溼工藝技術相關的工藝技術主要有前蘇聯開發的風動選擇粉碎工藝 和日本新日鐵開發用焦爐煙道氣進行煤調溼工藝。以上兩種工藝技術，前蘇聯和日本分別
在20世紀70年代和80年代進行了研究開發，國內20世紀9 0年代後開始實驗和理論的 研究。
傳統的備煤過程，對配合煤實行100%的全部一次性通過粉碎機進行破碎，這樣的結果 導致了不需要破碎的成分，如，軟質顆粒，也被破碎，導致過度破碎和煤塵的增加；同時 需要破碎的成分，如，礦物質顆粒巖相成分，僅僅一次性的通過粉碎機是無法達到需要的 粒度和實現在煤中的均勻分布。
為防止煤的過度粉碎、降低入焦爐煤的粉塵含量；實現入焦爐煤的顆粒成分的最佳化 和均勻性，需要實現全流程的自動控制。但目前，多為現場或遠程手動控制，自動化水平 較低。
發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術存在的問題，通過計算機控制、網絡技術及變頻 技術的應用，實現全流程的自動控制。
本發明的技術方案是煤的氣流分級與調溼技術的自動控制方法，其特徵在於，實現 氣流分級與調溼系統的熱源及動力源-焦爐煙道熱廢氣溫度、吸力、流量的自動控制，確 保焦爐總煙道吸力穩定，同吋原料煤調溼分級效果顯著，煤料輸送暢通，同時，周圍環境
影響要達到要求。 -
在所述方法中，對焦爐煙道熱廢氣的自動控制使得焦爐總煙道吸力穩定在500士50Pa; 總煙道電動翻板的開度和廢氣引風機的轉速，應使得引風機廢氣出口總管流量穩定在 95000m3/h;當流化裝置故障時，煙道廢氣經氣動三通切換閥，直接通過除塵風機而排入 大氣，以確保焦爐總煙道吸力穩定。
在所述方法中，要保證原料煤調溼分級效果顯著，流化床內，安裝有刮板輸送機，煤 料在熱氣流的的作用下沸騰，通過調節溢流堰的高度，使不同比重和尺寸的顆粒，在不同 的下料口下料，從而達到分級的目的，較小較輕的煤料懸浮在煤層上部，經溢流板控制流 出，由皮帶輸送機運至煤塔用於煉焦；較粗較重的煤粒則沉在煤層的下部，由刮板機刮出， 然後經粉碎機粉碎後再進入煤塔；下煤量、刮板機的運行速度匹配以實現煤料輸送的均衡， 同時輸送設備實現順啟、順停及聯鎖啟停，以保證煤料輸送暢通。
在所述方法中，實現煤料輸送的均衡，還需要布料均勻，在流化床內形成合適的料層。
在所述方法中，工藝及環境除塵收集的除塵灰輸送到料倉，料倉經螺旋輸送機輸送到 成型機，成型機設備成型後卸料到指定的皮帶，該過程包括螺旋輸送機、預壓機、成型機、 液壓站油泵各兩套，要求實現系統的自動聯鎖啟停。
在所述方法中，工藝除塵用於收集流化床頂部的粉塵，環境除塵用於收集送往焦爐煤 塔皮帶的粉塵，工藝及環境除塵所用的兩個風機的控制必須實現高壓風機的設備保護、聯 鎖啟停。
本發明的有益效果是
本發明是一套以焦爐煙道廢氣為熱源及動力源進行煤的乾燥與分級破碎，實現煉焦用 混合煤的"乾燥、分級及預熱"三功能為一體的一種煤預處理工藝的自動控制系統，通過 吸力控制模型、刮板控制模型及布料模型的應用，將焦爐煉焦用煤水分從8 10%降低到 6%，同時實現了煤的分級。通過工藝設備的自動控制，既保證了焦爐總煙道吸力的穩定， 又能夠提供足夠的壓力達到原煤的乾燥效果和分級效果。
本發明具有300t/h處理量，通過刮板控制模型及布料模型的應用，實現給料和刮板機
的速度協調。保持既不堆料、堵料，又能達到在流化床進料口形成一定的料封，使流化床 頂部保持微負壓狀態。
該控制技術既在較高水分條件下對煤料進行了選擇粉碎，又能將煤料水分控制在較低 水平，是在現有焦爐和煉焦生產工藝條件下，提高和穩定焦炭質量，降低煉焦耗熱量，降 低高爐焦比等行之有效的煉焦煤與處理新技術。
下面結合附圖對本發明進一步說明。 圖l為廢氣循環系統的流程圖； 圖2為煤料輸送系統的流程圖 圖3為計算機控制系統配置圖； 圖4為煙道吸力控制模型；
圖5為工藝除塵風機和環境除塵風機的聯鎖控制圖。
具體實施例方式
如圖1，焦爐煙道廢氣(約23(TC)從3tt、 4tt焦爐總煙道底部通過各自的廢氣引風機 (ltt風機l、 2#風機2)引出匯總後再通過管道分兩路鼓入流化床設備兩側下部，兩路共6 根支管(每側各3根)進入流化床3，通過篩板，與原料煤充分接觸，使煤中的水分蒸發， 達到調溼的目的。該過程要求每座焦爐的煙道吸力保持穩定，風機後壓力穩定，從而保證 進入流化床的氣體壓力穩定。從流化床頂部廢氣由除塵風機4 (也稱為工藝除塵風機)抽 入多管除塵器5和布袋除塵器6分離出細粉後， 一部分廢氣用於分級調溼循環使用，廢氣 (約8(TC)通過循環風機7引出後，通過管道8返回到流化床設備分級段。在流化床設備 分級段兩側共4根支管(每側各2根)進入流化床，通過篩板，使原料煤沸騰流化，達到 分級的目的。另一部分廢氣經煙囪9排入大氣，排放的廢氣中粉塵含量達到國家標準。當 流化裝置停止使用時，煙道廢氣經設置的氣動三通切換閥10，經由管道11直接通過除塵 風機4煙囪9排入大氣，以確保焦爐總煙道吸力穩定。 -'如圖2，煤料輸送系統包括配煤槽的原料配合煤經M5皮帶機，送至新建T-l皮帶機，
經轉運站送至新建T-2皮帶機，在T-2皮帶機尾部通過均勻送料裝置將原料配合煤送至流 化床進行調溼分級，合格的細顆粒產品從流化床底部落到成-1皮帶機，再轉送至成-2皮 帶機，在成-2皮帶機尾部設置溜槽，將成品煤料送至現有的煤-6、煤-7皮帶機，經過這 兩條皮帶機分別送往1#、 2財某塔。廢氣布袋除塵器收集的煤料經過成型機成型後轉送至成 -l皮帶機。流化床內出的粗顆粒煤料(簡稱粗煤)進入T-3皮帶機，經轉運站送至T-4， T-4皮帶機將粗煤料送至現有破碎室進行破碎，破碎後的煤料被送煤塔。 圖3是計算機控制系統配置圖。
控制系統採用AB公司的ControlLogix5555控制系統，其硬體構成如圖3所示，由上 位監控站、現場控制站、通訊網絡Ethernet幾部分組成。上位監控站包括工程師站及操 作員站，現場控制系統一套，包括CPU，本地站一個、遠程2個，10臺變頻器;通過ControlNet 與CPU進行數據傳送，實現數據採集、迴路控制、順序控制等功能，ControlNet網採用冗 餘方式；通訊網絡Ethernet用於PLC控制系統與上位監控站之間。 其^: VVVF為變頻控制器 1756-L55M13為CPU模塊 1756-CN服為遠程擴展模塊 1756-ENBT為乙太網模塊
1756-PA75為機架電源模塊；其它為輸入/輸出模塊. 有關控制包括
1、 煙道吸力控制模型如圖4，煙道吸力控制模型的建立所依據的因素，選擇總管壓 -力、翻板開度、下煤量、刮板速度。模型的建立後，通過PID控制器、變頻器去執行，調 節熱源的供應量、同時保證焦爐總煙道的吸力穩定在500土Pa。
在吸力控制模型中，2臺廢氣引風機、循環廢氣風機、刮板機、給料機、螺旋輸送機、 預壓機均釆用變頻控制其運行速度，總煙道吸力、各支管壓力設有電動調節閥，實現自動 及模型調節，保證，煤料輸送實現聯鎖啟停。
2、 流化壓力的控制
在調溼段總管、各支管設置壓力調節保證進入流化床調溼段的氣體壓力穩定在3500 土50Pa。
在分級段總管、各支管設置壓力調節保證進入流化床分級段的氣體壓力穩定在3000 士50Pa。
3、 流化床廢氣出口溫度的控制
風機進口管道下部空氣流量調節的作用是當流化床頂部廢氣出口溫廬過高(〉80°C)
時，補充冷空氣以降低該溫度。
4、 連通管廢氣流量調節隨下煤量的波動，通過此閥調節放散量，避免引風機轉速
的頻繁波動。
5、 引風機廢氣出口總管流量調節引風機廢氣出口合併後的總管流量應穩定在
95000m7h,才能保證流化所需的供氣量。
6、 布料模型
通過多點布料，以及在煤倉兩端延長布料時間，匹配給料機的轉速，實現均勻布料。
7、 廢氣引風機
採用變頻控制，其聯鎖關係主幹投入；VVVF故障檢測；軸承溫度檢測；傳動電機 的軸承溫度超溫檢測；電機定子溫度超溫檢測；主電機運行檢測；流化床設備事故停機檢 測。
8、 電氣控制
系統共有38臺、套電機需要控制，其中變頻控制有10套。電機功率最大的為250KW， 共有4臺，132KW 1臺、37KW 2臺、30KW 1臺、15KW1臺、11KW 4臺，其餘的小於IOKW。
所有電氣設備的操作均可在主控室HMI上進行，機旁操作僅在調試和緊急狀態下使用， 機旁操作箱上設有操作地點選擇開關，在設備由主控室啟動操作運行狀態下選擇開關打到 機旁則設備停止運行，反之亦然。主控室操作在選擇開關打到集中位置時有效，分為三種 方式單動、聯動、全自動。單動方式由操作工人在HMI上對單臺設備進行啟停操作。聯 動方式按照生產工序流程控制要求相關設備可以順次啟停，操作工人只需給出流程上下遊
設備的啟停命令。全自動方式在全流程設備都處於聯動方式條件下，由操作工人給出全流 程啟停命令後系統自動按照生產工序控制要求順次啟停相關設備，至全流程設備正常運行 或停止。
在聯動和全自動方式下某一設備出現故障停機時，沿物流方向其上遊設備立即停止， 下遊設備運轉一段時間等物料排空後停止。
系統安全與運行系統配有報警器，先啟動報警器，再延時啟動運行設備。
(1) 自動啟停順序 流化床啟停
啟動3tt螺旋輸送機、4tt螺旋輸送機、5S螺旋輸送機、刮板運輸機、給料機 停止給料機、刮板運輸機、5#螺旋輸送機、4S螺旋輸送機、3H螺旋輸送機
系統設備的啟停
啟動成品煤料輸送機、粗煤返料機、成型機、流化床、原料煤輸送機、廢氣引
風機、工藝除塵風機、循環廢氣引風機 停止廢氣引風機、工藝除塵風機、循環廢氣引風機、原料煤輸送機、流化床、 成型機粗煤、返料機、成品煤料輸送機
(2) 廢氣引風機共兩臺，採用變頻電氣控制，控制功能主要包括-
*通過檢測接觸器返回、變頻器故障、變頻器電流信號判斷電機工作狀態，實現電 機電氣保護。
*根據儀表檢測的振動信號、軸承溫度等，進行聯鎖保護停機。 *電機啟動、頻率設定可在就地操作箱和HMI畫面上操作。
*手動或自動調整變頻器頻率控制電機轉速，與儀表調節閥配合，實現焦爐煙囪壓
力、調溼煙氣壓力、'分級煙氣壓力的調節及聯鎖。 *根據引風機工作狀態控制冷卻風扇運行，風扇電機電氣保護通過檢測接觸器返
回、熱繼電器故障實現。
(3) 給料機釆用變頻電氣控制，手動或自動調整變頻器頻率控制電機轉速，實現
給料速度的調節及聯鎖。當高料位信號時，降速運行或停止給料，當刮板機故 障時，自動停機。
(4)刮板機採用變頻電氣控制，根據系統工作狀態，手動或自動調整變頻器頻率 控制電機轉速，實現刮板機運轉速度的調節及聯鎖。當低料位信號時，降速運 行或停止運行，根據刮板機工作狀態控制冷卻風扇運行。 (5)除塵灰成型聯鎖控制
成型機與成-2皮帶工作狀態聯鎖，當成-2皮帶故障時，自動停機。 預壓機與成型機工作狀態聯鎖，當成型機故障時，自動停機。 成型機螺旋輸送機與預壓機工作狀態聯鎖，當預壓機故障時，自動停機。 液壓站油泵電機成型機工作前啟動。 (6)工藝除塵風機和環境除塵風機的聯鎖控制如圖5。
權利要求
1、煤的氣流分級與調溼技術的自動控制方法，其特徵在於，實現氣流分級與調溼系統的熱源及動力源-焦爐煙道熱廢氣溫度、吸力、流量的自動控制，確保焦爐總煙道吸力穩定，同時原料煤調溼分級效果顯著，煤料輸送暢通，同時，周圍環境影響要達到要求。
2、 根據權利要求1所述的煤的氣流分級分離與調溼技術的自動控制方法，其特徵在 於，對焦爐煙道熱廢氣的自動控制使得焦爐總煙道吸力穩定在500士50Pa;總煙道電動翻 板的開度和廢氣引風機的轉速，應使得引風機廢氣出口總管流量穩定在95000m3/h;當流 化裝置故障時，煙道廢氣經氣動三通切換閥，直接通過除塵風機而排入大氣，以確保焦爐 總煙道吸力穩定。
3、 根據權利要求1或2所述的煤的氣流分級與調溼技術的自動控制方法，其特徵在 於，要保證原料煤調溼分級效果顯著，流化床內，安裝有刮板輸送機，煤料在熱氣流的的 作用下沸騰，通過調節溢流堰的高度，使不同比重和尺寸的顆粒，在不同的下料口下料， 從而達到分級的目的，較小較輕的煤料懸浮在煤層上部，經溢流板控制流出，由皮帶輸送 機運至煤塔用於煉焦；較粗較重的煤粒則沉在煤層的下部，由刮板機刮出，然後經粉碎機 粉碎後再進入煤塔；下煤量、刮板機的運行速度匹配以實現煤料輸送的均衡，同時輸送設 備實現順啟、順停及聯鎖啟停，以保證煤料輸送暢通。
4、 根據權利要求3所述的煤的氣流分級與調溼技術的自動控制方法，其特徵在於， 實現煤料輸送的均衡，還需要布料均勻，在流化床內形成合適的料層。
5、 根據權利要求3所述的煤的氣流分級與調溼技術的自動控制方法，其特徵在於， 工藝及環境除塵收集的除塵灰輸送到料倉，.料倉經螺旋輸送機輸送到成型機，成型機設備 成型後卸料到指定的皮帶，該過程包括螺旋輸送機、預壓機、成型機、液壓站油泵各兩套， 要求實現系統的自動聯鎖啟停。
6、 根據權利要求5所述的煤的氣流分級與調溼技術的自動控制方法，其特徵在於， 工藝除塵用於收集流化床頂部的粉塵，環境除塵用於收集送往焦爐煤塔皮帶的粉塵，工藝 及環境除塵所用的兩個風機的控制必須實現高壓風機的設備保護、聯鎖啟停。
全文摘要
本發明公開了一種煤的氣流分級與調溼技術的自動控制方法，屬於煉焦行業煤預處理的自動控制領域。它集變頻技術、網絡技術、計算機技術及控制技術於一體，保證原料煤的移動與流化效果，可對流化時間和乾燥分級效果進行控制；實現煉焦用混合煤的「乾燥、分級及預熱」三功能為一體。該技術通過靈活、完善的控制，實現整個工藝系統流程的全自動運行。應用於煉焦行業中煤的預處理系統的控制。
文檔編號C10B41/00GK101191058SQ200710113660
公開日2008年6月4日 申請日期2007年11月20日 優先權日2007年11月20日
發明者包敦武, 姬厚華, 崔雪梅, 張成雷, 溫燕明, 耿曉寧, 昆 範, 範者峰, 謝淑霞 申請人:濟南鋼鐵股份有限公司