一种焦炉废气系统诊断方法与流程

本发明涉及炼焦领域。

背景技术：

1、炼焦炉是生产焦炭和焦炉煤气的炉窑，由多组炭化室组成，每个炭化室两侧均设置有燃烧室，燃烧室燃烧使燃烧室温度达到1300℃左右，热量通过燃烧室墙面传热到炭化室内，炭化室内的炼焦煤经过一定时间的高温干馏，形成焦炭，高温干馏过程产生的煤气经通道导出进入回收系统处理。为确保各炭化室内的焦炭均匀成熟，节能高效，燃烧室采用双联火道结构，每隔一段时间进行一次加热交换，原本加热煤气和空气的立火道变更为排出燃烧废气，原排出燃烧废气的立火道变更为加热煤气和空气的立火道，如此反复，保证所有燃烧室立火道的温度均衡，而每个燃烧室温度也应保持均匀、稳定。

2、立火道状态的交换由焦炉换向机和交换传动机构实现，换向机每隔一定时间进行交换，交换传动机构带动煤气交换旋塞完成交换。换向机的运行是焦炉加热系统的核心，焦化厂通常配置有专门的岗位进行设备运行的点检和维护。交换系统设备数量较多，运行故障或精度不足往往会导致燃烧室温度的均匀性变差，严重时损失产量和造成生产事故，一直是焦化厂生产过程的重点控制内容。

3、本发明所要解决的技术问题是：如何通过分析焦炉废气系统的压力和温度参数，进而对焦炉废气系统的问题进行诊断。

4、本发明所采用的技术方案是：一种焦炉废气系统诊断方法，焦炉包括多个焦炉炭化室，废气开闭器数量比焦炉炭化室数量多两个，废气开闭器安装在焦炉分烟道与每个焦炉水平烟道的连接处，每条焦炉水平烟道对应一个废气开闭器，每条焦炉水平烟道有两个运行状态且定时交换，一个运行状态为导入煤气和空气，另外一个运行状态为导出废气，将焦炉水平烟道按顺序分为相同数量的单号和双号，每个单号的焦炉水平烟道其相邻的为双号焦炉水平烟道，每个双号的焦炉水平烟道其相邻的为单号的焦炉水平烟道，每个单号的焦炉水平烟道其运行状态都相同，每个双号的焦炉水平烟道其运行状态都相同，单号的焦炉水平烟道其运行状态与双号的焦炉水平烟道其运行状态不同，当废气开闭器对应的焦炉水平烟道的运行状态为导入煤气和空气时记为红向，当废气开闭器对应的焦炉水平烟道的运行状态为导出废气时记为绿向，每个废气开闭器的温度控制包括低位值pl控制和高位值ph控制，所述低位值pl控制的下限值为pll上限值为plh，所述高位值ph控制的下限值为phl上限值为phh，所述低位值pl控制时温度变化tp为正值，所述温度变化tp的下限值为tpl上限值为tph，所述高位值ph控制时温度变化tn为负值，所述温度变化tn的下限为tnl上限为tnh；任意一个废气开闭器n，其红向压力记为npr，红向温度记为ntr，绿向压力记为npg，绿向温度记为ntg；当废气开闭器n对应单号焦炉水平烟道时，n为单数，当废气开闭器n对应双号焦炉水平烟道时，n为双数；当n为单数，红向时满足npr=pl，ntr=tp，绿向时满足npg=ph，ntg=tn，废气开闭器n参数处于正常工况范围，其它属于异常工况；当n为双数红向时满足npr=ph，ntr=tn；绿向时满足npg=pl，ntg=tp，废气开闭器n参数处于正常工况范围，其它属于异常工况。

5、n为单数且为红向时的异常工况诊断为，如果npr>phh则说明废气砣掉落，如果phl>npr>plh，且ntr=tp则说明水平翻板松动，如果phl>npr>plh，且ntr<tpl则说明进风口支起或交换旋塞长开，如果npr<pll，则说明水平翻板松动，其它异常工况则说明参数匹配异常。

6、n为双数且为红向时的异常工况诊断为，如果npr<phl，且ntr<tnl则说明废气砣支起，如果npr<phl，且ntr=tn则说明交换旋塞卡阻，开度不足，如果npr>phh且ntr=tn则说明相邻废气开闭器对应废气砣异常，其它异常工况则说明参数匹配异常。

7、当n为双数且为绿向时的异常工况诊断为，如果npg>phh，则说明废气砣掉落，如果phl>npg>plh，且ntg=tn，则说明水平翻板松动，如果phl>npg>plh，且ntg<tpl，则说明水平翻板松动，如果npg<pll，则说明水平翻板松动，其它非正常情况则说明参数匹配异常。

8、当n为单数且为绿向时的异常工况诊断为，如果npg<phl，且ntg<tnl时则说明废气砣支起，如果npg<phl，且ntg=tn则说明交换旋塞卡阻，开度不足，如果npg>phh，且ntg=tn则说明相邻废气开闭器对应废气砣异常，其它非正常情况则说明参数匹配异常。

9、本发明的有益效果是：本发明基于对焦炉废气系统数据的应用技术，通过连续在线测量每个废气开闭器的压力、温度数据，再对废气开闭器的压力、温度数据进行筛选、分类处理，判断焦炉加热系统故障。

10、实施方式

11、焦炉有若干个废气开闭器,通常是焦炉炭化室数+2，以7.63m焦炉为例，配置为70个炭化室，72个废气开闭器。该设备安装在焦炉水平烟道与焦炉分烟道的连接处，以7.63m焦炉为例，在一个分烟道上安装有72个废气开闭器，再分别与72个水平烟道连接。主要作用是将煤气分配入水平烟道，将空气导入水平烟道，以及将水平烟道中的废气导入分烟道中。

12、本发明主要设备配置需要plc主机柜、工控机、热电偶、微差压变送器、煤气和烟气成分分析仪等。其中热电偶、微差压变送器安装在废气开闭器上。

13、以7.63m焦炉为例，72个水平烟道分单双号，所有的单号与所有的双号的设备运行状态是相反的，即当单号导入煤气和空气时，双号则导出废气；当双号导入煤气和空气时，单号则导出废气，两种状态称为两个向位，我们统一用红向和绿向表示，两个向位需要定时交换，目的是保证焦炉炉温的均匀。

14、在每个交换过程中，在废气开闭器上的压力和温度可以反映加热系统运行的状态，通过分析这些压力和温度的数据，可以及时判定系统正常还是异常的状态，还可以指导优化各个废气开闭器参数的调整，这些参数包括废气开闭器上的水平翻板开度、进风口开度以及与其相连的煤气支管上的流量调节孔板尺寸等。

15、焦炉废气系统是由废气开闭器及其附属设备构成，其功能主要是负责为焦炉加热系统分配煤气、空气导入，以及焦炉加热废气的导出，是焦炉加热系统的子系统。

16、按焦炉加热系统交换特点，对每个废气开闭器的压力、温度参数进行定义，作为系统模型的控制参数。将加热系统交换的两个状态分别定义为红向和绿向，相对应的压力和温度参数用pr、pg、tr、tg表示。

17、对每个监测点的压力和温度参数分别定义两个控制水平即低位值pl控制和高位值ph控制。

18、表1：压力与温度两个控制水平标准值

19、

20、定义每个废气开闭器的两个属性标签

21、表2：废气开闭器属性标签

22、

23、设定正常工况下废气开闭器压力和温度参数范围

24、表3：废气开闭器参数正常工况范围，n为任意一个废气开闭器号

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26、设定废气开闭器压力和温度参数异常类型

27、表4：废气开闭器参数异常类型

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29、主监控设计

30、每个废气开闭器的p1、p2、t参数在同一交换向位内的参数，符合表3范围时，显示当前值并底色与交换向位相同，即为红色或绿色。参数异常显示当前值并底色为黄色，异常类型按表4对应的条件，进行相应的报警弹窗。

31、1、将废气开闭器的压力和温度参数进行实时监控，达到替代人工巡检交换系统设备的功能。

32、2、对废气开闭器的压力和温度参数进行分析诊断，可以判断异常类型、定位问题炉号，达到快速排除故障的目标。

33、3、在线监控各废气开闭器的实时参数，可以同步指导焦炉炉温的调试工作，达到全炉参数一致性，达到炉温均匀稳定的目的。

技术实现思路