本发明涉及焦炉无烟装煤及荒煤气回收技术领域，尤其涉及一种捣固焦炉无烟装煤物联网全流程控制工艺。
背景技术
捣固焦炉装煤采用侧装方式，在装煤过程中机侧炉门始终处于敞开状态。在煤饼推进炭化室的过程中，受高温炉墙强烈的热辐射作用，煤饼中的挥发分瞬间爆发，产生大量的黄褐色荒煤气。荒煤气的无组织排放会对环境造成重大污染，为解决这一主要污染源，炼焦行业的技术人员不断探索与改进，采用了不同的装煤除尘方式治理荒煤气的逸散。现有技术主要有：
一是地面站除尘方式，即建设专用的装煤除尘地面站，把装煤时产生的烟气导入到地面站处理后排放。该方式的缺点是投资高、占地大、每年消耗的电能运行成本高，并且焦油易堵塞布袋，除尘效果差且不稳定。另外，此种方法无法回收煤气和化工产品，造成能源浪费。
二是车载燃烧消烟除尘方式，即对装煤产生的荒煤气收集后进行燃烧，尾气经净化后排入大气。此种方法虽省去了地面站，但是燃烧极难控制，除尘效果不稳定。另外，对燃烧废气进行净化时会产生废水，存在二次污染，而且其也不能回收煤气和化工产品。
三是高压氨水导烟方式，即通过专用设备，利用高压氨水产生的负压将正在装煤炭化室产生的烟尘导入到相邻炭化室，再进入集气系统，此种方法虽然解决了荒煤气的逸散和回收问题，但受制于煤气含氧量、煤气粉尘安全因素、生产顺行因素及传统控制技术的限制，高压氨水的作用也不能充分发挥。
在实际生产中，装煤烟尘控制与煤气含氧量控制相互矛盾，至今没有十分有效的综合控制方法，随着环保政策的逐渐严厉，环保与工艺需求之间的矛盾已经成为制约焦化企业生产和发展的重要因素。
申请号为201510400230.1的中国专利，公开了“一种捣固练焦炉内吸法无烟装煤工艺控制方法和系统”，其系统包括地面控制站、通过信号电缆连接地面控制站的高压氨水泵变频器、高压氨水泵出口管道上的压力变送器，通过无线方式连接地面控制站的装煤推焦车上的车载数据采集传输装置，所述的车载数据采集传输装置将采集到的装煤推焦动作信号发送给所述的地面控制站，所述的地面控制站通过变频器调节高压氨水泵输出氨水的压力，从而控制安装在桥管上的氨水喷嘴的喷洒状况，使得装煤碳化室炉门口压力始终处于微负压状态。该技术方案在实施内吸法无烟装煤工艺时，可实现装煤烟气全回收，入电捕煤气含氧量得到稳定控制，经济效益和环保效果均极客观；同时大幅度降低机侧地面除尘站投资和运行费用。
技术实现要素：
本发明提供了一种捣固焦炉无烟装煤物联网全流程控制工艺，能够实现煤气发生和输送的动态平衡控制、烟尘控制和氧含量调节，并能实现装煤烟气的回收与利用，从而达到焦炉装煤烟尘的高效治理、节能及增加化产品收益的目的。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种捣固焦炉无烟装煤物联网全流程控制工艺，通过物联网系统将装煤、鼓冷、煤气净化3个工序的作业过程整合后统一由地面控制站控制，其中装煤工序包括装煤前准备阶段、装煤进行阶段及装煤结束阶段；控制参数至少包括：装煤车动作信号、高压氨水压力与流量、集气管压力、煤气鼓风机输送动力。
由高压氨水作为前端动力，在焦炉上升管根部形成动态负压，使装煤炭化室机侧炉门处始终处于微负压状态；集气管起中间控制与引导作用，用于吸纳荒煤气；煤气鼓风机作为后端输送动力装置，用于控制管道内烟气流速。
在整个装煤过程中，工业计算机控制系统通过装煤车发出的动作信号，按不同装煤阶段设置不同的氨水压力值，控制高压氨水压力与流量；同时根据集气管的压力值调节吸气管调节翻板的开度及煤气鼓风机的前端吸力，使系统内煤气的发生量和输送量保持动态平衡，同时实现烟尘控制及焦炉内氧含量调节。
所述物联网系统由地面控制站、工业计算机系统及数据采集系统组成，数据采集系统包括现场plc系统及设置在与控制参数相对应的监测点的多个数据采集装置，包括高压氨水泵、集气管、吸气管、装煤推焦车上设置的数据采集装置；数据采集装置通过有线或无线方式与现场plc系统连接，将采集到的数据送入现场plc系统进行解析和计算；现场plc系统将处理后的数据通过工业计算机系统送往地面控制站；地面控制站通过大屏幕对现场进行远程监控，并发送控制信号通过工业计算机系统控制高压氨水泵、吸气管调节翻板、煤气鼓风机动作。
所述的一种捣固焦炉无烟装煤物联网全流程控制工艺，具体包括如下步骤：
(1)工业计算机系统根据装煤车动作信号检测装煤炉门处的吸力，将检测结果发送到地面控制站；装煤车动作信号包括装煤车走行对位完成信号、装煤车开始装煤信号、煤饼推送到位抽托煤板信号、后挡板退出信号；
(2)检测高压氨水泵出口及炉顶高压氨水管道压力，并将检测结果发送给地面控制站；
(3)地面控制站收到反馈参数后发出指令，由工业计算机系统将高压氨水泵出口及炉顶高压氨水管道压力值调节至设定范围内；
(4)在调节高压氨水管道压力值的同时检测集气管压力，并将检测结果发送到地面控制站，地面控制站根据该检测结果发送指令，由工业计算机系统指挥吸气管调节翻板动作，调节集气管压力；
(5)如煤气量出现瞬间增加，地面控制站根据监测的煤气量和煤气流速发送指令，由工业计算机系统调节鼓风机吸力，消除压力波动。
所述工业计算机系统采用双机热备方式，即2台工业计算机均处于常开状态，一台工业计算机作为工作机，另一台工业计算机作为监视机和备用机；当工作机发生故障时，备用机立即自动切换为工作机，确保系统的长期稳定运行。
所述物联网系统采用3种控制方式，即地面控制站自动控制、地面控制站手动控制及控制柜操作器手动控制，3种控制方式之间无干扰切换。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)采用物联网技术，将装煤过程、高压氨水泵、焦炉集气管压力、鼓风机变频调速等过程信息参数通过无线和有线方式送至地面控制站，构成全工艺流程的主动控制系统，实现煤气系统的动态平衡；
2)采用高压氨水动态控制技术，使高压氨水泵在装煤阶段高压运行，同时达到烟尘控制、氧含量调节、粉尘抑制等目的，高压氨水的控制参数根据生产过程变化进行在线修改；高压氨水泵在其它阶段生产过程中低压运行，最大限度节能并减少泵的磨损，延长使用寿命；
3)采用焦炉煤气流体控制模型：从焦炉煤气工艺本质出发，将焦炉发生煤气、冷鼓输送煤气、鼓风机后用户阻力变化环节作为相互联系、连续输送的煤气流体，在控制软件中采用符合焦炉煤气流体特性的压力控制模型，将三大工段作为一个整体进行分析控制；
4)采用化产回收环节提前控制技术，装煤时不仅吸气管调节翻板自动动作，更为重要的是提前对鼓风机吸力和转速进行控制，使装煤时流速控制提高一倍；
5)采用工业计算机系统冗余技术，2台工业计算机相互热备跟踪，确保其中一台工业计算机突发故障时另一台工业计算机能够自动无扰动切换，保证鼓风机、高压氨水泵、吸气管自动调节翻板不发生突变，保证设备和生产稳定运行；
6)采用多种控制手段实现应急处理，通过完备的远程集中手动操作系统，在自动控制系统故障情况下可对所有的高压氨水泵、鼓风机和吸气管自动调节翻板进行集中操作，确保不影响生产。
附图说明
图1是本发明所述物联网系统的结构框图。
图2是本发明实施例1采用无烟装煤物联网全流程控制工艺的流程框图。
图3是本发明实施例2采用无烟装煤物联网全流程控制工艺的流程框图。
图4是本发明实施例3采用无烟装煤物联网全流程控制工艺的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
本发明所述一种捣固焦炉无烟装煤物联网全流程控制工艺，通过物联网系统将装煤、鼓冷、煤气净化3个工序的作业过程整合后统一由地面控制站控制，其中装煤工序包括装煤前准备阶段、装煤进行阶段及装煤结束阶段；控制参数至少包括：装煤车动作信号、高压氨水压力与流量、集气管压力、煤气鼓风机输送动力。
由高压氨水作为前端动力，在焦炉上升管根部形成动态负压，使装煤炭化室机侧炉门处始终处于微负压状态；集气管起中间控制与引导作用，用于吸纳荒煤气；煤气鼓风机作为后端输送动力装置，用于控制管道内烟气流速。
在整个装煤过程中，工业计算机控制系统通过装煤车发出的动作信号，按不同装煤阶段设置不同的氨水压力值，控制高压氨水压力与流量；同时根据集气管的压力值调节吸气管调节翻板的开度及煤气鼓风机的前端吸力，使系统内煤气的发生量和输送量保持动态平衡，同时实现烟尘控制及焦炉内氧含量调节。
如图1所示，所述物联网系统由地面控制站、工业计算机系统及数据采集系统组成，数据采集系统包括现场plc系统及设置在与控制参数相对应的监测点的多个数据采集装置，包括高压氨水泵、集气管、吸气管、装煤推焦车上设置的数据采集装置；数据采集装置通过有线或无线方式与现场plc系统连接，将采集到的数据送入现场plc系统进行解析和计算；现场plc系统将处理后的数据通过工业计算机系统送往地面控制站；地面控制站通过大屏幕对现场进行远程监控，并发送控制信号通过工业计算机系统控制高压氨水泵、吸气管调节翻板、煤气鼓风机动作。
所述的一种捣固焦炉无烟装煤物联网全流程控制工艺，具体包括如下步骤：
(1)工业计算机系统根据装煤车动作信号检测装煤炉门处的吸力，将检测结果发送到地面控制站；装煤车动作信号包括装煤车走行对位完成信号、装煤车开始装煤信号、煤饼推送到位抽托煤板信号、后挡板退出信号；
(2)检测高压氨水泵出口及炉顶高压氨水管道压力，并将检测结果发送给地面控制站；
(3)地面控制站收到反馈参数后发出指令，由工业计算机系统将高压氨水泵出口及炉顶高压氨水管道压力值调节至设定范围内；
(4)在调节高压氨水管道压力值的同时检测集气管压力，并将检测结果发送到地面控制站，地面控制站根据该检测结果发送指令，由工业计算机系统指挥吸气管调节翻板动作，调节集气管压力；
(5)如煤气量出现瞬间增加，地面控制站根据监测的煤气量和煤气流速发送指令，由工业计算机系统调节鼓风机吸力，消除压力波动。
所述工业计算机系统采用双机热备方式，即2台工业计算机均处于常开状态，一台工业计算机作为工作机，另一台工业计算机作为监视机和备用机；当工作机发生故障时，备用机立即自动切换为工作机，确保系统的长期稳定运行。
所述物联网系统采用3种控制方式，即地面控制站自动控制、地面控制站手动控制及控制柜操作器手动控制，3种控制方式之间无干扰切换。
本发明所述一种捣固焦炉无烟装煤物联网全流程控制工艺采用集中测控方式，将煤饼推入进程、装煤车动作信号、焦炉集气管压力、吸气管自动调节翻板执行器控制与反馈、初冷器前吸力、鼓风机后压力、鼓风机运转参数、高压氨水泵运转参数、焦炉加热系统换向信号、鼓风机大回流自动调节翻板控制与反馈、煤气末端总放散压力统一进行无级模糊智能控制，构成多回路全自动控制系统。
本发明所述一种捣固焦炉无烟装煤物联网全流程控制工艺，可以采用一套物联网系统对应一座焦炉与一套化产回收系统；也可以采用一套物联网系统对应多座焦炉及其化产回收系统；并可用于炭化室高度不同的焦炉共用一套化产回收系统的情形。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
本实施例中，采用一套物联网系统对应一座焦炉与一套化产回收系统(如图2所示)。即由一座捣固焦炉(设有2个吸气管)、2台煤气鼓风机，一套化产回收系统组成。
采用集中测控方式，监控参数包括煤饼进程、煤车动作信号、焦炉二段集气管压力、2个吸气管执行器位置反馈与控制、初冷器前吸力、鼓风机后压力、鼓风机转速、鼓风机频率反馈与控制、鼓风机电机电流、高压氨水压力和流量、高压氨水变频器频率与控制、换向信号、装煤信号、大回流自动调节翻板反馈与控制、煤气末端总放散压力、末端总放散位置反馈与控制，采用无级模糊控制系统智能测控。
【实施例2】
本实施例中，采用一套物联网系统对应两座焦炉与一套化产回收系统(如图3所示)。即由2座捣固焦炉(每座焦炉设2个吸气管)、2台煤气鼓风机，一套化产回收系统组成。
本实施例采用集中测控方式，监控参数与控制原理实施例1相同。
【实施例3】
本实施例中，采用一套物联网系统对应四座焦炉与一套化产回收系统(如图4所示)。即由4座捣固焦炉(每座焦炉设2个吸气管)、3台煤气鼓风机，一套化产回收系统组成。
本实施例采用集中测控方式，监控参数与控制原理实施例1相同。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。