一種用于煤干餾工藝過程的控制裝置及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于煤干餾工藝過程的控制裝置及其控制方法，用于具有輸送煤氣、空氣以及循環(huán)氣的管道的煤干餾器中，具有熱載體溫度控制部分和物料終端溫度控制部分。本發(fā)明用于煤干餾工藝過程的控制裝置，其中的熱載體溫度控制部分通過配氣的方式來實現(xiàn)，即在混合腔室內(nèi)有兩種氣體同時進入，一種為煤氣和空氣經(jīng)過燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔猓硪环N為經(jīng)過換熱后的循環(huán)氣(干燥段為煙氣，干餾段為荒煤氣)，混合腔室內(nèi)設(shè)置溫度傳感器、壓力傳感器提供反饋信號，溫度高則增加循環(huán)氣量，溫度低則減小循環(huán)氣量，操作方便靈活，能夠快速適應(yīng)溫度變化，利于實現(xiàn)自動自控。
【專利說明】
一種用于煤干餾工藝過程的控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及煤碳處理設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于煤干餾工藝過程的控制裝置及其控制方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]煤的干餾是將固體或有機物在隔絕空氣條件下加熱分解的反應(yīng)過程。干餾的結(jié)果是生成各種氣體、蒸氣以及固體殘渣。氣體與蒸氣的混合物經(jīng)冷卻后被分成氣體和液體。干餾是人類很早就熟悉和采用的一種生產(chǎn)過程，如干餾木材制木炭，同時得到木精(甲醇)、木醋酸等。在煤的化學(xué)加工中，干餾一直是重要的方法。煤經(jīng)過干餾后，原料的成分和聚集狀態(tài)都將發(fā)生變化，產(chǎn)物中固態(tài)、氣態(tài)和液態(tài)物質(zhì)都有，可得到半焦、煤焦油、粗氨水以及焦爐氣。一般來講，高水分煤是指含水量在15%以上的原煤，低溫干餾是指干餾溫度控制在約為 450-500 °C左右的干餾方法。
[0003]煤制油有兩條工藝路線，即煤直接液化和間接液化。
[0004]煤直接液化以蒽油為溶劑，無論是否加氫，其機理都是萃取過程。目前，僅在南非有煤加氫直接液化工業(yè)化裝置，我國神華有一套小試裝置，催化萃取煤制油間歇式小試裝置有4套。因為要保證煤液化生成的煤半焦在與生成的油品及蒽油(溶劑)分離后，仍具有一定的流動性，不能把生成的油品完全與生成的煤半焦分離，生成的煤半焦分離仍含有部分油品。
[0005]煤直接液化生成的油品的收率很低，煤直接液化生成的煤半焦通常做動力煤。
[0006]由于煤直接液化過程中，溶劑循環(huán)消耗能量，煤直接液化的生成單位油品能耗非常高，設(shè)備效率亦低下。
[0007]煤間接液化即所謂的費托合成。中國科學(xué)院山西煤化所與中國寰球工程公司遼寧分公司共同完成了伊泰、神華、潞安等項目。費托合成就是將煤造氣，再用煤氣合成油的過程。所得到的油品質(zhì)量極高。約3.5噸煤合成1噸油，其余以二氧化碳形式排入大氣。從綠色經(jīng)濟的角度來看，煤間接液化是全部工業(yè)中最不綠色的。
[0008]煤造氣分為固定床和流化床兩種形式。
[0009]以魯奇爐為代表的固定床工藝。床層高4000mm，煤粒度20-40mm。氧氣與水蒸氣混合從床層底部進入爐內(nèi)，床層上部發(fā)生煤干餾，揮發(fā)分要從20-40mm粒度的煤中氣化、釋放，過程耗時較長，導(dǎo)致?lián)]發(fā)分受熱分解、焦化。煤焦油產(chǎn)量較低、且品質(zhì)差。燃燒與反應(yīng)同時進行，導(dǎo)致煤氣中殘氧、含水量高，煤灰中殘?zhí)己扛摺?br>[0010]以恩德爐為代表的流化床工藝。爐子內(nèi)部是一個空腔。煤粉從上部噴下，氧氣與水蒸氣混合從下部往上噴。燃燒與反應(yīng)同時進行，導(dǎo)致煤氣中殘氧、含水量高。少量來不及燃燒的煤粉直接落到爐子底部導(dǎo)致，煤灰中殘?zhí)己扛?。不產(chǎn)煤焦油。
[0011]無論固定床工藝，還是流化床工藝均采用水直冷，產(chǎn)生大量灰水，即污水。
[0012]目前常用的上述煤干餾爐均存在的問題是，在熱載體溫度的控制上目前主要是通過調(diào)節(jié)煤氣和空氣比例來實現(xiàn)，這會造成煤氣燃燒不充分，產(chǎn)生大量黑煙，污染環(huán)境;物料的終溫通常靠改變出焦速度來實現(xiàn)，這對于多段爐來說很難保證干燥和干餾段同時滿足要求;同時如果推焦過快則可能會導(dǎo)致產(chǎn)品干燥/干餾不充分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，解決現(xiàn)有的煤干餾爐的熱載體溫度控制方式不合理、容易因煤氣燃燒不充分而污染環(huán)境的技術(shù)問題，提出一種用于煤干餾工藝過程的控制裝置及其控制方法。
[0014]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案之一是:
一種用于煤干餾工藝過程的控制裝置，所述裝置用于具有輸送煤氣、空氣以及循環(huán)氣的管道的煤干餾設(shè)備中，其特征在于，所述裝置具有熱載體溫度控制部分和物料終端溫度控制部分和壓力控制部分，其中所述熱載體溫度控制部分包括:
循環(huán)氣流量控制器，其為設(shè)置在循環(huán)氣的管道中的邏輯比例電磁閥；
混合腔室溫度傳感器，其設(shè)置在所述混合腔室內(nèi)，與所述循環(huán)氣流量控制器連鎖； 所述物料終端溫度控制部分，包括:
煤氣、空氣流量控制器，其為設(shè)置在煤氣和空氣管道中的邏輯比例電磁閥，可按照相同增減比例控制進行燃燒的煤氣和空氣流量；
物料終端溫度傳感器，其設(shè)置在物料終端處，與所述煤氣空氣流量控制裝置連鎖；
所述壓力控制部分包括:設(shè)置在循環(huán)氣的管道中的壓力傳感器和設(shè)置在所述混合腔室內(nèi)頂部的安全閥。
[0015]其中優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述邏輯比例電磁閥設(shè)置在管道中靠近出氣端處。
[0016]優(yōu)選的技術(shù)方案還有，所述循環(huán)氣在對煤塊進行干燥處理過程中為煙氣，該煙氣為所述熱載體在對煤塊進行干燥處理后產(chǎn)生的天然氣。
[0017]優(yōu)選的技術(shù)方案還有，所述循環(huán)氣在對煤塊進行干餾處理過程中為荒煤氣，該荒煤氣為所述熱載體在對煤塊進行干餾處理后產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物。
[0018]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案之二是:
一種采用權(quán)利要求1所述的控制裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟:
a、由所述混合腔室溫度傳感器檢測所述混合腔室內(nèi)的當前溫度數(shù)值；
b、根據(jù)步驟a中檢測到的溫度數(shù)值，所述循環(huán)氣流量控制器對管道中循環(huán)氣的流量進行控制:若所述溫度數(shù)值高于預(yù)設(shè)值則增大所述循環(huán)氣的流量;若所述溫度數(shù)值低于預(yù)設(shè)值則減小所述循環(huán)氣的流量。
[0019]其中優(yōu)選的技術(shù)方案是，還包括以下步驟:
C、由物料終端溫度傳感器檢測物料終端處的當前溫度數(shù)值；
d、根據(jù)步驟c中檢測到的溫度數(shù)值，煤氣、空氣流量控制器對管道中煤氣和空氣的流量按照相同增減比例進行控制:若所述溫度數(shù)值高于預(yù)設(shè)值則減小所述煤氣和空氣的流量；若所述溫度數(shù)值低于預(yù)設(shè)值則增大所述煤氣和空氣的流量。
[0020]優(yōu)選的技術(shù)方案還有，還包括以下步驟:
e、由壓力傳感器檢測循環(huán)氣的管道中的的氣壓值，若壓力值大于設(shè)定的閾值，則混合腔室內(nèi)頂部的安全閥開啟，若壓力值大于設(shè)定的閾值，則混合腔室內(nèi)頂部的安全閥關(guān)閉。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果在于:本發(fā)明所述用于煤干餾工藝過程的控制裝置及其控制方法，其中的熱載體溫度控制部分通過配氣的方式來實現(xiàn)，即在混合腔室內(nèi)有兩種氣體同時進入，一種為煤氣和空氣經(jīng)過燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，另一種為經(jīng)過換熱后的循環(huán)氣(干燥段為煙氣，干餾段為荒煤氣)，混合腔室內(nèi)設(shè)置溫度傳感器提供反饋信號，溫度高則增加循環(huán)氣量，溫度低則減小循環(huán)氣量，操作方便靈活，能夠快速適應(yīng)溫度變化，利于實現(xiàn)自控。
[0022]另外，本發(fā)明的煤干餾工藝參數(shù)的控制裝置，其中的物料終溫控制部分和壓力控制部分通過同時按比例調(diào)節(jié)燃燒機入口的煤氣量和空氣量，在干餾段底部和干燥段底部分別安裝溫度控制器提供反饋信號，從而能快速實現(xiàn)對物料終溫的調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)范圍較寬，同時還解決了干餾和干燥互相影響的問題，通過壓力傳感器和安全閥的設(shè)置有效的解決了生產(chǎn)過程中的安全隱患，使產(chǎn)品質(zhì)量大大提高。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明用于煤干餾工藝過程的控制裝置一【具體實施方式】的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中:1、煤氣管道;2、空氣管道;3、循環(huán)氣管道;4、邏輯比例電磁閥、5、混合腔室溫度傳感器;6、物料終端溫度傳感器;7、壓力傳感器;8、安全閥。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0026]如附圖1所示:本發(fā)明是一種用于煤干餾工藝過程的控制裝置的一種【具體實施方式】。在干餾爐的混合腔室內(nèi)設(shè)有混合腔室溫度傳感器5，其與設(shè)置在循環(huán)氣管道3靠近出氣口處的邏輯比例電磁閥4控制相連;在干餾爐的的物料終端處設(shè)有物料終端溫度傳感器6，其分別與設(shè)置在煤氣管道I和空氣管道2靠近出氣口處的邏輯比例電磁閥4控制相連，在循環(huán)氣的管道3中的壓力傳感器7和設(shè)置在所述混合腔室內(nèi)頂部的安全閥8。
[0027]應(yīng)用了本實施方式用于煤干餾工藝的控制裝置的外燃內(nèi)熱式煤干餾爐，其從上至下依次為:預(yù)熱段、干燥段、干餾段以及冷卻段。所述預(yù)熱段設(shè)置在所述干燥段上方、與所述干燥段連通、用來對原料煤進行預(yù)熱處理;所述干燥段用來對原料煤進行干燥處理，并同時得到冷煙氣;所述干餾段用來對經(jīng)過干燥處理的原料煤進行干餾處理，原料煤經(jīng)過干餾處理后形成半焦;所述冷卻段是通過通入所述冷煙氣來對其中產(chǎn)出的半焦進行冷卻處理，并同時得到熱煙氣。所述煤干餾爐還設(shè)有將所述干燥段產(chǎn)生的所述冷煙氣導(dǎo)通至所述冷卻段的冷煙氣管道，以及將所述冷卻段產(chǎn)生的所述熱煙氣導(dǎo)通至所述預(yù)熱段的尾氣管道。所述冷煙氣管道上連接有的循環(huán)風(fēng)機，其可以使所述干燥段中的產(chǎn)生的所述冷煙氣經(jīng)由所述冷煙氣管道導(dǎo)通至所述冷卻段，之后再經(jīng)由所述尾氣管道導(dǎo)通至所述預(yù)熱段。所述冷煙氣管道連接有將所述冷卻段不需要的多余的所述冷煙氣排空的排空通道。在所述干餾段的荒煤氣出口處還連接有對所述干餾段中對原料煤進行干餾處理時產(chǎn)生荒煤氣進行除煤焦油的后處理裝置。在所述后處理裝置的煙氣出口與所述干燥段之間還連接有干燥燃燒器，在所述冷煙氣管道與所述干燥燃燒器的煙氣出口之間還連接干燥管道。所述干燥燃燒器將所述后處理系統(tǒng)中產(chǎn)生的部分煤氣進行燃燒、以產(chǎn)生用于所述干燥段中的干燥處理的干燥煙氣，所述干燥管道可將所述干燥段中產(chǎn)生的部分冷煙氣與所述干燥煙氣混合以調(diào)節(jié)所述干燥段中干燥處理的溫度。此外，在所述后處理裝置的煙氣出口與所述干餾段之間還連接有干餾燃燒器，在所述后處理系統(tǒng)的煙氣出口與所述干餾燃燒器的煙氣出口之間還連接有干餾管道。所述干餾燃燒器可將所述后處理系統(tǒng)中產(chǎn)生的部分煤氣進行燃燒、以產(chǎn)生用于所述干餾段中的干餾處理的干餾煙氣，所述干餾管道可將所述后處理系統(tǒng)中產(chǎn)生的部分煤氣與所述干餾煙氣相混合以調(diào)節(jié)所述干餾段中的干餾處理的溫度。所述干燥燃燒器和所述干餾燃燒器的煙氣入口處還連接有分別向所述干燥燃燒器和所述干餾燃燒器中提供助燃空氣的助燃空氣風(fēng)機。
[0028]本發(fā)明的用于煤干餾工藝的控制裝置，其設(shè)置在煤干餾爐中對煤層進行干餾處理的干餾段部分，其具體包括一個熱載體溫度控制部分，其包括:循環(huán)氣流量控制器，其為設(shè)置在循環(huán)氣的管道中的邏輯比例電磁閥；混合腔室溫度傳感器，其設(shè)置在混合腔室內(nèi)，與所述流量控制裝置連鎖。本發(fā)明的控制裝置還包括一個物料終端溫度控制部分，其包括:煤氣空氣流量控制器，其為設(shè)置在煤氣和空氣管道中的邏輯比例電磁閥，可按照相同增減比例控制進行燃燒的煤氣和空氣流量;物料終端溫度感應(yīng)裝置，其設(shè)置在物料終端處，與所述煤氣空氣流量控制器連鎖。其中，所述邏輯比例電磁閥設(shè)置在管道中靠近出氣端處。所述熱載體為煤氣和空氣經(jīng)過燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c循環(huán)氣在混合室內(nèi)混合形成的產(chǎn)物。
[0029]本發(fā)明的用于煤干餾工藝的控制裝置中，所述熱載體溫度控制部分中所述流量控制裝置設(shè)置在輸送所述高溫?zé)煔馀c所述循環(huán)氣的管道的出氣口處。所述物料終端溫度控制部分中，煤氣空氣流量控制裝置設(shè)置在運送煤氣和空氣的管道的出口處。所述循環(huán)氣在對煤塊進行干燥處理過程中為煙氣，該煙氣為所述熱載體在對煤塊進行干燥處理后產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物。所述循環(huán)氣在對煤塊進行干餾處理過程中為荒煤氣，該荒煤氣為所述熱載體在對煤塊進行干餾處理后產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物。
[0030]本發(fā)明的用于煤干餾工藝的控制裝置中，所述熱載體溫度控制部分可以控制循環(huán)氣的流量;而所述物料終端溫度控制部分可以通過控制高溫?zé)煔獾漠a(chǎn)量，進而控制其流量。
[0031]本發(fā)明的控制裝置在工作過程中的控制方法包括以下步驟(其中，循環(huán)氣為荒煤氣):a、由所述混合腔室溫度感應(yīng)裝置檢測所述混合腔室內(nèi)的當前溫度數(shù)值；b、根據(jù)步驟a中檢測到的溫度數(shù)值，所述循環(huán)氣流量控制裝置對管道中循環(huán)氣的流量進行控制:若所述溫度數(shù)值高于預(yù)設(shè)值則增大所述循環(huán)氣的流量;若所述溫度數(shù)值低于預(yù)設(shè)值則減小所述循環(huán)氣的流量。
[0032]c、由物料終端溫度感應(yīng)裝置檢測物料終端處的當前溫度數(shù)值；d、根據(jù)步驟c中檢測到的溫度數(shù)值，煤氣空氣流量控制裝置對管道中煤氣和空氣的流量按照相同增減比例進行控制:若所述溫度數(shù)值高于預(yù)設(shè)值則減小所述煤氣和空氣的流量;若所述溫度數(shù)值低于預(yù)設(shè)值則增大所述煤氣和空氣的流量。[〇〇33] e、由壓力傳感器檢測循環(huán)氣的管道中的的氣壓值，若壓力值大于設(shè)定的閾值，則混合腔室內(nèi)頂部的安全閥開啟，若壓力值大于設(shè)定的閾值，則混合腔室內(nèi)頂部的安全閥關(guān)閉。
[0034]本發(fā)明用于煤干餾工藝的控制裝置，其中的熱載體溫度控制部分通過配氣的方式來實現(xiàn)，即在混合腔室內(nèi)有兩種氣體同時進入，一種為煤氣和空氣經(jīng)過燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，另一種為經(jīng)過換熱后的循環(huán)氣，混合腔室內(nèi)設(shè)置溫度傳感器提供反饋信號，溫度高則增加循環(huán)氣量，溫度低則減小循環(huán)氣量，操作方便靈活，能夠快速適應(yīng)溫度變化，利于實現(xiàn)自控;另外，其中的物料終溫控制部分通過同時按比例調(diào)節(jié)燃燒機入口的煤氣量和空氣量，在干餾段底部和干燥段底部分別安裝溫度控制器提供反饋信號，從而能快速實現(xiàn)對物料終溫的調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)范圍較寬，同時還解決了干餾和干燥互相影響的問題，使產(chǎn)品質(zhì)量大大提尚O
[0035]在其他的【具體實施方式】中，本發(fā)明的控制系統(tǒng)還可以應(yīng)用在對煤層進行干燥處理的干燥段煤干餾爐中，此時的循環(huán)氣為煙氣。同樣，可以利用本前面所述的【具體實施方式】中的控制系統(tǒng)以及其控制方法對煤層進行干燥處理，干燥處理過程中可以快速適應(yīng)溫度變化，實現(xiàn)靈活控制。
[0036]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種用于煤干餾工藝過程的控制裝置，所述裝置用于具有輸送煤氣、空氣以及循環(huán) 氣的管道的煤干餾設(shè)備中，其特征在于，所述裝置具有熱載體溫度控制部分和物料終端溫 度控制部分和壓力控制部分，其中所述熱載體溫度控制部分包括:循環(huán)氣流量控制器，其為設(shè)置在循環(huán)氣的管道中的邏輯比例電磁閥；混合腔室溫度傳感器，其設(shè)置在所述混合腔室內(nèi)，與所述循環(huán)氣流量控制器連鎖；所述物料終端溫度控制部分，包括:煤氣、空氣流量控制器，其為設(shè)置在煤氣和空氣管道中的邏輯比例電磁閥，可按照相同 增減比例控制進行燃燒的煤氣和空氣流量；物料終端溫度傳感器，其設(shè)置在物料終端處，與所述煤氣空氣流量控制裝置連鎖；所述壓力控制部分包括:設(shè)置在循環(huán)氣的管道中的壓力傳感器和設(shè)置在所述混合腔室 內(nèi)頂部的安全閥。2.如權(quán)利要求1所述的用于煤干餾工藝過程的控制裝置，其特征在于，所述邏輯比例電 磁閥設(shè)置在管道中靠近出氣端處。3.如權(quán)利要求1或2所述的用于煤干餾工藝過程的控制裝置，其特征在于，所述循環(huán)氣 在對煤塊進行干燥處理過程中為煙氣，該煙氣為所述熱載體在對煤塊進行干燥處理后產(chǎn)生 的天然氣。4.如權(quán)利要求1或2所述的用于煤干餾工藝過程的控制裝置，其特征在于，所述循環(huán)氣 在對煤塊進行干餾處理過程中為荒煤氣，該荒煤氣為所述熱載體在對煤塊進行干餾處理后 產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物。5.—種采用權(quán)利要求1所述的控制裝置的控制方法，其特征在于，包括以下步驟:a、由所述混合腔室溫度傳感器檢測所述混合腔室內(nèi)的當前溫度數(shù)值；b、根據(jù)步驟a中檢測到的溫度數(shù)值，所述循環(huán)氣流量控制器對管道中循環(huán)氣的流量進 行控制:若所述溫度數(shù)值高于預(yù)設(shè)值則增大所述循環(huán)氣的流量;若所述溫度數(shù)值低于預(yù)設(shè) 值則減小所述循環(huán)氣的流量。6.如權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，還包括以下步驟:c、由物料終端溫度傳感器檢測物料終端處的當前溫度數(shù)值；d、根據(jù)步驟c中檢測到的溫度數(shù)值，煤氣、空氣流量控制器對管道中煤氣和空氣的流量 按照相同增減比例進行控制:若所述溫度數(shù)值高于預(yù)設(shè)值則減小所述煤氣和空氣的流量； 若所述溫度數(shù)值低于預(yù)設(shè)值則增大所述煤氣和空氣的流量。7.如權(quán)利要求5所述的控制方法，其特征在于，還包括以下步驟:e、由壓力傳感器檢測循環(huán)氣的管道中的的氣壓值，若壓力值大于設(shè)定的閾值，則混合 腔室內(nèi)頂部的安全閥開啟，若壓力值大于設(shè)定的閾值，則混合腔室內(nèi)頂部的安全閥關(guān)閉。
【文檔編號】G05D27/02GK105938378SQ201610336266
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年5月20日
【發(fā)明人】趙玉俠, 施銀峰
【申請人】江蘇盈豐智能工程科技有限公司