焦化成套设备自动气流控制系统技术方案

一种焦炉，包括炉室；与该炉室流体连通的上升道管，该上升道管被构造为从炉室接收废气；与该上升道管流体连通的上升道闸板，该上升道闸板被定位在多个位置的任意一个位置上，该上升道闸板被构造为控制炉气流；被构造为响应位置指令在前述多个位置之间改变所该上升道闸板位置的致动器；被构造为检测该焦炉运行条件的传感器，其中的传感器包括气流传感器、被构造为检测上升道管温度或者检测底烟道温度的温度传感器、氧气传感器；被构造为响应传感器检测的运行条件向致动器提供位置指示的控制器。

【技术实现步骤摘要】
焦化成套设备自动气流控制系统对相关申请的交互引用本申请要求，2012年8月17号提交的第13/589,009号美国非临时专利申请的权益，这里通过全文引用将其公开结合于此。
技术介绍
本专利技术大致上涉及从煤块生产焦炭的焦化成套设备领域。焦炭是一种重要的被用于制造钢铁的原材料。焦炭是通过去掉煤块的挥发部分生产出的，该挥发性部分通常占煤块总重量的25％。焦炭生产过程中产生的热废气在理想状态中被重新获取并被用来产生电能。一种适于恢复这些热废气的焦炉是水平热回收(HHR)炉，其基于炉内部的相对的操作大气压强条件相比化学副产品炉有独特的环境优势。HHR炉在负压力下操作然而化学副产品炉在轻微的正大气压强下工作。该两种炉都一般都由耐火砖和其他材料组成，日复一日的操作期间裂缝可能在这些结构中形成，因而在其中创造一个基本密闭的环境是一个挑战。化学副产品炉被保持在正压力下，从而避免氧化可回收产品和使炉过热。相反地，HHR炉被保持在负压力下，使空气从炉外进入来氧化煤块的挥发物和释放炉内的燃烧热。该相反的操作压力条件和燃烧系统是HHR炉和化学副产品炉的重要设计不同点。最小化挥发性气体的减少非常重要，以至于正大气条件和化学副产品炉的小洞和裂缝的结合允许原材料焦炉气体(COG)和有毒污染物泄漏至大气。相反地，负大气条件和在HHR炉或焦化成套设备其他位置的小洞和裂缝简单地允许多余的空气进入炉或焦化成套设备的其他地方，以至于负压大气条件阻止COG损失进大气中。总结该专利技术的一种实施例设计一种焦炉，其包括炉室；与所述炉室流体连通的上升道管，所述上升道管被构造为从所述炉室接收废气；与所述上升道管流体连通的上升道闸板，所述上升道闸板被定位在多个位置的任意一个位置，包括完全打开和完全关闭的位置，所述上升道闸板被构造为控制炉气流；被构造为根据位置指令在多个位置之间改变所述上升道闸板位置的致动器；被构造为检测所述焦炉运行条件的的传感器，其中所述传感器包括被构造为检测所述炉气流的的气流传感器，被构造为检测上升道管温度或者检测底烟道温度的温度传感器，以及被构造为检测所述上升道管中上升道管氧气浓度的氧气传感器；以及与所述致动器和所述传感器通信的控制器，所述控制器被构造为响应所述传感器检测的运行条件向所述致动器提供位置指令。该专利技术的另一种实施例涉及一种操作焦化成套设备的方法，其包括以下步骤：操作多个焦炉来产生焦炭和废气，其中每个焦炉包括适于控制所述焦炉内炉气流的上升道闸板；把废气从各个焦炉引导至公告通道；流体地连接多个热回收蒸汽发生器至公共通道；操作所有的热回收蒸汽发生器并分开废气以至于一部分废气流至所述各个热回收蒸汽发生器；并自动化地控制各个焦炉的上升道闸板以使各个焦炉的炉气流维持在目标炉气流之上。该专利技术的另一种实施例涉及一种操作焦化成套设备的方法，其包括以下步骤：操作多个焦炉来产生焦炭和废气，其中每个焦炉包括适于控制从焦炉出去的废气的流向的上升道闸板；把废气从各个焦炉引导至公告通道；通过多个交叉管道流体地连接多个热回收蒸汽发生器至公共通道，其中各个热回收蒸汽发生器包括通过热回收蒸汽发生器适于控制废气流向的热回收蒸汽发生器阻尼器并且其中各个交叉管道连接至其中一个所述热回收蒸汽发生器且在交叉点连接至所述公共通道；流体地连接风机至所述多个热回收蒸汽发生器，其中所述风机位于所述多个热回收蒸汽发生器的下游；操作所有的热回收蒸汽发生器并分开废气以至于一部分废气流至所述各个热回收蒸汽发生器；通过主堆栈从所述焦化成套设备排出废气，其中所述主堆栈位于所述风机的下游；通过传感器检测所述多个焦炉的下游操作条件；以及响应检测到的操作条件自动地控制至少其中一个上升道闸板、热回收蒸汽发生器和风机。该专利技术的另一种实施例涉及一种操作焦化成套设备的方法，其包括以下步骤：操作多个焦炉来产生焦炭和废气；检测所述焦炉中的炉气流；调整流体地连接至第一底烟道迷宫的第一上升道闸板的位置和流体地连接至第二底烟道迷宫的第二上升道闸板的位置来把检测到的炉气流维持在至少目标炉气流；检测第一底烟道迷宫中的第一底烟道温度；检测第二底烟道迷宫中的第二底烟道温度；对比第一底烟道温度和第二底烟道温度；以及响应第一底烟道温度和第二底烟道温度的对比相对于第二上升道闸板的位置偏置第一上升道闸板的位置，来把第一底烟道温度和第二底烟道温度维持在指定的温度范围内。附图说明图1是根据示范性实施例展示的水平热回收(HHR)焦化成套设备的示意图。图2是图1的部分HHR焦化成套设备的透视图，其中多个部分被剖开。图3是根据一个示范性实施例展示的HHR焦化成套设备的示意图。图4是根据一个示范性实施例展示的HHR焦化成套设备的示意图。图5是根据一个示范性实施例展示的HHR焦化成套设备的示意图。图6是根据一个示范性实施例展示的HHR焦化成套设备的示意图。图7是图1的焦化成套设备的部分示意图。详细说明参见图1，一个在还原环境下从煤块生产焦炭的HHR焦化成套设备100被展示。一般地，该HHR焦化成套设备100至少包括炉105，并连同热回收蒸汽发生器(HRSG)120和空气质量控制系统130(例如，排气或烟气脱硫(FGD)系统)，它们都流体地位于炉的下游并且都通过合适的输送管流体地连接至炉。该HHR焦化成套设备100首选包括多个炉105和流体地把该各个炉105连接到多个HRSG120的公共通道110。公共通道110流体地连接至HRSG120的一个或多个交叉管115。将冷却气体从HRSG运输至烟气脱硫(FGD)系统130的冷却气体管道125。流体地连接并处于更下游的是收集颗粒的袋式除尘器135，至少一个控制系统内空气压力的风机140，和一个用于排出冷却和处理过的废气至外界的主气体堆栈145。HRSG和热电设备155的蒸汽管道150互联，以至于被回收的热量可以被利用。如图1所展示，每个“炉”实际上代表十个炉。每个炉105的更多结构细节可以从图2中得知，其中四个焦炉105的各个部分被展示，并且各个部分被剖开以增加清晰度。各个炉105包括被地板160首选限定的开放式空腔，基本上形成炉一侧整体的前门165，一个首选在前门165的相对面一侧并基本上形成一侧整体的后门170，两个位于前门165和后门170中间从地板160直立延伸的侧壁175，构成成炉室185的开放式空腔的顶层表面的冠180。控制气流和炉室185中的压力对高效炉化周期的操作非常重要，因而，前门165包括一个或多个主进气口以使主要的主燃烧空气进入炉室185。每个主进气口190包括主空气阻尼器195，其可以被定位于介于完全打开和完全关闭的任意多个位置，来改变进入到炉室185的主空气流的大小。另外，该一个或多个主进气口通过冠180形成。在操作中，位于炉室185内部的煤块排放的挥发性气体收集在冠中并且在整个系统的下游被引进在一个或多个侧壁175上形成的下水管通道200。该下水管通道流体地将炉室185连接至位于炉底板160下方的底烟道。该底烟道205在炉底板160下方形成了一个旁路路径。从煤块中排除的挥发性气体可在底烟道205中燃烧，因此产生热量以支持煤块还原成木炭。该下水管通道200流体地连接至在一个或两个侧壁175上形成的上升道通道210。在底烟道205和大气中间有一个第二级进气口215，该第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作焦化成套设备的方法，包括：操作多个焦炉来产生焦炭和废气，其中每个焦炉包括适于控制所述焦炉内炉气流的上升道闸板；把废气从各个焦炉引导至公共通道；流体地连接多个热回收蒸汽发生器至所述公共通道；操作所有的热回收蒸汽发生器并分开废气以至于一部分废气流至所述各个热回收蒸汽发生器；自动控制各个焦炉的上升道闸板以使各个焦炉的炉气流维持在目标炉气流之处或目标炉气流之上；以及自动控制各个焦炉的上升道闸板以在焦化周期上改变所述目标炉气流。

【技术特征摘要】
2012.08.17 US 13/589,0091.一种操作焦化成套设备的方法，包括：操作多个焦炉来产生焦炭和废气，其中每个焦炉包括适于控制所述焦炉内炉气流的上升道闸板；把废气从各个焦炉引导至公共通道；流体地连接多个热回收蒸汽发生器至所述公共通道；操作所有的热回收蒸汽发生器并分开废气以至于一部分废气流至所述各个热回收蒸汽发生器；自动控制各个焦炉的上升道闸板以使各个焦炉的炉气流维持在目标炉气流之处或目标炉气流之上；以及自动控制各个焦炉的上升道闸板以在焦化周期上改变所述目标炉气流。2.如权利要求1所述的方法，还包括：在气体共享操作模式下，停止操作其中一个热回收蒸汽发生器并引导废气以至于所述废气的一部分流经剩下的各个操作中的热回收蒸汽发生器。3.如权利要求2所述的方法，还包括：在所述气体共享操作模式下，将位于所述公共通道内位置的操作条件维持在至少0.7英寸水的公共通道气流。4.如权利要求2所述的方法，还包括：在所述气体共享操作模式中，将位于所述公共通道内位置的操作条件维持在至少1英寸水的公共通道气流。5.如权利要求2所述的方法，还包括：在所述气体共享操作模式中，将位于所述公共通道内位置的操作条件维持在至少2英寸水的公共通道气流。6.如权利要求1所述的方法，还包括：自动控制各个焦炉的所述上升道闸板，以把各个焦炉中的炉温度维持在某个温度范围内。7.如权利要求6所述的方法，还包括：自动控制各个焦炉的所述上升道闸板，以把靠近各个上升道闸板的上升道管氧气浓度维持在某个氧气浓度范围内。8.如权利要求1所述的方法，还包括：自动控制各个焦炉的所述上升道闸板，把靠近各个上升道闸板的上升道管氧气浓度维持在某个氧气浓度范围内。9.如权利要求1所述的方法，还包括：自动控制各个焦炉的所述上升道闸板，把所述公共通道的公共通道温度维持在某个温度范围内。10.如权利要求1所述的方法，还包括：确定至少一个焦炉中与先前焦化周期中经过的时间有关的上升道闸板的历史定位；以及根据和当前焦化周期中经过的时间有关的上升道闸板的历史定位数据自动地控制各个焦炉的上升道闸板。11.如权利要求1所述的方法，还包括：响应气流传感器的输入自动控制各个焦炉的所述上升道闸板。12.如权利要求11所述的方法，还包括：响应温度传感器的输入自动控制各个焦炉的所述上升道闸板。13.如权利要求12所述的方法，还包括：响应氧气传感器的输入自动控制各个焦炉的所述上升道闸板。14.如权利要求1所述的方法，还包括：响应温度传感器的输入自动控制各个焦炉的所述上升道闸板。15.如权利要求14所述的方法，还包括：响应氧气传感器的输入自动控制各个焦炉的所述上升道闸板。16.如权利要求1所述的方法，还包括：响应氧气传感器的输入自动控制各个焦炉的所述上升道闸板。17.如权利要求1所述的方法，还包括：自动控制各个焦炉的所述上升道闸板，把各个焦炉中的底烟道温度维持在某个温度范围内。18.如权利要求1所述的方法，还包括：自动控制各个焦炉的所述上升道闸板，把各个焦炉中的吸收管温度维持在某个温度范围内。19.如权利要求1所述的方法，还包括：提供多个交叉管道，其中各个交叉管道连接至其中一个所述热回收蒸汽发生器和在交叉点连接至所述公共通道。20.如权利要求19所述的方法，还包括：在气体共享操作模式下，停止操作其中一个热回收蒸汽发生器并引导废气以至于废气的一部分流经剩下的各个操作中的热回收蒸汽发生器。21.如权利要求20所述的方法，还包括：在所述气体共享操作模式中，把在一个或多个交叉点的操作条件维持在至少0.7英寸水的交叉点气流。22.如权利要求20所述的方法，还包括：在所述气体共享操作模式中，把在一个或多个交叉点的操作条件维持在至少1.0英寸水的交叉点气流。23.如权利要求20所述的方法，还包括：在所述气体共享操作模式中，把在一个或多个交叉...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·F·荃希，彼得·俊，米洛斯·卡普拉雷维奇，文斯·雷凌，
申请(专利权)人：太阳焦炭科技和发展有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US