用于COREX炉顶煤气的温度控制装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及含一氧化碳可燃气体的净化、改性或提纯领域，具体为一种用于COREX炉顶煤气的温度控制装置及其使用方法。一种用于COREX炉顶煤气的温度控制装置，包括COREX竖炉(1)、重力除尘器(21)和干式布袋除尘器(22)，其特征是：还包括温控装置和运算装置，所述的温控装置包括喷嘴(211)、增压泵(31)、调节阀(32)和电机(33)，所述的运算装置包括温度传感器、流量传感器、微分器、加法器、调节器和乘法器等。一种用于COREX炉顶煤气的温度控制装置的使用方法，其特征是：包括如下步骤：a.温度控制；b.前馈控制；c.反馈控制。本发明专利技术系统稳定，可实施性强，调节反应速度快。

Temperature control device for COREX top gas and use method thereof

The invention relates to the field of purification, modification and purification of combustible gas containing carbon monoxide, in particular to a temperature control device for COREX top gas and a method for using the same. A temperature control device for the top gas of COREX, including the COREX shaft (1), gravity dust collector (21) and (22) dry bag dust collector, comprising a temperature control device and a computing device, a temperature control device comprises a nozzle (211), (31), the booster pump control valve (32) and a motor (33), the operation device comprises a temperature sensor, flow sensor, differentiator, adder, multiplier and regulator etc.. The utility model is characterized in that the method comprises the following steps: A. temperature control; B. feed forward control; C. feedback control; COREX control. The system of the invention has stable performance, strong applicability and fast reaction speed.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含一氧化碳可燃气体的净化、改性或提纯领域，具体为一种用于COREX炉顶煤气的温度控制装置及其使用方法。
技术介绍
COREX，即Coal-Reduction-Extreme，意为直接用煤来炼铁，即直接使用天然的块矿和块煤，取消了烧结厂和炼焦厂，具有流程短、工序少、污染轻、节省资源稀缺的炼焦煤等优点。目前的COREX还原竖炉，炉顶煤气正常操作压力在0.33MPa左右，正常操作温度在150℃～350℃之间周期性波动，波动周期约10min，波动幅度最高达500℃的情况，每天出现10次左右。顶煤气经湿式除尘后，通过TRT装置（即BlastFurnaceTopGasRecoveryTurbineUnit，高炉煤气余压透平发电装置）回收顶煤气的压力能。由于煤气湿式除尘降低了煤气温度及压力，降低了TRT回收的能量，并且对冷却水造成污染，因此，为了提高压力能回收量，减少冷却水污染，顶煤气可采用干式布袋除尘。经过干式布袋除尘的顶煤气，由于煤气压力较高，能回收更多的能量。但是由于还原竖炉间断性加料，顶煤气温度随着炉顶加料大范围剧烈波动，而布袋除尘器的合理使用温度范围较窄，温度过低布袋上会结露，使布袋粘上粉尘而失去除尘功能，温度过高会损坏布袋，因此，必须将顶煤气温度维持在合理温度范围内，一般为120℃～250℃。由于COREX顶煤气具有高温、高压、剧烈波动的特殊性，目前对顶煤气的温度控制尚存在控制不精确、温控不及时等缺陷，影响了后续能量回收利用。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，提供一种控制精确、反应及时、提高热能利用率的，本专利技术公开了一种用于COREX炉顶煤气的温度控制装置及其使用方法。本专利技术通过如下技术方案达到专利技术目的：一种用于COREX炉顶煤气的温度控制装置，包括COREX竖炉、重力除尘器和干式布袋除尘器，COREX竖炉顶部的煤气出口通过输气管依次连接重力除尘器和干式布袋除尘器，从干式布袋除尘器煤气出口输出的煤气经后续处理（如TRT等）后接入煤气管网，其特征是：还包括温控装置和运算装置，所述的温控装置包括喷嘴、增压泵、调节阀和电机，所述的运算装置包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、煤气流量传感器、水流量传感器、微分器、第一加法器、第二加法器、纯滞后运算器、喷水量调节器、温度调节器和乘法器，重力除尘器内设有至少一个喷嘴，增压泵的出水口通过输水管连接喷嘴，所述输水管上串联有调节阀，电机的输出轴连接增压泵；COREX竖炉的煤气出口处设有至少一个第一温度传感器，连接重力除尘器和干式布袋出尘器的输气管上设有至少一个第二温度传感器，COREX竖炉、重力除尘器和干式布袋除尘器所处的空间内设有至少一个第三温度传感器；干式布袋除尘器的煤气出口处设有煤气流量传感器，连接增压泵和喷嘴的输水管上设有水流量传感器；第一温度传感器、微分器、第一加法器、纯滞后运算器和第二加法器通过信号线依次连接，第三温度传感器通过信号线连接第二加法器，喷水量调节器、温度调节器和第二温度传感器通过信号线依次连接，喷水量调节器、乘法器和煤气流量传感器通过信号线依次连接，调节阀和第二流量传感器都通过信号线连接喷水量调节器，第二加法器和乘法器通过信号线连接。所述的用于COREX炉顶煤气的温度控制装置，其特征是：喷嘴在重力除尘器内围绕重力除尘器的内侧壁平均分布；喷嘴还设于下述a～c项中的至少一处：a.COREX竖炉炉顶、b.连接COREX竖炉和重力除尘器的输气管内、c.连接重力除尘器和干式布袋除尘器的输气管内。所述的用于COREX炉顶煤气的温度控制装置的使用方法，其特征是：包括如下步骤：a.温度控制：COREX竖炉从顶部的煤气出口向重力除尘器(21)输出高温煤气，电机(33)驱动增压泵(31)从水源(30)吸入冷却水并加压再经开启的调节阀(32)通过喷嘴(211)雾化喷入重力除尘器(21)内，调节阀(32)通过调节开启度调节冷却水的出水量从而控制高温煤气的温度，高温煤气在重力除尘器(21)内得到初步除尘并被雾化的冷却水冷却后成为低温煤气，低温煤气输入干式布袋除尘器(22)，低温煤气在干式布袋除尘器(22)内得到精细除尘成为洁净煤气，洁净煤气经后续处理（如TRT等）后接入煤气管网；第一温度传感器(41)检测COREX竖炉(1)顶部煤气出口处输出的高温煤气的温度T1，第二温度传感器检测重力除尘器输出的低温煤气的温度T2，第三温度传感器检测环境温度T3；煤气流量传感器检测干式布袋除尘器输出的洁净煤气的流量F1，水流量传感器检测增压泵输出的冷却水的流量F2；温度调节器内存储T2的设定值TSP2；第二温度传感器将检测到的低温煤气温度信号T2输送至温度调节器，比较T2和TSP2，两者的偏差信号经温度调节器作比例-积分-微分运算后输出温控偏差喷水量信号至喷水量调节器，所述的温控偏差喷水量信号通道为反馈通道；第一温度传感器将检测到的高温煤气温度信号T1经微分器微分运算后将微分运算值和T1值共同输入第一加法器，第一加法器的运算值经纯滞后运算器运算后输入第二加法器，第三温度传感器将检测到的环境温度信号T3输入第二加法器，第二加法器的运算值和煤气流量传感器检测到的洁净煤气的流量信号F1共同输入乘法器，乘法器的运算值作为喷水量信号，所述的喷水量信号通道为前馈通道；温度调节器输出的温度偏差喷水量信号、乘法器输出的喷水量信号、水流量传感器检测到的实时喷水流量信号共同输入喷水量调节器，喷水量调节器的运算值作为调节阀开启度的控制信号输入调节阀；b.前馈控制：当T1值升高时，微分器和第一加法器将温升速率和T1值输入纯滞后运算器，纯滞后运算器运算补偿高温煤气从COREX竖炉炉顶煤气出口到干式布袋除尘器的滞后时间，再经过第二加法器运算后输入乘法器，洁净煤气流量值F1也输入乘法器，乘法器对滞后时间值和F1值运算后得出需要增加的喷水量大小以及增加的喷水量速率的控制信号，控制信号输入喷水量调节器并控制调节阀增加开启度以增加冷却水的出水量；反之，当T1温度降低时，则减小调节阀的开启度；c.反馈控制：当前馈控制未能调节干式布袋除尘器煤气入口处低温煤气的温度T2至设定值TSP2时，如T2温度过高，将T2信号输入温度调节器和TSP比较，两者的偏差信号经温度调节器作比例-积分-微分运算后得到温控偏差喷水量信号输入喷水量调节器，以控制调节阀增加开启度以增加冷却水的出水量；反之，当前馈控制使得T2低于TSP2时，则减小调节阀的开启度。本专利技术针对COREX顶煤气高温、高压、剧烈波动的工艺特殊性，利用目前已经比较成熟且有效的高炉炉顶煤气打水降温技术，创造了一种COREX顶煤气喷雾打水蒸发冷却降温系统及控制方法，并首次应用于COREX顶煤气采用干式布袋除尘时的煤气降温。本专利技术采用了前馈-反馈控制方法，把重力除尘器煤气出口或干式布袋除尘器煤气入口的煤气温度作为目标控制温度，同时考虑COREX竖炉炉顶出口处煤气温度及其变化速率以及系统环境温度和炉顶煤气流量等因素，经微机运算后控制供水的调节阀，从而调节喷雾打水水量，使得目标控制温度处在工艺要求的温度范围内。本专利技术的有益效果是：系统稳定，可实施性强，调节反应速度快，能够适应COREX顶煤气高温、高压、温度波动大的工艺特点。附图说明图1是本专利技术的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于COREX炉顶煤气的温度控制装置，包括COREX竖炉(1)、重力除尘器(21)和干式布袋除尘器(22)，COREX竖炉(1)顶部的煤气出口通过输气管依次连接重力除尘器(21)和干式布袋除尘器(22)，从干式布袋除尘器(22)煤气出口输出的煤气接入煤气管网，其特征是：还包括温控装置和运算装置，所述的温控装置包括喷嘴(211)、增压泵(31)、调节阀(32)和电机(33)，所述的运算装置包括第一温度传感器(41)、第二温度传感器(42)、第三温度传感器(43)、煤气流量传感器(51)、水流量传感器(52)、微分器(61)、第一加法器(621)、第二加法器(622)、纯滞后运算器(63)、喷水量调节器(641)、温度调节器(642)和乘法器(65)，重力除尘器(21)内设有至少一个喷嘴(211)，增压泵(31)的出水口通过输水管连接喷嘴(211)，所述输水管上串联有调节阀(32)，电机(33)的输出轴连接增压泵(31)；COREX竖炉(1)的煤气出口处设有至少一个第一温度传感器(41)，连接重力除尘器(21)和干式布袋出尘器(22)的输气管上设有至少一个第二温度传感器(42)，COREX竖炉(1)、重力除尘器(21)和干式布袋除尘器(22)所处的空间内设有至少一个第三温度传感器(43)；干式布袋除尘器(22)的煤气出口处设有煤气流量传感器(51)，连接增压泵(31)和喷嘴(211)的输水管上设有水流量传感器(52)；第一温度传感器(41)、微分器(61)、第一加法器(621)、纯滞后运算器(63)和第二加法器(622)通过信号线依次连接，第三温度传感器(43)通过信号线连接第二加法器(622)，喷水量调节器(641)、温度调节器(642)和第二温度传感器(42)通过信号线依次连接，喷水量调节器(641)、乘法器(65)和煤气流量传感器(51)通过信号线依次连接，调节阀(32)和第二流量传感器(52)都通过信号线连接喷水量调节器(641)，第二加法器(622)和乘法器(65)通过信号线连接。...

【技术特征摘要】
1.一种用于COREX炉顶煤气的温度控制装置，包括COREX竖炉(1)、重力除尘器(21)和干式布袋除尘器(22)，COREX竖炉(1)顶部的煤气出口通过输气管依次连接重力除尘器(21)和干式布袋除尘器(22)，从干式布袋除尘器(22)煤气出口输出的煤气接入煤气管网，其特征是：还包括温控装置和运算装置，所述的温控装置包括喷嘴(211)、增压泵(31)、调节阀(32)和电机(33)，所述的运算装置包括第一温度传感器(41)、第二温度传感器(42)、第三温度传感器(43)、煤气流量传感器(51)、水流量传感器(52)、微分器(61)、第一加法器(621)、第二加法器(622)、纯滞后运算器(63)、喷水量调节器(641)、温度调节器(642)和乘法器(65)，重力除尘器(21)内设有至少一个喷嘴(211)，增压泵(31)的出水口通过输水管连接喷嘴(211)，所述输水管上串联有调节阀(32)，电机(33)的输出轴连接增压泵(31)；COREX竖炉(1)的煤气出口处设有至少一个第一温度传感器(41)，连接重力除尘器(21)和干式布袋出尘器(22)的输气管上设有至少一个第二温度传感器(42)，COREX竖炉(1)、重力除尘器(21)和干式布袋除尘器(22)所处的空间内设有至少一个第三温度传感器(43)；干式布袋除尘器(22)的煤气出口处设有煤气流量传感器(51)，连接增压泵(31)和喷嘴(211)的输水管上设有水流量传感器(52)；第一温度传感器(41)、微分器(61)、第一加法器(621)、纯滞后运算器(63)和第二加法器(622)通过信号线依次连接，第三温度传感器(43)通过信号线连接第二加法器(622)，喷水量调节器(641)、温度调节器(642)和第二温度传感器(42)通过信号线依次连接，喷水量调节器(641)、乘法器(65)和煤气流量传感器(51)通过信号线依次连接，调节阀(32)和第二流量传感器(52)都通过信号线连接喷水量调节器(641)，第二加法器(622)和乘法器(65)通过信号线连接。2.如权利要求1所述的用于COREX炉顶煤气的温度控制装置，其特征是：喷嘴(211)在重力除尘器(21)内围绕重力除尘器(21)的内侧壁平均分布；喷嘴(211)还设于下述a～c项中的至少一处：a.COREX竖炉(1)炉顶、b.连接COREX竖炉(1)和重力除尘器(21)的输气管内、c.连接重力除尘器(21)和干式布袋除尘器(22)的输气管内。3.如权利要求1或2所述的用于COREX炉顶煤气的温度控制装置的使用方法，其特征是：包括如下步骤：a.温度控制：COREX竖炉(1)从顶部的煤气出口向重力除尘器(21)输出高温煤气，电机(33)驱动增压泵(31)从水源(30)吸入冷却水并加压再经开启的调节阀(32)通过喷嘴(211)雾化喷入重力除尘器(21)内，调节阀(32)通过调节开启度调节冷却水的出水量从而控制高温煤气的温度，高温煤气在重力除尘...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯华堂，刘冬梅，鲁嘉庆，赵艳红，
申请(专利权)人：宝钢工程技术集团有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31