一种从源头控制焦炉废气中氮氧化物的系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种从源头控制焦炉废气中氮氧化物的系统。该系统包括：PLC控制单元、火焰温度监测单元、烟气成分分析单元、炉顶看火孔压力监测单元、煤气流量控制单元、火落时间判断分析单元、焦炭成熟度判断分析单元及单燃烧室控制单元。在源头上控制NO

System for controlling nitrogen oxides in coke oven exhaust gas from source

The utility model discloses a system for controlling nitrogen oxides in coke oven exhaust gas from a source. The system includes a PLC control unit, the flame temperature monitoring unit, flue gas composition analysis unit, furnace fire hole pressure monitoring unit, gas flow control unit, fire fall time judgment analysis unit, coke maturity judgment analysis unit and a single combustion chamber control unit. Control NO at source

【技术实现步骤摘要】
一种从源头控制焦炉废气中氮氧化物的系统
本技术属于焦炉炼焦自动化控制
，尤其涉及一种从源头控制焦炉废气中氮氧化物的系统。
技术介绍
随着我国钢铁冶金工业的快速发展，使得为高炉炼铁提供重要原料的炼焦工业得到了快速发展，而炼焦是一个复杂的工艺过程，既消耗大量的能源，也会排放大量含氮氧化物(NOx)的废气，氮氧化物(NOx)主要包括一氧化氮(NO)占95％和二氧化氮(NO2)为5％。由于氮氧化物作为污染排放物对人类健康以及生态环境都产生了巨大的影响，在人类健康方面，氮氧化物对人的眼睛和呼吸道都会产生强烈地刺激作用，严重时回引起支气管炎并对肺部产生腐烛；在生态环境方面，氮氧化物是造成酸雨、温室效应以及破坏臭氧层的主要物质之一，同时氮氧化物也是当前我国雾霾天气的主要成分。为了控制大气环境的进一步恶化，国家对炼焦行业制定的严格的环保标准：即焦炉烟囱排放的NOx必须小于500mg/m3，并且在2015年强制执行这一标准。目前对炼焦行业氮氧化物(NOx)的控制方法，主要是燃烧后控制，燃烧后控制主要的技术手段是烟气脱硝，即把焦炉烟道气抽出来，加热至400-500℃，然后在催化剂的作用下与氨发生化学反应，进而脱去烟气中的NOx，这种方法不仅一次性投资大，而且运行成本也非常高，对于目前挣扎在盈/亏线上的焦化企业是难以承受的费用。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本技术的目的在于提供一种从源头控制焦炉废气中氮氧化物的系统，从源头实现对焦炉废气中氮氧化物的控制，同时降低能源消耗，保护环境。本技术的原理是：焦炉燃烧过程中生成氮氧化物的形成机理有三种类型：①含N组分燃料型NO：燃料中的有机氮化合物在燃烧过程中氧化生成的氮氧化物，主要原因是炉体串漏引起的；②碳氢燃料快速型NO：碳化氢系燃料在燃烧时分解，其分解产物和氮气反应生成的氮氧化物，主要是个别火道空气量不够引起的；③温度热力型NO：燃烧在空气中的氮气在高温下氧化生成的氮氧化物，主要是标准温度过高引起的，通过燃烧控制技术，控制空气量、火道温度的分布、控制燃烧室压力分布等技术手段，从源头控制NOx的生成。为了实现上述目的，本技术采用了以下技术方案：一种从源头控制焦炉废气中氮氧化物的系统，该系统包括：PLC控制单元，用于控制整个系统的工作；火焰温度监测单元，其具有一对准立火道底部三角区中心位置的光学镜头，且安装在每个炭化室上方，用于实时监测立火道内的温度；烟气成分分析单元，包括移动烟气成分分析仪和固定烟气成分分析仪，其中移动烟气成分分析仪用于对焦炉每个燃烧室及每个立火道进行取样分析，监测燃烧效率；固定烟气成分分析仪安装在每个分烟道处，用于在分烟道实时监测与控制全炉的烟气成分；炉顶看火孔压力监测单元，包括安装在看火孔的耐高温微压计，用于实时监测与控制看火孔压力的变化，根据看火孔压力对分烟道吸力的控制进行补充和修正；煤气流量控制单元，采用前反馈控制模式，通过煤气压力精密控制和预测调控，用于稳定煤气流量。在上述的从源头控制焦炉废气中氮氧化物的系统中，可选的，还包括单燃烧室控制单元，单燃烧室控制单元包括安装在给燃烧室供气的煤气支管上的两只防爆气动蝶阀，两只防爆气动蝶阀分别与上述的PLC控制单元电气连接，一个燃烧室连接着相邻的两个炭化室，根据相邻两个的炭化室的结焦状态及立火道温度的变化趋势，用于实时调整加热煤气流量。由于两个炭化室处于不同的结焦状态，它们的推焦\装煤时间大于相隔4～8小时，炭化室处于不同的结焦时刻，吸收的热量是不同的，在结焦初期，需要蒸发大量的水分和挥发份，吸收大量热量，导致立火道温度下降，在结焦末期，焦炭基本成熟，吸收的热量很小，立火道温度迅速上升。尽管焦炉操作采用5：2串序或9：2串序，把相邻的两个炭化室结焦时间错开，但立火道温度波动较大，一般温度的波动在60℃附件，有的甚至可达120℃；在煤气支管上安装防爆气动蝶阀，根据立火道温度的变化趋势，实时地调整加热煤气流量，特别是在炭化室火落点后，吸热很小，立火道温度迅速上升，把煤气流量降下来，可以把温度的波动降低下来。在上述的从源头控制焦炉废气中氮氧化物的系统中，可选的，还包括火落时间判断分析单元，用于判断分析火落时间CI＝Tc/Tm，其中：Tc-结焦周期，min；Tm-从装煤开始到粗煤气温度达到最大值的时间，min，并根据火落时间曲线调整直行均匀性，横排均匀性是描述炭化室成熟均匀性的指标，横排指标好，表明焦饼横向成熟均匀，机侧的焦饼中心温度与焦侧的焦饼中心温度一样，高向均匀性好，表明焦饼上部、中部、下部成熟一致，焦饼均匀好，焦炭质量稳定，不会出现底部焦过火，上部焦偏生的情况。在上述的从源头控制焦炉废气中氮氧化物的系统中，可选的，还包括焦炭成熟度判断分析单元，用于判断分析焦炭成熟度K＝(Tc-Tm)/Tc，并根据焦炭温度曲线调整横排均匀性，火落时间曲线反映了炭化室中焦炭整体成熟的情况和成熟的时间，如果直行均匀性好，就可以在保证焦炭质量的前提下大幅度降低标准温度，大幅度降低能耗。在上述的从源头控制焦炉废气中氮氧化物的系统中，可选的，所述火焰温度监测单元包括光学镜头、光纤和红外光纤仪表，光学镜头直接安装在炉顶的看火孔小炉盖上，通过目测瞄准对准立火道底部三角区中心位置；光纤把光学镜头的光信号传送出处，工作温度≤300℃，且短期工作温度≤450℃；红外光纤把光信号转化成温度信号，工作温度为≤60℃。附图说明以下将结合附图和实施例来对本技术的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本技术范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。图1是本技术火焰温度监测单元结构示意图；图2是本技术火焰温度测量点图；图3是本技术火焰温度测点分布图；图4是本技术火焰温度实时监测图；图5是本技术煤气流量控制单元结构示意图；图6是本技术单燃烧室控制单元结构示意图；图7是本技术的炭化室火落温度曲线图；图8是本技术的立火道温度随结焦时间变化规律图。具体实施方式首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本技术从源头控制焦炉废气中氮氧化物的系统的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本技术形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能没有在本文中直接提及的本技术的更多其他实施例。请结合参考图1至图8，下面就通过这个给出的实施例来对本技术从源头控制焦炉废气中氮氧化物的系统进行示例性说明。一种从源头控制焦炉废气中氮氧化物的系统，该系统包括：PLC控制单元、火焰温度监测单元、烟气成分分析单元、炉顶看火孔压力监测单元、煤气流量控制单元、火落时间判断分析单元、焦炭成熟度判断分析单元及单燃烧室控制单元。PLC控制单元，用于控制整个系统的工作。如图1、图2和图3所示，火焰温度监测单元包括光学镜头、光纤和红外光纤仪表，光学镜头安装在每个炭化室炉顶的看火孔小炉盖上，通过目测瞄准对准立火道底部三角区中心位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从源头控制焦炉废气中氮氧化物的系统，其特征在于，该系统包括：PLC控制单元，用于控制整个系统的工作；火焰温度监测单元，其具有一对准立火道底部三角区中心位置的光学镜头，且安装在每个炭化室上方，用于实时监测立火道内的温度；烟气成分分析单元，包括移动烟气成分分析仪和固定烟气成分分析仪，其中移动烟气成分分析仪用于对焦炉每个燃烧室及每个立火道进行取样分析，监测燃烧效率；固定烟气成分分析仪安装在每个分烟道处，用于在分烟道实时监测与控制全炉的烟气成分；炉顶看火孔压力监测单元，包括安装在看火孔的耐高温微压计，用于实时监测与控制看火孔压力的变化，根据看火孔压力对分烟道吸力的控制进行补充和修正；煤气流量控制单元，采用前反馈控制模式，通过煤气压力精密控制和预测调控，用于稳定煤气流量。

【技术特征摘要】
1.一种从源头控制焦炉废气中氮氧化物的系统，其特征在于，该系统包括：PLC控制单元，用于控制整个系统的工作；火焰温度监测单元，其具有一对准立火道底部三角区中心位置的光学镜头，且安装在每个炭化室上方，用于实时监测立火道内的温度；烟气成分分析单元，包括移动烟气成分分析仪和固定烟气成分分析仪，其中移动烟气成分分析仪用于对焦炉每个燃烧室及每个立火道进行取样分析，监测燃烧效率；固定烟气成分分析仪安装在每个分烟道处，用于在分烟道实时监测与控制全炉的烟气成分；炉顶看火孔压力监测单元，包括安装在看火孔的耐高温微压计，用于实时监测与控制看火孔压力的变化，根据看火孔压力对分烟道吸力的控制进行补充和修正；煤气流量控制单元，采用前反馈控制模式，通过煤气压力精密控制和预测调控，用于稳定煤气流量。2.根据权利要求1所述的从源头控制焦炉废气中氮氧化物的系统，其特征在于，该系统还包括单燃烧室控制单元，单燃烧室控制单元包括安装在给燃烧室供气的煤气支管上的两只防爆气动蝶阀，两只防爆气动蝶阀分别与上述的PLC控制单元电气连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁芳青，
申请(专利权)人：安徽工业大学，马鞍山市江海节能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽,34