单炭化室压力调节系统在7.0m焦炉上的应用实践

徐廷万

(攀枝花攀钢钒炼铁厂，四川攀枝花，617022)

焦炉在装煤过程中产生大量烟尘，国内普遍采用地面除尘站并辅助高压氨水的方式控制除尘，这种工艺不能从减少烟尘来源上解决问题，同时出口SO2、苯并芘难以稳定达标排放。

随着国家对焦炉环保要求越来越高，国内7.63m大容积焦炉采用了PROven单炭化室压力调节技术，攀钢钒建设的7.0m大容积顶装焦炉，年产焦炭135万吨，采用了SOPRECO单炭化室压力调节系统，与两座焦炉相配套，实现每个炭化室压力自动调节，保证炭化室底部压力稳定，并配合全密封装煤车，实现无烟装煤。

1 SOPRECO单调系统原理及设计参数

1.1 SOPRECO单调系统原理[1]

SOPRECO单调系统主要由单调阀、隔离阀及上升管调节控制系统组成，核心为单调阀。它根据焦炉操作流程，在推焦、装煤和结焦过程对单调阀、上升管水封盖、隔离阀自动控制，实现上升管系统的自动化操作。

SOPRECO单调阀为由气动缸驱动的半球型回转阀构成的机械装置。气动缸可以通过安装在上升管底部的压力传感器检测到的压力来进行阀门定位。

单炭化室压力调节系统，通过SOPRECO调节阀控制桥管处荒煤气流通面积，进而调节荒煤气流通量，使与集气管相连的每个炭化室，从装煤后至推焦的整个结焦时间内的压力可随煤气发生量的变动而自动调节，从而实现在装煤和结焦初期使负压操作的集气管对炭化室有足够的吸力，保证荒煤气不外泄；在结焦过程和结焦末期保证炭化室内保持微正压，从而避免炭化室压力过大而导致炉门冒烟和炭化室负压吸入空气，影响焦炉寿命和焦炉窜漏的问题。

图1 SOPRECO系统结构

1.2 SOPRECO单调系统主要设计参数

SOPRECO单调系统主要设计参数如表1。

表1 SOPRECO单调系统主要设计参数

2 SOPRECO单调系统功能

2.1 系统功能

系统功能包括：(1)炭化室干馏周期内压力的连续控制；(2)调整和实际干馏时间相关的压力设定值；(3)调整和单调阀实际工作位置相关的控制器参数(PID)；(4)与焦炉DCS系统及管理与控制网络通讯，以便交换必要的状态信号并达到焦炉最佳的运行和安全；(5)包括单调阀调节、隔离阀开关、上升管盖开关和高低压氨水阀的控制。

2.2 装煤动作

在装煤期间，协调PLC发出装煤炉号和准备装煤信号，单调PLC控制系统收到信号后，设备动作如下：关闭水封盖；打开隔离阀；单调阀打到全开位置。单调PLC向协调PLC发信号如下：隔离阀开到位信号、水封盖关到位信号，单调阀全开信号。协调PLC收到信号后，装煤车动作，开始装煤。

2.3 结焦过程单调阀动作

装煤结束后，协调PLC发出装煤炉号和装煤完成信号，单调PLC控制收到信号后，单调阀进入工作模式，单调阀根据上升管压力设定，自动控制半球阀阀体开度，荒煤气被均匀地导入集气管，从而实现对炭化室荒煤气压力的自动调节。

2.4 推焦动作

协调PLC发出出焦炉号和准备推焦信号，单调PLC控制收到信号后，上升管盖自动打开，隔离阀自动关闭，阻断荒煤气进入集气管，单调阀位处于结焦末期阀位。单调PLC控制发出上升管盖开到位信号和隔离阀关闭到位信号，协调PLC收到信号后，推焦车开始执行推焦动作。

3 主要设备及要求

3.1 单调阀

单调阀可适应恶劣工况，如高温、腐蚀介质、焦油和粉尘等工况。

单孔调压阀组成：阀体、阀板、轴承座等材质选用QT400-15；驱动主轴材质42CrMo QT。单调阀气缸工作压力：0.35—0.6MPa，气缸工作温度：-20—150℃。

气缸密封件为耐高温氟橡胶，活塞杆材质为奥氏体不锈钢，末端缓冲可调，气缸部件耐温150℃，增加防火措施，避免受明火烘烤。

3.2 隔离阀

隔离阀安装在集气管上，接触高温荒煤气和氨水焦油混合物，工作温度高。

阀片(阀瓣)采用RuT350，其他部件S30408。

隔离阀通常处于打开状态，每个结焦周期内由气缸带动开、闭一次，每次开、闭时间约20-30 s，隔离阀靠自重即能稳定在全开或全闭两个位置上，无需外力支持。

图2 单调阀

图3 控制系统画面

4 应用

该系统于2022年安装、投用，实现了上升管盖、隔离阀、高压氨水阀和单调阀的远程操作和现场手动，不需要人工打盖和开关翻板，集气管压力由160Pa下降到-200Pa，实现了单调阀的自动调节与控制，装煤时基本无烟尘外溢，效果较好。

该套系统可以替代高压氨水装煤，无须建设装煤除尘地面站，改善炉顶操作空间，解决了装煤除尘地面站外排烟气中SO2超标的问题，但须配套建设全密封装煤车，才能达到无烟装煤效果。

图4 装煤车在装煤情况