干熄焦預存室、一次除塵高溫料位檢測裝置的研究與改進

一、干熄焦工藝簡介 

1.1 干熄焦的原理

干熄焦工藝主要由干熄爐、裝入裝置、排焦裝置、提升機、電機 車及焦罐臺車、焦罐、一次除塵器、二次除塵器、干熄焦工藝鍋爐單 元、循環風機、除塵地面站、水處理單位、自動控制部分、發電部分 等組成。其結構如下圖 1-1 所示：

從炭化室推出的紅焦由焦罐臺車上的圓形旋轉焦罐(有的干熄焦 工藝設計為方形焦罐)接收，焦罐臺車由電機車牽引至干熄焦工藝提 升井架底部，由提升機將焦罐提升至提升井架頂部；提升機掛著焦罐 向干熄爐中心平移的過程中，與裝入裝置連為一體的爐蓋由電動缸自 動打開，裝焦漏斗自動放到干熄爐上部；提升機放下的焦罐由裝入裝 置的焦罐臺接受，在提升機下降的過程中，焦罐底閘門自動打開，開始裝入紅焦；紅焦裝完后，提升機自動提起，將焦罐送往提升井架底 部的空焦罐臺車上，在此期間裝入裝置自動運行將爐蓋關閉。

裝入干熄爐的紅焦，在預存段預存一段時間后，隨著排焦的進行 逐漸下降到冷卻段，在冷卻段通過與循環氣體進行熱交換而冷卻，再 經振動給料器、旋轉密封閥、溜槽排出，然后由專用皮帶運輸機運出。

冷卻焦炭的循環氣體，在干熄爐冷卻段與紅焦進行熱交換后溫度 升高，并經環形煙道排出干熄爐；高溫循環氣體經過一次除塵器分離 粗顆粒焦粉后進入干熄焦工藝鍋爐進行熱交換，鍋爐產生蒸汽，溫度 降至約 160℃的低溫循環氣體由鍋爐出來，經過二次除塵器進一步分 離細顆粒焦粉后，由循環風機送入給水預熱器冷卻至約 130℃，再進 入干熄爐循環使用。

①焦炭質量相對濕熄焦明顯提高，產品市場更有競爭力；

②充分利用紅焦顯熱，節約能源，符合雙碳雙控政策要求；

③較低有害物質排放，保護環境，響應國家環保政策。

干熄焦一次除塵系統是干熄焦裝置的重要組成部分，干熄爐內循 環氣體中的粉塵是磨蝕性很強的物質，從干熄爐出來的循環氣體含塵 質量濃度約為 10~13g/m3。為了延長鍋爐的使用壽命，確保鍋爐在正 常生產時安全穩定運行，在干熄爐的出口與鍋爐之間設置一次除塵器。一次除塵器是利用重力除塵原理將循環氣體中大顆粒焦粉進行分離，經重力沉降室除塵后，循環氣體粉塵濃度將為 7~10mg/m3，進入鍋爐，此時含塵氣體對鍋爐內部磨損不大。

如果一次除塵效果不良，大量的粗粒焦粉進入鍋爐，磨損鍋爐爐 壁和爐管，影響鍋爐的安全運行并降低鍋爐的使用壽命。

一次除塵結構如下圖 2-1 所示，主要由殼體，金屬支架及砌體構 成，工作為負壓狀態。外殼用鋼板焊制，內襯為耐磨耐火磚。為了提 高一次除塵器的除塵效率，在除塵器中會設有擋墻。

一次除塵器的底錐部出口分隔成漏斗狀，下面連接雙叉溜槽灰斗， 灰斗內側由澆注料砌成，灰斗下方連接水冷套管。焦粉經過重力除塵 后落入灰斗內，此時焦粉溫度在 800~980℃，焦粉再通過水冷套管冷 卻至常溫后（主要是利用循環水流動降溫），經過格式排灰閥控制進 入灰倉。

①一次除塵灰斗料位是干熄焦系統的重要檢測點，如果一次除 塵灰斗料位過高，將導致一次除塵器倉的焦粉進入氮氣循環通道，高 速氣流帶動焦粉對鍋爐換熱管進行沖刷，將導致鍋爐爆管，嚴重影響系統的安全運行。

②如果一次除塵灰斗料位過低，高溫紅焦粉直接落入下部水冷套管，將燒壞水冷套，壞損部位會引入空氣進入負壓運行的氮氣循環通道，引起焦粉的燃燒，嚴重影響系統的安全運行。

③如果水冷套管中的焦粉被排空，首先高溫紅焦粉會直接落入焦 粉倉，同時由于一次除塵為負壓系統，空氣會從水冷套管進入系統內部引起灼燒，損壞設備。

一次除塵灰的放料控制是通過格式排灰閥的啟停來實現的，對于格式排灰閥可以通過時間控制和料位控制兩種方案來實現。

時間控制方案是通過設計和生產經驗數據，采用計時器操作法， 即按經驗給定格式排灰閥排灰運轉時間和排灰間隔時間，這種排灰方 法需要豐富的操作經驗和高度責任心，因干熄焦生產受煉焦檢修時間 和干熄焦設備檢修及突發性故障的影響，循環氣體中焦粉含量也在不 斷的發生變化，這就要求不斷調整格式排灰閥的排灰運轉時間和間隔 時間，遇到特殊情況還要關停格式排灰閥，若排灰時間控制不當，將 致使水冷套管內焦粉流速太快，溫度劇增，灼熱焦粉未經充分冷卻即 下排，造成水冷套管下方法蘭處局部高溫，甚至可能把水冷套管內的 焦粉排空，這將直接導致空氣從格式排灰閥進入雙叉溜槽及一次除塵 器本體內與熱焦粉發生燃燒，造成高溫事故，導致一次除塵系統的損壞。

料位控制方案是通過在溜槽灰斗內安裝高溫物位檢測器，通過 檢測物料的高低位置，然后給出信號來控制格式排灰閥的啟停的， 根據使用料位數量的不同，料位控制方案又可分為如下三種形式：

①高料位+時間控制：即現場使用一套高溫料位開關作為高料 位檢測，當焦粉到達高料位時，料位計（物位檢測器）給出信號到 中控室，觸發格式排灰閥開啟，同時系統計時器開始計時，10S 后 （不同現場灰斗以及水冷套管容積大小，時間上會有不同）關閉格 式排灰閥，此控制方案的優點是使用料位計數量少，相對經濟，缺 點是對于在格式排灰閥因故障持續保持開啟狀態的情況下，不能自 動檢測出來，存在焦粉放空的風險。

②高料位+低料位控制：即現場使用兩套高溫物位檢測器，當 高料位開關報警時，格式排灰閥打開放灰，當低料位開關報警時， 格式排灰閥關閉。此方案增加了排空情況的檢測，在焦粉未到到達 低料位置時，中控室會一直收到低料位報警信號。

③高料位+高高料位+低料位控制：此方案是在方案②的基礎上 增加了高高料位的檢測，主要目的就是防止在高料位有故障的情況 下，格式排灰閥一直未能開啟，當焦粉到達高高料位位置時，高高 料位開關給出報警信號。在沒有安裝高高報警的情況下，若灰斗內 的焦粉堆積過高，焦粉會被循環氮氣帶入到鍋爐內，并對鍋爐設備 造成損壞。

一次除塵料位儀表現有兩種型式，一種是高溫靜電容料位開關 （接觸式測量），一種是高溫微波料位開關（非接觸式測量）。

高溫靜電容料位開關雖說在干熄焦行業應用較早，業績也多， 但在使用過程中存在著諸多問題，已經成為干熄焦行業的一個測量 難題。

靜電容料位開關基于電容技術：將無線電頻率施加在探頭上， 對周圍的環境進行連續分析，由于所有介質的介電常數和導電性均 不同于空氣，當探頭接觸到介質時所引起的微小電容量的變化被電 路檢測并轉換成開關信號輸出。其外觀結構如下圖所示，該原理的 產品在干熄焦一次除塵應用過程中存在如下弊端：

四、干熄爐預存室料位控制方案 

4.1 預存室料位測量方案

4.2 預存室料位存在的隱患

五、J-CONTROL 高溫料位解決方案 

5.1J-CONTROL 微波料位開關簡介

5.1.1 檢測原理

5.1.2 產品優勢

5.2 J-CONTROL 高溫微波料位開關

5.3 J-CONTROL 高溫微波料位開關與其他產品比較