一种焦炉烟气脱硫脱硝安全控制系统

技术领域

本发明涉及炼焦安全控制技术领域，尤其涉及一种焦炉烟气脱硫脱硝安全控制系统。

背景技术

随着国家层面环保要求不断加严，目前，已要求焦炉烟囱排废气指标开始执行大气污染物特别排放限值，即颗粒物≤15mg/m

随着国内大批的脱硫脱硝装置投入运行，生产安全隐患也随之增加，主要存在以下隐患：第一，脱硫脱硝装置中的引风机突然跳停时，由于烟道闸板提起速度相对较慢，会在较短时间内在焦炉烟道内集聚一定数量的煤气混合爆炸气体，操作稍有不慎就会发生爆炸事故；第二，焦炉的排烟道内可能会存在燃烧不完全的煤气，如果不及时切断煤气来源，排烟道内的煤气量增多，会使排烟道存在爆炸的危险；第三，脱硫脱硝装置中引风管和出风管处的翻板阀出现故障开度为零时，使总烟道内的吸力过低，导致总烟道内煤气浓度高，容易引发安全事故；第四，在焦炉停止加热时，废气盘中的煤气砣需要落严关闭到位，由于煤气交换机带动废气盘拉条进行往复换向动作，可能会存在煤气砣不能落严关闭，导致部分煤气外泄到烟道中，使部分立火道煤气供应不足，出现阶段性温度波动，影响焦炉加热系统的正常运行，严重时，交换时会引起爆鸣，甚至爆炸事故的发生；第五，当外部高炉煤气总管压力过高时，在高炉煤气砣交换至落严关闭位置时，也会造成焦炉地下室机、焦侧高炉煤气主管压力与外部总管压力一样过高，会导致高炉煤气砣被高压气流顶起的跳砣现象，煤气可能会从废气盘和蓄热室封墙部位泄漏到蓄热室走廊和地下室发生煤气安全事故。

因此，如何降低焦炉烟气脱硫脱硝系统发生故障时对设施和人员可能带来的安全隐患是目前亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种焦炉烟气脱硫脱硝安全控制系统，通过在焦炉加热系统与脱硫脱硝系统之间建立一种安全可靠的自动联锁控制系统，避免了系统发生故障时给焦炉安全生产带来的安全隐患。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述焦炉烟气脱硫脱硝安全控制系统，包括焦炉，所述焦炉的分烟道通过总烟道与烟囱相连，所述总烟道通过引气管和出气管与脱硫脱硝系统相连，所述引气管内安装引风机，所述引气管、出气管之间的总烟道内设置烟道闸板，所述烟道闸板上设置有将聚集的废气迅速外排的应急处理装置，所述引风机通过PLC与所述应急处理装置和煤气交换机相连。

所述应急处理装置包括所述烟道闸板上设置的应急通道，所述应急通道内滑动连接有应急闸板，所述应急闸板与提升部件相连，所述引风机通过PLC与所述提升部件和声光报警装置Ⅰ相连。

所述应急通道包括设置在所述烟道闸板上方的开口，所述开口的周围设置有滑槽，所述应急闸板与所述滑槽滑动配合。

当所述应急闸板打开到最大时，所述分烟道的吸力≥150Pa。

所述安全控制系统还包括在所述分烟道内设置的用于测试吸力的压力表Ⅰ，所述压力表Ⅰ通过PLC与所述煤气交换机和声光报警装置Ⅱ相连。

所述安全控制系统还包括焦炉地下室内设置的用于检测空气中CO浓度的空气质量传感器Ⅰ和焦炉地下室内沿着煤气管道设置的多个防爆排气扇Ⅰ，所述空气质量传感器Ⅰ通过PLC与防爆排气扇Ⅰ和声光报警装置Ⅲ相连。

所述安全控制系统还包括焦炉蓄热室走廊内设置的用于检测空气中CO浓度的空气质量传感器Ⅱ和焦炉蓄热室走廊内设置的多个防爆排气扇Ⅱ，所述空气质量传感器Ⅱ通过PLC与防爆排气扇Ⅱ和声光报警装置Ⅳ相连。

所述安全控制系统还包括分别设置在所述引气管和出气管内的翻板阀，每个所述翻板阀通过PLC与所述煤气交换机和对应的声光报警装置Ⅴ相连。

所述安全控制系统还包括设置在焦炉中控室内用于检测废气盘内的煤气砣处于落严关闭位置的行程标识装置；所述行程标识装置包括导向架，所述导向架内滑动连接有行程指示砣，所述行程指示砣通过钢丝绳与所述煤气交换机的废气盘交换油缸相连，所述废气盘交换油缸通过废气盘拉条和扳杆与废气盘内的煤气砣相连，所述导向架上设置有标识煤气砣处于落严关闭位置的位置传感器Ⅰ，所述位置传感器Ⅰ通过PLC与所述煤气交换机相连。

焦炉外部煤气总管上安装有压力表Ⅱ，所述压力表Ⅱ通过PLC与声光报警装置Ⅵ相连。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过在总烟道的烟道闸板中设置应急处理装置，在引风机与煤气交换机和应急处理装置之间进行自动联锁控制，即在烟道闸板上设置应急阀板，因重量较轻易于快速提升，能保证在脱硫脱硝系统的引风机跳停后，通过煤气交换机将焦炉的燃气入口关闭，同时在较短时间内将焦炉机、焦侧分烟道吸力由0Pa升至150Pa，在烟道废气中的煤气浓度达到爆炸极限值之前，将混有一定浓度的煤气及时从焦炉烟囱排出，可有效消除因引风机故障可能造成的煤气爆炸的安全隐患。

2、本发明通过将分烟道的吸力与煤气交换机之间进行自动联锁控制，通过吸力的大小来监测焦炉的排烟道内是否会存在大量燃烧不完全的煤气，吸力过小时，可及时切断煤气来源，使排烟道内的煤气浓度降低，降低了排烟道发生煤气爆炸的风险。

3、本发明通过在焦炉地下室和焦炉蓄热室走廊内均设置防爆排气扇和空气质量传感器，将防爆排气扇和空气质量传感器之间进行自动联锁控制，降低了在煤气砣交换至落严关闭位置时，因外部煤气总管压力过高而导致煤气砣被高压气流顶起发生煤气从废气盘和蓄热室封墙部位泄漏，而发生煤气爆炸的隐患。

4、本发明为确保煤气交换机动作使煤气砣在自动联锁启动后能完全落到切断煤气的位置，在焦炉中控室内设计了行程标识装置，其中的行程指示砣和废气盘内的煤气砣同步运动，行程指示砣作为废气盘内的煤气砣的参照物，当煤气砣关闭到位时，行程指示砣运行到位置传感器Ⅰ的位置，通过该行程标识装置可使煤气砣落严关闭，保证了焦炉加热系统的正常运行，避免了爆炸事故的发生。

5、本发明通过将引气管、出气管内的翻板阀与煤气交换机之间进行自动联锁控制，防止了当引气管或出气管翻板阀发生故障开度为零时造成焦炉烟道吸力过低，烟道中煤气浓度高引发安全事故。

综上，本发明通过在焦炉加热系统与脱硫脱硝系统之间建立一种安全可靠的自动联锁控制系统，避免了系统发生故障时给焦炉安全生产带来的安全隐患。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明中焦炉烟气脱硫脱硝系统的结构示意图；

图2为本发明的安全控制系统的控制原理图；

图3为本发明中应急处理装置的结构示意图；

图4为本发明中行程标识装置的结构示意图；

上述图中的标记均为：1.焦炉，2.分烟道，3.总烟道，4.烟囱，5.引气管，6.出气管，7.脱硫脱硝系统，8.引风机，9.烟道闸板，10.应急处理装置，101.应急闸板，102.提升部件，103.开口，104.滑槽，11.煤气交换机，111.废气盘交换油缸，112.废气盘拉条，113.焦炉煤气交换油缸，114.焦炉煤气拉条，12.翻板阀，13.行程标识装置，131.导向架，132.行程指示砣，133.位置传感器Ⅰ，134.焦炉煤气指示砣，135.位置传感器Ⅱ，14.废气盘，15.交换旋塞。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明具体的实施方案为：如图1和图2所示，一种焦炉烟气脱硫脱硝安全控制系统，包括焦炉1，焦炉1的燃气入口通过废气盘14与煤气交换机11相连，煤气交换机11通过废气盘拉条112驱动废气盘14动作，使废气盘14中的煤气砣和废气砣动作，以改变煤气、空气和废气的流动方向，焦炉1的分烟道2通过总烟道3与烟囱4相连，总烟道3通过引气管5和出气管6与脱硫脱硝系统7相连，引气管5内安装引风机8，引气管5、出气管6之间的总烟道3内设置烟道闸板9，烟道闸板9在系统正常工作时是关闭的，当引风机8出现故障需要将总烟道3内的大量废气外排时，打开烟道闸板9，但是由于烟道阀板重量较重，提起速度相对较慢，会在较短时间内在总烟道3内集聚一定数量的煤气混合爆炸气体，操作稍有不慎就会发生爆炸事故。因此本发明在烟道闸板9上设置将聚集的废气迅速外排的应急处理装置10，引风机8通过PLC与应急处理装置10和煤气交换机11相连，在引风机8与煤气交换机11和应急处理装置10之间进行自动联锁控制，保证了在引风机8跳停后，通过煤气交换机11将焦炉1的燃气入口关闭，同时在较短时间内将焦炉1机、焦侧分烟道2吸力升高，在烟道废气中的煤气浓度达到爆炸极限值之前，将混有一定浓度的煤气及时从焦炉烟囱4排出，可有效消除因引风机8故障可能造成的煤气爆炸的安全隐患。待引风机8故障消除，焦炉烟道吸力恢复正常后，再由人工操作煤气交换机11将焦炉加热设备恢复至正常加热位置。

具体地，如图3所示，其中的应急处理装置10包括烟道闸板9上设置的应急通道，应急通道内滑动连接有应急闸板101，该应急通道包括设置在烟道闸板9上方的开口103，开口103的周围设置有滑槽104，应急闸板101与滑槽104滑动配合，应急闸板101与提升部件102相连，引风机8通过PLC与提升部件102相连，该提升部件102可设置为电动葫芦，电动葫芦通过链条与应急闸板101相连，由于应急闸板101体积小、重量轻，当引风机8跳停时，应急闸板101可在2秒内被电动葫芦的链条自动提起至全开位置，形成一个快速烟气流动通道，使烟道闸板9前聚集的废气迅速从这个通道流出，及时从焦炉烟囱4排出，以防止因烟道闸板9提升动作缓慢或因故障启动不了造成焦炉烟道的混合气体中的煤气的浓度达到爆炸极限。其中的开口103的长度和宽度尺寸以应急闸板101完全提起到位后，分烟道2吸力不小于150Pa为依据，即当应急闸板101打开到最大时，分烟道2的吸力≥150Pa，可保证焦炉烟道的混合气体中的煤气的浓度小于爆炸极限。引风机8通过PLC与声光报警装置Ⅰ相连，声光报警装置Ⅰ与煤气交换机11并联连接，在引风机8出现故障时，声光报警装置Ⅰ进行声光报警，同时通过煤气交换机11将焦炉1的燃气入口关闭，用来提醒中控工观察引风机8在故障状态下的联锁控制是否正常启动，并及时做出应对处理，降低不安全隐患。

具体地，如图2所示，该安全控制系统还包括在分烟道2内设置的用于测试吸力的压力表Ⅰ，压力表Ⅰ通过PLC与煤气交换机11和声光报警装置Ⅱ相连，声光报警装置Ⅱ与煤气交换机11并联连接，通过将分烟道2的吸力与煤气交换机11之间进行自动联锁控制，通过吸力的大小来监测焦炉1的排烟道内是否会存在大量燃烧不完全的煤气，当分烟道2的吸力≤100Pa(2s以上)时，吸力偏小信号立即传送至PLC，PLC输出控制信号，焦炉中控室的声光报警装置Ⅱ立即报警，同时，煤气交换机11立即自动启动，将煤气砣交换至落严关闭位置，并停止交换，使焦炉1中的煤气充分燃烧，降低了排烟道发生煤气爆炸的风险。待焦炉烟道吸力恢复正常后，再由人工操作煤气交换机11将焦炉加热设备恢复至正常加热位置。

具体地，当外部煤气总管压力过高时，在引风机8跳停引发煤气砣自动连锁启动交换至落严关闭位置时，也会造成焦炉地下室机、焦侧煤气主管压力与外部总管压力一样过高，会导致煤气砣被高压气流顶起的跳砣现象，此时因烟道吸力降至0Pa，废气盘14和蓄热室为正压，煤气可能从废气盘14和蓄热室封墙部位泄漏到蓄热室走廊和地下室。因此，本发明中的安全控制系统还包括焦炉地下室内设置的用于检测空气中CO浓度的空气质量传感器Ⅰ和焦炉地下室内沿着煤气管道设置的多个防爆排气扇Ⅰ，空气质量传感器Ⅰ通过PLC与防爆排气扇Ⅰ和声光报警装置Ⅲ相连，声光报警装置Ⅲ与防爆排气扇Ⅰ并联连接；该安全控制系统还包括焦炉蓄热室走廊内设置的用于检测空气中CO浓度的空气质量传感器Ⅱ和焦炉蓄热室走廊内设置的多个防爆排气扇Ⅱ，空气质量传感器Ⅱ通过PLC与防爆排气扇Ⅱ和声光报警装置Ⅳ相连，声光报警装置Ⅳ与防爆排气扇Ⅱ并联连接。本发明通过在焦炉地下室和焦炉蓄热室走廊内均设置防爆排气扇和空气质量传感器，当空气质量传感器检测焦炉地下室或焦炉蓄热室走廊内的CO浓度≥24PPm时，防爆排气扇自动开启，可将过量的煤气外排，当CO浓度<24PPm时，防爆排气扇自动关闭。将防爆排气扇和空气质量传感器之间进行自动联锁控制并进行声光报警，降低了在煤气砣交换至落严关闭位置时，因外部煤气总管压力过高而导致煤气砣被高压气流顶起发生煤气从废气盘14和蓄热室封墙部位泄漏，而发生煤气爆炸的隐患。

具体地，如图1和图2所示，该安全控制系统还包括分别设置在引气管5和出气管6内的翻板阀12，翻板阀12由电机驱动，每个翻板阀12通过PLC与煤气交换机11和对应的声光报警装置Ⅴ相连，声光报警装置Ⅴ与煤气交换机11并联连接，通过将引气管5、出气管6内的翻板阀12与煤气交换机11之间进行自动联锁控制，防止了当引气管5或出气管6翻板阀12发生故障开度为零时造成焦炉烟道吸力过低，烟道中煤气浓度高引发安全事故。

具体地，如图4所示，该安全控制系统还包括设置在焦炉中控室内用于检测废气盘14内的煤气砣处于落严关闭位置的行程标识装置13。该行程标识装置13包括导向架131，导向架131内滑动连接有行程指示砣132，行程指示砣132通过钢丝绳与煤气交换机11的废气盘交换油缸111相连，废气盘交换油缸111通过废气盘拉条112和扳杆与废气盘14内的煤气砣相连，实现了煤气砣和行程指示砣132的同步运动。

当煤气砣落严关闭到位时，在导向架131上标记行程指示砣132的位置，可在行程指示砣132的下端面所在的导向架131上设置位置传感器Ⅰ133，用于标识废气盘14内的煤气砣处于落严关闭位置，当然也可在行程指示砣132的中部安装发射器，在导向架131的对应位置上安装与发射器相对的接收器，发射器和接收器形成检测废气盘14内的煤气砣处于落严关闭位置的位置传感器Ⅰ133，当发射器发射的光信号被接收器接收时，则废气盘14内的煤气砣到达落严关闭位置，位置传感器Ⅰ133通过PLC与煤气交换机11相连，通过煤气交换机11控制废气盘拉条112带动煤气砣到位停止。行程指示砣132作为废气盘14内的煤气砣的参照物，当煤气砣关闭到位时，行程指示砣132运行到位置传感器Ⅰ133的位置，通过该行程标识装置13可使煤气砣落严关闭，保证了焦炉加热系统的正常运行，避免了爆炸事故的发生。

进一步优化地，同样的原理，可在导向架131内滑动连接有焦炉煤气指示砣134，焦炉煤气指示砣134通过钢丝绳与煤气交换机11的焦炉煤气交换油缸113相连，焦炉煤气交换油缸113通过焦炉煤气拉条114和扳杆与交换旋塞15相连，实现了交换旋塞15和焦炉煤气指示砣134的同步运动，当交换旋塞15关闭到位时，在导向架131上标记焦炉煤气指示砣134的位置，可在焦炉煤气指示砣134的下端面所在的导向架131上设置位置传感器Ⅱ135，或在焦炉煤气指示砣134的中部安装发射器，在导向架131的对应位置上安装与发射器相对的接收器，发射器和接收器形成检测交换旋塞15处于关闭位置的位置传感器Ⅱ135，当发射器发射的光信号被接收器接收时，则交换旋塞15到达关闭位置，位置传感器Ⅱ135通过PLC与煤气交换机11的焦炉煤气交换油缸113相连，通过焦炉煤气交换油缸113控制焦炉煤气拉条114带动交换旋塞15关闭到位。

本发明通过在安全控制系统中设置声光报警装置Ⅰ、声光报警装置Ⅱ、声光报警装置Ⅲ、声光报警装置Ⅳ、声光报警装置Ⅴ，用来提醒中控工观察故障状态下的联锁控制是否正常启动，若联锁未能自动运行，则中控工手动操作应急按钮来完成联锁，以防止安全事故的发生。

另外，在煤气砣交换至落严关闭位置时，也会造成焦炉地下室机、焦侧煤气主管压力与外部总管压力一样过高，会导致煤气砣被高压气流顶起的跳砣现象。因此，在焦炉外部煤气总管上安装有压力表Ⅱ，通过焦炉中控室内可查看外部煤气总管的压力数据，当压力值>10000Pa时，PLC控制声光报警装置Ⅵ进行声光报警以提示可能会出现跳砣现象，跳砣现象通过跳动碰撞声也可识别，为防止煤气从废气盘14和蓄热室封墙部位泄漏到蓄热室走廊和地下室发生煤气安全事故，煤气操作工在煤气砣跳砣时，立即将机侧或焦侧的煤气压力调节翻板执行器切换到手动位置，并手动将机侧或焦侧高炉煤气压力降至煤气砣跳砣消失时的压力平衡点，通过“压力平衡点”操作法可避免在煤气砣交换至落严关闭位置时，因外部煤气总管压力过高而导致煤气砣被高压气流顶起发生煤气从废气盘14和蓄热室封墙部位泄漏的隐患。

另外，煤气交换机11与蓄能器相连，煤气交换机11每次交换都是通过蓄能器进行，以防止煤气交换机11在停电等故障状态下无法启动的情况，保证了联锁控制的正常运行。

综上，本发明通过在焦炉加热系统与脱硫脱硝系统之间建立一种安全可靠的自动联锁控制系统，避免了系统发生故障时给焦炉安全生产带来的安全隐患。

以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。