爐105。說明的HHR煉焦設(shè)備100包括5個爐組235，各20個爐，總計100個爐。全部爐105均通過至少一個上升氣道225與共有隧道110流體連接，共有隧道110依次通過交叉氣道115與每個HRSG 120流體連接。每個爐組235與特定交叉氣道115相聯(lián)。來自爐組235中每個爐105的廢氣通過共有隧道110流入與各自每個爐組235相聯(lián)的交叉氣道115。爐組235中的一半爐位于共有隧道110和交叉氣道115的交點245的一側(cè)而爐組235中的另一半爐位于交點245的另一側(cè)。
[0032]與每個HRSG 12O相聯(lián)的HRSG閥或擋板25O (如圖1所示)可調(diào)節(jié)為控制通過HRSG120的廢氣流量。HRSG閥250可定位在HRSG 120的上游或熱側(cè)，但是優(yōu)選定位在HRSG 120的下游或冷側(cè)。HRSG閥250可變至完全打開和完全關(guān)閉的許多位置并且通過調(diào)節(jié)HRSG閥250的相對位置控制通過HRSG 120的廢氣流量。
[0033]工作時，通過先將煤裝入爐室185，在缺氧環(huán)境下加熱煤，餾出煤的揮發(fā)性部分，然后氧化爐105內(nèi)的揮發(fā)物以捕獲并利用釋放出的熱量，產(chǎn)生焦炭。在大約48h的煉焦周期，煤揮發(fā)物在爐內(nèi)氧化，并且釋放熱量以再生驅(qū)動煤碳化成焦炭。煉焦周期在打開前門165并將煤裝入爐底板160時開始。爐底板160上的煤也稱為煤層。來自爐(由于先前煉焦周期)的熱量開始碳化周期。優(yōu)選地，除通過所述煉焦工藝生成的燃料外，未使用另外的燃料。大約一半向煤層的總熱傳量從煤層的光焰和輻射爐頂180向下輻射到煤層上表面。剩余一半的熱量通過傳導(dǎo)從因爐底煙道205中的氣體揮發(fā)對流加熱的爐底板160傳遞到煤層。這樣，煤粒塑性流動的碳化過程“波”和高強(qiáng)度粘性焦炭的形成以相同速率從煤層的上下邊緣進(jìn)行，優(yōu)選約45-48h后在煤層的中心匯合。
[0034]由于各種各樣的原因，包括為確保煤完全焦化，從揮發(fā)性氣體有效提取所有燃燒熱，有效控制爐室185內(nèi)和煉焦設(shè)備100其它地方的氧含量，控制微粒和其它潛在污染物和將廢氣中的潛伏熱轉(zhuǎn)化為可用于產(chǎn)生蒸汽和/或電的蒸汽，精確控制系統(tǒng)壓力、爐壓、進(jìn)入爐內(nèi)的空氣流量、進(jìn)入系統(tǒng)的空氣流量和系統(tǒng)內(nèi)的氣體流量很重要。優(yōu)選地，
[0035]在負(fù)壓下操作每個爐105，所以在還原過程中由于爐105和大氣之間的壓差將空氣吸入爐內(nèi)。將用于燃燒的一次空氣加入爐室185以部分氧化煤揮發(fā)物，但是這種一次空氣的量優(yōu)選受控制，使得僅一部分從煤釋放的揮發(fā)物在爐室185內(nèi)燃燒，從而僅釋放一部分其在爐室185內(nèi)的燃燒焓。通過一次空氣入口 190將一次空氣引入爐室185內(nèi)煤層的上方，通過一次空氣擋板195控制一次空氣的量。一次空氣擋板195也可用于維持爐室185內(nèi)的所需工作溫度。部分燃燒的氣體從爐室185穿過降氣管通道200進(jìn)入爐底煙道205，這里二次空氣加入部分燃燒的氣體中。通過二次空氣入口 215引入二次空氣，通過二次空氣擋板220控制引入的二次空氣的量。引入二次空氣時，部分燃燒的氣體在爐底煙道205內(nèi)更充分地燃燒，從而提取剩余燃燒焓，通過爐底板160輸送為爐室185增加熱量。充分或幾乎充分燃燒的廢氣通過上升通道210離開爐底煙道205，然后流入上升氣道225。經(jīng)由三次空氣入口 227將三次空氣加入廢氣中，這里通過三次空氣擋板229控制引入的三次空氣的量，使得廢氣中未燃燒氣體的任何剩余部分在三次空氣入口 227下游氧化。
[0036]在煉焦周期結(jié)束時，煤已經(jīng)結(jié)焦并且已經(jīng)碳化而生成焦炭。生焦是未充分焦化的煤。優(yōu)選通過后門170，利用機(jī)械提取系統(tǒng)將焦炭從爐105移出。最后，熄焦(例如，濕法或干法熄焦)并且在交付給用戶之前篩分。
[0037]圖4說明了包括通風(fēng)自動控制系統(tǒng)300的煉焦設(shè)備100的一部分。通風(fēng)自動控制系統(tǒng)300包括可定位于完全打開和完全關(guān)閉的許多位置中的任一處以改變爐105內(nèi)的爐通風(fēng)量。響應(yīng)于至少一個傳感器檢測到的工作條件(壓力或通風(fēng)、溫度、氧濃度、氣體流速)，控制自動上升道擋板305。自動控制系統(tǒng)300可包括以下討論的一個或多個傳感器或配置為檢測與煉焦設(shè)備100的工作相關(guān)的工作條件的其它傳感器。
[0038]爐通風(fēng)傳感器或爐壓傳感器310檢測表示爐通風(fēng)的壓力并且爐通風(fēng)傳感器310可位于爐頂180或爐室185中的其它地方?？蛇x地，爐通風(fēng)傳感器310可位于任一自動上升道擋板305處，爐底煙道205內(nèi)，任一爐門165或170處，或焦?fàn)t105附近或上方的共有隧道110內(nèi)。在一個實施方案中，爐通風(fēng)傳感器310位于爐頂180的頂部。爐通風(fēng)傳感器310可與爐頂180的耐火磚襯齊平定位或可從爐頂180伸入爐室185內(nèi)。旁通排氣煙道通風(fēng)傳感器315檢測表示旁通排氣煙道240處(例如，在旁通排氣煙道240的基底處)的通風(fēng)的壓力。在一些實施方案中，旁通排氣煙道通風(fēng)傳感器315位于交點245處。另外的通風(fēng)傳感器可位于煉焦設(shè)備100的其它位置。例如，共有隧道內(nèi)的通風(fēng)傳感器可用于檢測表示鄰近通風(fēng)傳感器的多個爐內(nèi)的爐通風(fēng)的共有隧道通風(fēng)。交點通風(fēng)傳感器317檢測表示具中一個交點245處的通風(fēng)的壓力。
[0039]爐溫傳感器320檢測爐溫并且可位于爐頂180或爐室185內(nèi)其它地方。爐底煙道溫度傳感器325檢測爐底煙道溫度并且位于爐底煙道205內(nèi)。在一些實施方案中，將爐底煙道205分成兩個迷路205A和205B，每個迷路與爐的兩個上升氣道225之一流體連通。煙道溫度傳感器325位于每個爐底煙道迷路中，以致可檢測每個迷路中的爐底煙道溫度。上升氣道溫度傳感器330檢測上升氣道溫度并且位于上升氣道225內(nèi)。共有隧道溫度傳感器335檢測共有隧道溫度并且位于共有隧道110內(nèi)ARSG入口溫度傳感器340檢測HRSG入口溫度并且可位于HRSG 120的入口處或附近。另外的溫度傳感器可定位于煉焦設(shè)備100內(nèi)的其它位置。
[0040]上升氣道氧傳感器345定位為檢測上升氣道225內(nèi)廢氣的氧濃度。HRSG入口氧傳感器350定位為檢測HRSG 120的入口處廢氣的氧濃度。主煙道氧傳感器360定位為檢測主煙道145內(nèi)廢氣的氧濃度并且另外的氧傳感器可定位在煉焦設(shè)備100內(nèi)的其它位置以提供關(guān)于在系統(tǒng)內(nèi)不同位置的相對氧濃度的信息。
[0041]流量傳感器檢測廢氣的氣體流速。例如，流量傳感器可位于每個HRSG120的下游以檢測離開每個HRSG 120的廢氣的流速。該信息可用于通過調(diào)節(jié)HRSG擋板250平衡通過每個HRSG 120的廢氣流量。另外的流量傳感器可定位于煉焦設(shè)備100內(nèi)的其它位置以提供關(guān)于在系統(tǒng)內(nèi)不同位置的氣體流速的信息。
[0042]另外，可在空氣質(zhì)量控制系統(tǒng)130處或HRSG120下游的其它位置使用一個或多個通風(fēng)或壓力傳感器、溫度傳感器、氧傳感器、流量傳感器和/或其它傳感器。
[0043]重要的是保持傳感器清潔。保持傳感器清潔的一種方法是定期拆卸傳感器并手動清洗?？蛇x地，可使傳感器定期經(jīng)受一陣、一股或流動的高壓氣體以去除傳感器上的堵塞。進(jìn)一步可選地，可提供連續(xù)小氣流以不斷清洗傳感器。
[0044]自動上升道擋板305包括上升道擋板230并且為打開和關(guān)閉上升道擋板230配置的致動器365。例如，致動器365可為線性致動器或旋轉(zhuǎn)致動器。致動器365可使上升道擋板230被無限控制在完全打開和完全關(guān)閉的位置之間。致動器365響應(yīng)于通風(fēng)自動控制系統(tǒng)300所包括的傳感器檢測到的工作條件，使上升道擋板230在這些位置間移動。這樣提供了比傳統(tǒng)上升道擋板強(qiáng)得多的控制。傳統(tǒng)上升道擋板完全打開和完全關(guān)閉的位置數(shù)量有限并且必須由操作人員在這些位置間手動調(diào)節(jié)。
[0045]定期調(diào)節(jié)上升道擋板230以維持適當(dāng)爐通風(fēng)(例如，至少0.1英寸水柱)，爐通風(fēng)響應(yīng)于爐或熱熱排氣系統(tǒng)內(nèi)的許多不同因素而變化。當(dāng)共有隧道110具有相對較低的共有隧道通風(fēng)(即，比相對高通風(fēng)更接近大氣壓力)時，可打開上升道擋板230增加爐通風(fēng)以確保爐通風(fēng)維持在0.1英寸水柱或以上。當(dāng)共有隧道110具有相對較高的共有隧道通風(fēng)時，可關(guān)閉上升道擋板230減少爐通風(fēng)，從而減少吸入爐室185的空氣量。
[0046]關(guān)于傳統(tǒng)上升道擋板，手動調(diào)節(jié)上升道擋板，因此優(yōu)化爐通風(fēng)一半是藝術(shù)，一半是科學(xué)，是操作人員經(jīng)驗和認(rèn)識的產(chǎn)物。本文所述的通風(fēng)自動控制系統(tǒng)300使上升道擋板230的控制自動化并且允許連續(xù)優(yōu)化上升道擋板230的位置，從而取代了至少一些必要的操作人員經(jīng)驗和認(rèn)識。通風(fēng)自動控制系統(tǒng)300可用于將爐通風(fēng)維持為爐目標(biāo)通風(fēng)(例如，至少0.1英寸水柱)，控制爐105內(nèi)過?？諝獾牧?，或通過自動調(diào)節(jié)上升道擋板230的位置實現(xiàn)其它理想效果。無自動控制，如果不是不可能，也難以如同所需要那樣頻繁地手動調(diào)節(jié)上升道擋板230以維持至少0.1英寸水柱的爐通風(fēng)，而不使?fàn)t內(nèi)壓力轉(zhuǎn)向正數(shù)。通常，用手動控制，爐目標(biāo)通風(fēng)高于0.1英寸水柱，導(dǎo)致更多空氣漏入焦?fàn)t105。對于傳統(tǒng)上升道擋板而言，操作人員監(jiān)測到不同爐溫并且在視覺上觀察焦?fàn)t內(nèi)的焦化過程以確定何時調(diào)節(jié)上升道擋板和調(diào)節(jié)多少。操作人員沒有關(guān)于焦?fàn)t內(nèi)通風(fēng)(壓力)的具體信息。
[0047]致動器365根據(jù)從控制器370接收的位置指示給上升道擋板230定位。可響應(yīng)于以上討論的一個或多個傳感器檢測到的通風(fēng)、溫度、氧濃度、氣體流速，包括一個或多個傳感器輸入的控制算法或其它控制算法，生成位置指示?？刂破?70可為與單個自動上升道擋板305或多個自動上升道擋板305相關(guān)聯(lián)的離散控制器、集中控制器(例如，分布式控制系統(tǒng)或可編程邏輯控制系統(tǒng))或兩種的組合。在一些實施方案中，控制器370利用比例-積分-微分(PID)控制。
[0048]例如，通風(fēng)自動控制系統(tǒng)300可響應(yīng)于爐通風(fēng)傳感器310檢測到的爐通風(fēng)控制爐105的自動上升道擋板305。爐通風(fēng)傳感器310檢測爐通風(fēng)并且向控制器370輸出表示爐通風(fēng)的信號。控制器370響應(yīng)于該傳感器輸入生成位置指示并且致動器365將上升道擋板230移到位置指示要求的位置。這樣，自動控制系統(tǒng)300可用于維持爐目標(biāo)通風(fēng)(例如，至少0.1英寸水柱)。類似地，通風(fēng)自動控制系統(tǒng)300可根據(jù)需要控制自動上升道擋板305、HRSG擋板250和抽風(fēng)機(jī)140，以在煉焦設(shè)備100內(nèi)的其它位置維持目標(biāo)通風(fēng)(例如，交點目標(biāo)通風(fēng)或共有隧道目標(biāo)通風(fēng))ο可將通風(fēng)自動控制系統(tǒng)300置于手動模式以允許根據(jù)需要手動調(diào)節(jié)自動上升道擋板305、HRSG擋板和/或抽風(fēng)機(jī)140。優(yōu)選地，通風(fēng)自動控制系統(tǒng)300包括手動模式計時器并且一旦手動模式計時器到時，通風(fēng)自動控制系統(tǒng)300就可恢復(fù)為自動模式。
[0049]在一些實施方案中，爐通風(fēng)傳感器310生成的表示檢測到的壓力或通風(fēng)的信號是平均用于在焦?fàn)t105內(nèi)實現(xiàn)穩(wěn)定壓力控制的時間?？捎煽刂破?70完成信號的時間平均。平均壓力信號的時間有助于過濾掉壓力信號中的正常波動并且過濾到噪聲。通常，可在30s、Imin、5min或至少1min內(nèi)平均信號。在一個實施方案I，通過對檢測到的壓力進(jìn)行200次掃描，每次掃描50ms，生成壓力信號的滾動時間平均值。按時間平均的壓力信號和爐目標(biāo)通風(fēng)的差異越大，通風(fēng)自動控制