一种全料柱换热干熄焦装置
阅读：1024发布：2020-06-23
专利汇可以提供一种全料柱换热干熄焦装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种全料柱换热干 熄焦 装置，其特征在于，所述干熄焦装置包括干熄焦本体，所述干熄焦本体内设置有耐火材料，所述干熄焦本体内 自下而上 包括循环气体进入区、换热区以及排出区，所述排出区上部设置有微 正压 控制装置，所述排出区的下部设置有排气管，所述排气管的上部设置有集气通道。该技术方案提供一种全料柱换热干熄焦装置，该设备整体结构设计紧凑巧妙，干熄焦本体结构为圆筒形， 侧壁 内面形状简单规整，大幅度降低 焦炭 下降过程对侧壁的冲击和磨损，使用寿命大大延长。，下面是一种全料柱换热干熄焦装置专利的具体信息内容。
1.一种全料柱换热干熄焦装置，其特征在于，所述干熄焦装置包括干熄焦本体，所述干熄焦本体内设置有耐火材料，所述干熄焦本体内自下而上包括循环气体进入区、换热区以及排出区，所述排出区上部设置有微正压控制装置，所述排出区的下部设置有排气管，所述排气管的上部设置有集气通道。
2.根据权利要求1所述的全料柱换热干熄焦装置，其特征在于，所述微正压控制装置包括高精度压力检测装置、氮气补充装置以及微正压补偿装置控制系统，所述高精度压力检测装置沿圆周方向安装在排出区上端靠顶装口位置，用于检测顶装口附近的压力，并向微正压补偿装置控制系统和监控设备传递压力信号，氮气补充装置沿圆周方向安装在排出区上端靠顶装口位置，用于顶装口周围氮气的补充，由微正压补偿装置控制系统进行控制。
3.根据权利要求2所述的全料柱换热干熄焦装置，其特征在于，所述排气管的数量为
4-12个，沿着干熄焦顶圆周方向排列。
4.根据权利要3所述的全料柱换热干熄焦装置，其特征在于，所述多根排气管通过上部连通形成集气管道。
5.根据权利要求4所述的全料柱换热干熄焦装置，其特征在于，所述干熄焦本体设置为圆筒形。
6.根据权利要求5所述的全料柱换热干熄焦装置，其特征在于，所述排出区的下面是焦炭料位。
7.根据权利要求4或5或6所述的全料柱换热干熄焦装置，其特征在于，所述微正压补偿装置控制系统采用串级控制方式进行控制，由主、副两个压力控制器串接工作，主压力控制器的输出作为副压力控制器的给定值，副压力控制器的输出去操纵氮气控制阀，以确保顶装口压力的微正压。
一种全料柱换热干熄焦装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种干熄焦装置，尤其是涉及一种全料柱换热干熄焦装置，属于焦化和自动控制技术领域。
背景技术
[0002] 干熄焦是采用惰性气体将红焦冷却的一种方法，在我国焦化企业已广泛应用。在干熄焦过程中，红焦从干熄炉顶部装入，低温惰性气体由循环风机鼓入干熄炉冷却室红焦
层内，吸收红焦热量，冷却后的焦炭从干熄炉底部排出，从干熄炉环形烟道出来的高温惰性
气体经干熄焦锅炉进行热交换，锅炉产生蒸汽，冷却后的惰性气体由循环风机重新鼓入干
熄炉，循环使用。
层内，吸收红焦热量，冷却后的焦炭从干熄炉底部排出，从干熄炉环形烟道出来的高温惰性
气体经干熄焦锅炉进行热交换，锅炉产生蒸汽，冷却后的惰性气体由循环风机重新鼓入干
熄炉，循环使用。
[0003] 目前普遍使用的干熄焦炉体主要由预存段、斜道区及冷却段组成，干熄炉为圆形截面竖炉结构，外壳用钢板及型钢制作，内衬耐火材料，干熄炉顶设置环形水封槽。干熄炉
上部为预存段，中间是斜道区，下部为冷却段。预存段的外围是汇集了斜道气流的环形气
道，它沿圆周方向分两半汇合通向一次除尘器。预存段用于接受间歇装入的红焦；在冷却
段，红焦与低温循环气体进行热交换，经降温冷却后排出；斜道区位于预存段与冷却段之
间，从干熄炉底部供气装置进入的低温循环气体吸收红焦的显热后经斜道及环形气道排
出，并流经干熄焦锅炉进行热交换。在该种结构干熄焦使用中遇到的最主要问题有：1）斜道
处的支撑结构形状复杂，异型砖结构是耐火材料生产和使用的弱项，造成其使用寿命缩短，
成为干熄焦年修要解决的首要问题；2）耐火材料砖型多、等级要求高，投资高，修复施工复
杂；3）从预存室下部抽出的高温气体沿水平方向进入锅炉进行热交换，气体中带有的大量
大颗粒的炽热焦粉会对除尘装置和锅炉管道造成损害；4）作为缓冲作用的预存段占炉体高
度的近30%，造成本体结构增大，建设和设备装置投资大，而且后期使用和维护成本高；因
此，迫切需要一种新的技术方案来解决上述技术问题。
上部为预存段，中间是斜道区，下部为冷却段。预存段的外围是汇集了斜道气流的环形气
道，它沿圆周方向分两半汇合通向一次除尘器。预存段用于接受间歇装入的红焦；在冷却
段，红焦与低温循环气体进行热交换，经降温冷却后排出；斜道区位于预存段与冷却段之
间，从干熄炉底部供气装置进入的低温循环气体吸收红焦的显热后经斜道及环形气道排
出，并流经干熄焦锅炉进行热交换。在该种结构干熄焦使用中遇到的最主要问题有：1）斜道
处的支撑结构形状复杂，异型砖结构是耐火材料生产和使用的弱项，造成其使用寿命缩短，
成为干熄焦年修要解决的首要问题；2）耐火材料砖型多、等级要求高，投资高，修复施工复
杂；3）从预存室下部抽出的高温气体沿水平方向进入锅炉进行热交换，气体中带有的大量
大颗粒的炽热焦粉会对除尘装置和锅炉管道造成损害；4）作为缓冲作用的预存段占炉体高
度的近30%，造成本体结构增大，建设和设备装置投资大，而且后期使用和维护成本高；因
此，迫切需要一种新的技术方案来解决上述技术问题。
发明内容
[0004] 本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种全料柱换热干熄焦装置，该设备整体结构设计紧凑巧妙，干熄焦本体结构为圆筒形，侧壁内面形状简单规整，大幅度
降低焦炭下降过程对侧壁的冲击和磨损，使用寿命大大延长。
降低焦炭下降过程对侧壁的冲击和磨损，使用寿命大大延长。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种全料柱换热干熄焦装置，其特征在于，所述干熄焦装置包括干熄焦本体，所述干熄焦本体内设置有耐火材料，所述干熄焦
本体内自下而上包括循环气体进入区、换热区以及排出区，所述排出区上部设置有微正压
控制装置，所述排出区的下部设置有排气管，所述排气管的上部设置有集气通道。该技术方
案中，干熄炉为全料柱换热的炉体结构，外壳用钢板及型钢制作，内衬耐火材料，侧壁内面
形状简单规整，可以发挥耐火材料的优势，大幅度降低焦炭下降过程对侧壁的冲击和磨损，
延长耐火材料的使用寿命，延长干熄炉整体的大修时间。干熄炉分为循环气体进入区、换热
区和排出区三个主要区域，循环气体进入区位于干熄炉最下端，用于接收来自循环风机的
冷却氮气；气体换热区位于干熄炉中部，占据了干熄炉的大部分容积，贮存在该区的红焦与
来自进入区的氮气进行热交换；气体排出区位于焦炭料面以上，用于将换热后的高温氮气
排出到干熄炉外。排出区下部有沿干熄焦圆周截面分布有多根排气管，炽热的氮气在多根
排气管上部汇合后经集气气道通向一次除尘器，最终进入锅炉进行热交换。由于循环气体
排出的位置设置在焦炭料面以上，不但简化了炉体结构，有利于统一炉内耐材砖的种类和
形状以便于以后的维护，而且可以利用气流上升、转向时的沉降减少大颗粒焦粉对除尘和
锅炉换热管等的磨损。为保证在干熄焦装焦过程中空气不进入炉内破坏其惰性的气氛，在
排出区上部设有微正压控制装置，用于在干熄焦顶部装焦口位置进行空气隔离，保证干熄
焦的安全运行。
本体内自下而上包括循环气体进入区、换热区以及排出区，所述排出区上部设置有微正压
控制装置，所述排出区的下部设置有排气管，所述排气管的上部设置有集气通道。该技术方
案中，干熄炉为全料柱换热的炉体结构，外壳用钢板及型钢制作，内衬耐火材料，侧壁内面
形状简单规整，可以发挥耐火材料的优势，大幅度降低焦炭下降过程对侧壁的冲击和磨损，
延长耐火材料的使用寿命，延长干熄炉整体的大修时间。干熄炉分为循环气体进入区、换热
区和排出区三个主要区域，循环气体进入区位于干熄炉最下端，用于接收来自循环风机的
冷却氮气；气体换热区位于干熄炉中部，占据了干熄炉的大部分容积，贮存在该区的红焦与
来自进入区的氮气进行热交换；气体排出区位于焦炭料面以上，用于将换热后的高温氮气
排出到干熄炉外。排出区下部有沿干熄焦圆周截面分布有多根排气管，炽热的氮气在多根
排气管上部汇合后经集气气道通向一次除尘器，最终进入锅炉进行热交换。由于循环气体
排出的位置设置在焦炭料面以上，不但简化了炉体结构，有利于统一炉内耐材砖的种类和
形状以便于以后的维护，而且可以利用气流上升、转向时的沉降减少大颗粒焦粉对除尘和
锅炉换热管等的磨损。为保证在干熄焦装焦过程中空气不进入炉内破坏其惰性的气氛，在
排出区上部设有微正压控制装置，用于在干熄焦顶部装焦口位置进行空气隔离，保证干熄
焦的安全运行。
[0006] 作为本发明的一种改进，所述微正压控制装置包括高精度压力检测装置、氮气补充装置以及微正压补偿装置控制系统，所述高精度压力检测装置沿圆周方向安装在排出区
上端靠顶装口位置，用于检测顶装口附近的压力，并向微正压补偿装置控制系统和监控设
备传递压力信号，氮气补充装置沿圆周方向安装在排出区上端靠顶装口位置，用于顶装口
周围氮气的补充，由微正压补偿装置控制系统进行控制。控制系统负责顶装口周围压力的
调节，使顶部压力维持在合适的范围内，当干熄焦炉盖打开开始装焦的过程中，控制装置通
过氮气调节阀调节顶装口的压力，使其保持微正压，避免外部空气的进入。控制装置采用串
级控制的方式，具有较强的克服压力扰动能力，便于实现顶装口的压力稳定。
上端靠顶装口位置，用于检测顶装口附近的压力，并向微正压补偿装置控制系统和监控设
备传递压力信号，氮气补充装置沿圆周方向安装在排出区上端靠顶装口位置，用于顶装口
周围氮气的补充，由微正压补偿装置控制系统进行控制。控制系统负责顶装口周围压力的
调节，使顶部压力维持在合适的范围内，当干熄焦炉盖打开开始装焦的过程中，控制装置通
过氮气调节阀调节顶装口的压力，使其保持微正压，避免外部空气的进入。控制装置采用串
级控制的方式，具有较强的克服压力扰动能力，便于实现顶装口的压力稳定。
[0007] 作为本发明的一种改进，所述排气管的数量为4-12个，沿着干熄焦顶圆周方向排列，所述排气管上设置有耐磨隔热材料。
[0008] 作为本发明的一种改进，所述多根排气管通过上部连通形成集气管道，通过集气管道汇集到锅炉入口处。
[0009] 作为本发明的一种改进，所述干熄焦本体设置为圆筒形。
[0010] 作为本发明的一种改进，所述排出区的下面是焦炭料位。可以利用气流上升、转向时的沉降减少大颗粒焦粉对除尘和锅炉换热管等的磨损。
作为本发明的一种改进，所述微正压补偿装置控制系统采用串级控制方式进行控制；
由主、副两个压力控制器串接工作，主压力控制器的输出作为副压力控制器的给定值，副压
力控制器的输出去操纵氮气控制阀，以确保顶装口压力的微正压。串级调节系统主要应
用于对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质要求较高的场
合，在系统结构上组成二个闭合回路，主、副调节器串联，主调节器的输出作为副调节器的
给定值，系统通过副调节器控制调节阀动作，来达到控制被调参数在给定值上的目的；在系
统特性上，由于副回路的作用，有效地克服了滞后，可大大地提高调节质量； 主、副回路协
同工作，克服干扰能力强，可用于不同负荷和操作条件变化的场合。
作为本发明的一种改进，所述微正压补偿装置控制系统采用串级控制方式进行控制；
由主、副两个压力控制器串接工作，主压力控制器的输出作为副压力控制器的给定值，副压
力控制器的输出去操纵氮气控制阀，以确保顶装口压力的微正压。串级调节系统主要应
用于对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质要求较高的场
合，在系统结构上组成二个闭合回路，主、副调节器串联，主调节器的输出作为副调节器的
给定值，系统通过副调节器控制调节阀动作，来达到控制被调参数在给定值上的目的；在系
统特性上，由于副回路的作用，有效地克服了滞后，可大大地提高调节质量； 主、副回路协
同工作，克服干扰能力强，可用于不同负荷和操作条件变化的场合。
[0011] 相对于现有技术，本发明的有益效果如下：1）该技术方案采用全料柱换热的炉体结构，本体结构为圆筒形，侧壁内面形状简单规整，大幅度降低焦炭下降过程对侧壁的冲击
和磨损；2）该技术方案中氮气排出区设置在焦炭料面以上，可以利用气流上升、转向时的沉
降减少大颗粒焦粉对除尘和锅炉换热管等的磨损；3）该技术方案中干熄炉顶装口位置设有
微正压控制装置，用于装焦口位置的空气隔离，保证干熄焦安全运行；4）微正压控制系统采
用串级控制的的方式减少炉盖打开和装焦过程中顶部压力的波动；整个技术方案对延长干
熄焦及附属锅炉和除尘除尘设备使用寿命有良好的效果。串级调节系统主要应用于对象的
滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质要求较高的场合，在系统
结构上组成二个闭合回路，主、副调节器串联，主调节器的输出作为副调节器的给定值，系
统通过副调节器控制调节阀动作，来达到控制被调参数在给定值上的目的；在系统特性上，
由于副回路的作用，有效地克服了滞后，可大大地提高调节质量； 主、副回路协同工作，克
服干扰能力强，可用于不同负荷和操作条件变化的场合。
和磨损；2）该技术方案中氮气排出区设置在焦炭料面以上，可以利用气流上升、转向时的沉
降减少大颗粒焦粉对除尘和锅炉换热管等的磨损；3）该技术方案中干熄炉顶装口位置设有
微正压控制装置，用于装焦口位置的空气隔离，保证干熄焦安全运行；4）微正压控制系统采
用串级控制的的方式减少炉盖打开和装焦过程中顶部压力的波动；整个技术方案对延长干
熄焦及附属锅炉和除尘除尘设备使用寿命有良好的效果。串级调节系统主要应用于对象的
滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质要求较高的场合，在系统
结构上组成二个闭合回路，主、副调节器串联，主调节器的输出作为副调节器的给定值，系
统通过副调节器控制调节阀动作，来达到控制被调参数在给定值上的目的；在系统特性上，
由于副回路的作用，有效地克服了滞后，可大大地提高调节质量； 主、副回路协同工作，克
服干扰能力强，可用于不同负荷和操作条件变化的场合。
[0013] 图1为全料柱式干熄焦结构示意图；图2为图1俯视图；
图3微正压补偿装置结构图；
图4为串级控制系统原理方框图；
图5为串级控制系统原理简化方框图；
其中1-干熄焦本体；2-循环风机鼓进的冷却氮气；3--氮气在焦炭中进行热交换；
4-焦炭料面；5-排气管；6-集气气道；7-进入锅炉的高温氮气；8-高精度压力检测装置；
9-炉顶区压力补偿装置；10-炉盖，11-微正压补偿装置控制系统；12-氮气补偿阀。
图3微正压补偿装置结构图；
图4为串级控制系统原理方框图；
图5为串级控制系统原理简化方框图；
其中1-干熄焦本体；2-循环风机鼓进的冷却氮气；3--氮气在焦炭中进行热交换；
4-焦炭料面；5-排气管；6-集气气道；7-进入锅炉的高温氮气；8-高精度压力检测装置；
9-炉顶区压力补偿装置；10-炉盖，11-微正压补偿装置控制系统；12-氮气补偿阀。
具体实施方式
[0014] 为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。
[0015] 实施例1：参见图1、图2，一种全料柱换热干熄焦装置，所述干熄焦装置包括干熄焦本体1，所述干熄焦本体1内设置有耐火材料，所述干熄焦本体1内自下而上包括循环气
体进入区、换热区以及排出区，所述排出区上部设置有微正压控制装置，所述排出区的下部
设置有排气管5，所述排气管5的上部设置有集气通道6。该技术方案中，干熄炉为全料柱
换热的炉体结构，外壳用钢板及型钢制作，内衬耐火材料，侧壁内面形状简单规整，可以发
挥耐火材料的优势，大幅度降低焦炭下降过程对侧壁的冲击和磨损，延长耐火材料的使用
寿命，延长干熄炉整体的大修时间。干熄炉分为循环气体进入区、换热区和排出区三个主要
区域，循环气体进入区位于干熄炉最下端，用于接收来自循环风机的冷却氮气；气体换热区
位于干熄炉中部，占据了干熄炉的大部分容积，贮存在该区的红焦与来自进入区的氮气进
行热交换；气体排出区位于焦炭料面4以上，用于将换热后的高温氮气排出到干熄炉外。排
出区下部有沿干熄焦圆周截面分布有多根排气管5，炽热的氮气在多根排气管5上部汇合
后经集气气道通向一次除尘器，最终进入锅炉进行热交换。由于循环气体排出的位置设置
在焦炭料面以上，不但简化了炉体结构，有利于统一炉内耐材砖的种类和形状以便于以后
的维护，而且可以利用气流上升、转向时的沉降减少大颗粒焦粉对除尘和锅炉换热管等的
磨损。为保证在干熄焦装焦过程中空气不进入炉内破坏其惰性的气氛，在排出区上部设有
微正压控制装置，用于在干熄焦顶部装焦口位置进行空气隔离，保证干熄焦的安全运行。
体进入区、换热区以及排出区，所述排出区上部设置有微正压控制装置，所述排出区的下部
设置有排气管5，所述排气管5的上部设置有集气通道6。该技术方案中，干熄炉为全料柱
换热的炉体结构，外壳用钢板及型钢制作，内衬耐火材料，侧壁内面形状简单规整，可以发
挥耐火材料的优势，大幅度降低焦炭下降过程对侧壁的冲击和磨损，延长耐火材料的使用
寿命，延长干熄炉整体的大修时间。干熄炉分为循环气体进入区、换热区和排出区三个主要
区域，循环气体进入区位于干熄炉最下端，用于接收来自循环风机的冷却氮气；气体换热区
位于干熄炉中部，占据了干熄炉的大部分容积，贮存在该区的红焦与来自进入区的氮气进
行热交换；气体排出区位于焦炭料面4以上，用于将换热后的高温氮气排出到干熄炉外。排
出区下部有沿干熄焦圆周截面分布有多根排气管5，炽热的氮气在多根排气管5上部汇合
后经集气气道通向一次除尘器，最终进入锅炉进行热交换。由于循环气体排出的位置设置
在焦炭料面以上，不但简化了炉体结构，有利于统一炉内耐材砖的种类和形状以便于以后
的维护，而且可以利用气流上升、转向时的沉降减少大颗粒焦粉对除尘和锅炉换热管等的
磨损。为保证在干熄焦装焦过程中空气不进入炉内破坏其惰性的气氛，在排出区上部设有
微正压控制装置，用于在干熄焦顶部装焦口位置进行空气隔离，保证干熄焦的安全运行。
[0016] 实施例2：参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述微正压控制装置包括高精度压力检测装置8、氮气补充装置9以及微正压补偿装置控制系统11，所述高精度压力检测
装置8沿圆周方向安装在排出区上端靠顶装口位置，用于检测顶装口附近的压力，并向微
正压补偿装置控制系统9和监控设备传递压力信号，氮气补充装置9沿圆周方向安装在排
出区上端靠顶装口位置，用于顶装口周围氮气的补充，由微正压补偿装置控制系统11进行
控制。控制系统负责顶装口周围压力的调节，使顶部压力维持在合适的范围内，当干熄焦炉
盖10打开开始装焦的过程中，控制装置通过氮气调节阀12调节顶装口的压力，使其保持微
正压，避免外部空气的进入。控制装置采用串级控制的方式，具有较强的克服压力扰动能
力，便于实现顶装口的压力稳定。其余结构和优点与实施例1完全相同。
装置8沿圆周方向安装在排出区上端靠顶装口位置，用于检测顶装口附近的压力，并向微
正压补偿装置控制系统9和监控设备传递压力信号，氮气补充装置9沿圆周方向安装在排
出区上端靠顶装口位置，用于顶装口周围氮气的补充，由微正压补偿装置控制系统11进行
控制。控制系统负责顶装口周围压力的调节，使顶部压力维持在合适的范围内，当干熄焦炉
盖10打开开始装焦的过程中，控制装置通过氮气调节阀12调节顶装口的压力，使其保持微
正压，避免外部空气的进入。控制装置采用串级控制的方式，具有较强的克服压力扰动能
力，便于实现顶装口的压力稳定。其余结构和优点与实施例1完全相同。
[0017] 实施例3：参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述排气管5的数量为4-12个，沿着干熄焦顶圆周方向排列，所述排气管上设置有耐磨隔热材料，所述多根排气管5通过
上部连通形成集气管道6，通过集气管道6汇集到锅炉入口处。其余结构和优点与实施例1
完全相同。
上部连通形成集气管道6，通过集气管道6汇集到锅炉入口处。其余结构和优点与实施例1
完全相同。
[0018] 实施例4：参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述排出区的下面是焦炭料位4。可以利用气流上升、转向时的沉降减少大颗粒焦粉对除尘和锅炉换热管等的磨损。 其
余结构和优点与实施例1完全相同。
余结构和优点与实施例1完全相同。
[0019] 工作原理如下：参见图1-图3，循环风机鼓入炉内的冷却氮气2从氮气进入区下部进入，氮气沿着氮气在焦炭中进行热交换3的方向向换热区流动，流动的过程中不断与
红焦进行热交换，到达焦炭料面4处温度达到最高。排出区下部有沿干熄焦圆周截面分布
有多根排气管5，多根排气管上部通过连通形成集气气道6，炽热的氮气在集气气道6汇合
后通向一次除尘器，最终进入锅炉进行热交换7。由于循环气体排出的位置设置在焦炭料
面4以上，不但简化了炉体结构，有利于统一炉内耐材砖的种类和形状以便于以后的维护，
而且可以利用气流上升、转向时的沉降减少大颗粒焦粉对除尘和锅炉换热管等的磨损。
红焦进行热交换，到达焦炭料面4处温度达到最高。排出区下部有沿干熄焦圆周截面分布
有多根排气管5，多根排气管上部通过连通形成集气气道6，炽热的氮气在集气气道6汇合
后通向一次除尘器，最终进入锅炉进行热交换7。由于循环气体排出的位置设置在焦炭料
面4以上，不但简化了炉体结构，有利于统一炉内耐材砖的种类和形状以便于以后的维护，
而且可以利用气流上升、转向时的沉降减少大颗粒焦粉对除尘和锅炉换热管等的磨损。
[0020] 为保证在干熄焦装焦过程中空气不进入炉内破坏其惰性的气氛在排出区上部设有微正压控制装置，微正压控制装置包括高精度压力检测装置8、氮气补充装置9和微正压
补偿装置控制系统11三个主要部分。高精度压力检测装置8沿圆周方向安装在排出区上
端靠顶装口位置，用于检测顶装口附近的压力，并向控制系统9和监控设备传递压力信号，
氮气补充装置9同样沿圆周方向安装在排出区上端靠顶装口位置，用于顶装口周围氮气的
补充，由控制系统11进行控制。控制系统负责顶装口周围压力的调节，使顶部压力维持在
合适的范围内，当干熄焦炉盖10打开开始装焦的过程中，控制装置通过氮气调节阀12调节
顶装口的压力，使其保持微正压，避免外部空气的进入。控制装置采用串级控制的方式，具
有较强的克服压力扰动能力，便于实现顶装口的压力稳定。
补偿装置控制系统11三个主要部分。高精度压力检测装置8沿圆周方向安装在排出区上
端靠顶装口位置，用于检测顶装口附近的压力，并向控制系统9和监控设备传递压力信号，
氮气补充装置9同样沿圆周方向安装在排出区上端靠顶装口位置，用于顶装口周围氮气的
补充，由控制系统11进行控制。控制系统负责顶装口周围压力的调节，使顶部压力维持在
合适的范围内，当干熄焦炉盖10打开开始装焦的过程中，控制装置通过氮气调节阀12调节
顶装口的压力，使其保持微正压，避免外部空气的进入。控制装置采用串级控制的方式，具
有较强的克服压力扰动能力，便于实现顶装口的压力稳定。
[0021] 控制装置采用串级控制的方式，具有较强的克服压力扰动能力，便于实现顶装口的压力稳定，原理分析如下：图4 为串级控制系统原理方框图的一般形式， 为主控制器， 为副控制器， 为控制器输出信号， 为氮气补
充执行机构， 为阀门， 为顶装口周围压力输出值， 阀门开度反馈，
为顶装口周围压力反馈；图5 为副环等效为 后的简化图。
充执行机构， 为阀门， 为顶装口周围压力输出值， 阀门开度反馈，
为顶装口周围压力反馈；图5 为副环等效为 后的简化图。
[0022] 图中Z2 是进入副环的压力扰动因素，外界变化的空气压力，Z2 直接影响副环，进而影响整个串级控制系统。在副环，针对扰动量Z2 的传递函数为：
扰动Z2 经过副环和 能影响主环，串级控制系统的输出对于扰动Z2 的传递函
数为：
输出对输入X1 的传递函数为：
对于一个定值系统，扰动造成的影响应该越小越好，而定值部分应尽量保持恒定。因
此，式（2）越接近于0，式（3）越接近于 ，则控制系统性能越好。也即用此表征克服
干扰能力的式子 的值越大越好。
扰动Z2 经过副环和 能影响主环，串级控制系统的输出对于扰动Z2 的传递函
数为：
输出对输入X1 的传递函数为：
对于一个定值系统，扰动造成的影响应该越小越好，而定值部分应尽量保持恒定。因
此，式（2）越接近于0，式（3）越接近于 ，则控制系统性能越好。也即用此表征克服
干扰能力的式子 的值越大越好。
[0023] 令 = ， = ，则有若采用如图5 所示单回路控制系统，可得到其表征克服干扰能力的式子
一般有：KT1KT2＞KT1，即式（4）的值大于式（5）的值，所以得出如下结论：系统的开
环放大倍数越大，稳态误差越小，克服干扰的能力也就越强，副调节器的放大倍数整定得越
大，这个优点越显著。当然， 的比例系数也不可能无限大，否则容易导致串级控制系
统就会产生振荡。
一般有：KT1KT2＞KT1，即式（4）的值大于式（5）的值，所以得出如下结论：系统的开
环放大倍数越大，稳态误差越小，克服干扰的能力也就越强，副调节器的放大倍数整定得越
大，这个优点越显著。当然， 的比例系数也不可能无限大，否则容易导致串级控制系
统就会产生振荡。
[0024] 控制装置采用串级控制的方式只是本技术方案顶装口压力控制的一种方法，由于干熄焦顶装口要周期性的打开，为避免空气进入，把外界的空气压力的变化视为扰动因素
Z，通过串级控制可以对Z进行平衡补偿，保证顶装口氮气的微正压。
Z，通过串级控制可以对Z进行平衡补偿，保证顶装口氮气的微正压。
[0025] 本发明还可以将实施例2、3、4所述技术特征中的至少一个与实施例1组合形成新的实施方式。
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