一種半封閉鐵合金礦熱爐煙氣量測(cè)控裝置及測(cè)控方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種半封閉鐵合金礦熱爐煙氣量測(cè)控裝置及測(cè)控方法，測(cè)控裝置包括處理器，所述處理器通過(guò)含氧量分析儀連接有含氧量傳感器，所述含氧量傳感器的探頭插入半封閉鐵合金礦熱爐煙道或排煙筒內(nèi)；所述處理器通過(guò)AD轉(zhuǎn)換模塊與半封閉鐵合金礦熱爐的電能表連接，所述處理器通過(guò)驅(qū)動(dòng)繼電器與半封閉鐵合金礦熱爐爐門(mén)的電控系統(tǒng)連接。本發(fā)明根據(jù)煙氣的含氧量和礦熱爐當(dāng)前功率來(lái)測(cè)量和控制煙氣量，靈敏度高，能有效解決目前使用的測(cè)量裝置由于探頭取樣點(diǎn)不同、探頭伸入煙囪內(nèi)位置不同而測(cè)到的煙氣量不同問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種半封閉鐵合金礦熱爐煙氣量測(cè)控裝置及測(cè)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鐵合金生產(chǎn)領(lǐng)域，特別是錳系鐵合金半封閉礦熱爐煙氣治理工程和煙氣余熱發(fā)電系統(tǒng)的煙氣量測(cè)量與控制。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵合金(包括S1-Fe、Mn-Fe、Cr-Fe、Mn-S1-Fe等)是在礦熱爐內(nèi)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)而得到的合金。在冶煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣。除塵工程和煙氣余熱利用工程都需要對(duì)煙氣量進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)其進(jìn)行有效的控制。
[0003]目前，測(cè)量煙氣量的方法都多是采用皮托管和均速管流量計(jì)、熱平衡式質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量。由于煙?內(nèi)同一橫截面不同位置煙氣流速相差很大，常用流量計(jì)測(cè)量測(cè)出的煙氣量只能代表取樣點(diǎn)的煙氣量，而不是煙道的煙氣量。探頭插入煙?位置不同，測(cè)到的煙氣量相差很大，人為因素直接影響到測(cè)量結(jié)果，從而導(dǎo)致?tīng)t門(mén)電控系統(tǒng)的誤動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種半封閉鐵合金礦熱爐煙氣量測(cè)控裝置及測(cè)控方法，快速準(zhǔn)確測(cè)量地測(cè)量半封閉鐵合金礦熱爐冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣量，避免半封閉鐵合金礦熱爐爐門(mén)電控系統(tǒng)誤動(dòng)，使煙氣量能控制在滿足煙氣治理和利用煙氣余熱進(jìn)行發(fā)電需要的范圍內(nèi)。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種半封閉鐵合金礦熱爐煙氣量測(cè)控裝置，包括處理器，所述處理器通過(guò)含氧量分析儀連接有含氧量傳感器，所述含氧量傳感器的探頭插入半封閉鐵合金礦 熱爐煙道或排煙筒內(nèi)；所述處理器通過(guò)AD轉(zhuǎn)換模塊與半封閉鐵合金礦熱爐的電能表連接(以接收半封閉鐵合金礦熱爐的用功功率信號(hào))，所述處理器通過(guò)驅(qū)動(dòng)繼電器與半封閉鐵合金礦熱爐爐門(mén)的電控系統(tǒng)連接。
[0006]本發(fā)明還提供了一種利用上述測(cè)控裝置半封閉鐵合金礦熱爐測(cè)量煙氣量的方法，該方法為:
[0007]I)確定單位時(shí)間內(nèi)半封閉鐵合金礦熱爐內(nèi)冶煉的鐵合金重量
[0008]QFe: Qpe=W Pd ；
[0009]其中，QFe單位為t/h ；ff為半封閉鐵合金礦熱爐輸入變壓器有功功率，單位為kW ；Pd為冶煉I噸鐵合金的電耗，單位為kWh/t ；
[0010]2)確定單位時(shí)間半封閉鐵合金礦熱爐內(nèi)產(chǎn)生CO的數(shù)量Vcq:
[0011 ] Vco=1000 XQjX C%+ 12=83QFePjC%=83.3WPjC%+Pd ；
[0012]其中，Vra單位為mol/h ;C%為焦炭中固定炭的重量百分含量；
[0013]3)確定單位時(shí)間進(jìn)入半封閉鐵合金礦熱爐的空氣量Vk:
[0014]因?yàn)?C0+0.502=C02 得& =OJVc0=O^Vc02 ；
[0015]Vk=V02 + (%02標(biāo) _%02) =41.7QFePjC%+ (%02 標(biāo) _%02)
[0016]=41.7WPjC%+Pd (%02 標(biāo) _%02)；[0017]其中，νω單位為mol/h ;C%為焦炭中固定炭的重量百分含量；PD為冶煉I噸鐵合金的電耗，kffh/t, Pj為冶煉I噸鐵合金消耗的干焦碳重量，kg/t ；
[0018]4)確定單位時(shí)間半封閉鐵合金礦熱爐煙氣量Vy:
[0019]Vy=Vk-0.5V02+Vc02=Vk+0.5Vco
[0020]=41.7WPjC% + [Pd (%02 標(biāo)-%02) ] +41.7WPjC%+Pd
[0021]=41.7WPjC%[1+ (%02標(biāo)_%02)+1] +Pd
[0022]5)判斷煙氣量Vy是否低于設(shè)定的煙氣量下限或者超過(guò)設(shè)定的煙氣量上限(因煙氣量和礦熱爐的爐型、冶煉品種的不同而不同，甚至同一臺(tái)爐在不同時(shí)期，其煙氣量也變化。所以，上限、下限參數(shù)要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定)；
[0023]6)若煙氣量Vy低于設(shè)定的煙氣量下限，則處理器輸出開(kāi)大半封閉鐵合金礦熱爐爐門(mén)或煙道野風(fēng)閥閥門(mén)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，爐門(mén)電控系統(tǒng)構(gòu)動(dòng)作，開(kāi)大爐門(mén)，直到煙氣量\為設(shè)定的煙氣量下限和設(shè)定的煙氣量上限的中值時(shí)，爐門(mén)電控系統(tǒng)構(gòu)停止動(dòng)作；若煙氣量Vy超過(guò)設(shè)定的煙氣量上限，則處理器輸出關(guān)小半封閉鐵合金礦熱爐爐門(mén)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，爐門(mén)電控系統(tǒng)構(gòu)動(dòng)作，關(guān)小爐門(mén)，直到煙氣量Vy為設(shè)定的煙氣量下限和設(shè)定的煙氣量上限的中值時(shí)，爐門(mén)電控系統(tǒng)構(gòu)停止動(dòng)作。
[0024]本發(fā)明的煙氣量計(jì)算原理為:半封閉鐵合金礦熱爐中每噸鐵合金冶煉需要的焦炭是固定的，每噸焦炭燃燒放出的一氧化碳?xì)怏w量也是固定的。半封密鐵合金礦熱爐內(nèi)氧化還原反應(yīng)放出的一氧化碳?xì)怏w，將在爐口與空氣接觸而燃燒為二氧化碳。煙氣量的多少，一是取決于爐內(nèi)單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的一氧化碳量，二是取決于助燃空氣量。據(jù)此原理，通過(guò)測(cè)量出煙氣中的含氧量，即可計(jì)算出煙氣總量。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為:本發(fā)明在系統(tǒng)不漏氣的前提下，煙氣含氧量不受取樣點(diǎn)和取樣位置影響，安裝在排煙筒任意位置就能快速準(zhǔn)確測(cè)出爐膛煙道入口處的煙氣量；本發(fā)明能快速準(zhǔn)確測(cè)量地測(cè)量半封閉鐵合金礦熱爐冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣量，避免半封閉鐵合金礦熱爐爐門(mén)電控系統(tǒng)誤動(dòng)，使煙氣量能控制在滿足煙氣治理和利用煙氣余熱進(jìn)行發(fā)電需要的范圍內(nèi)；本發(fā)明裝置靈敏度高，能有效避免目前使用的測(cè)控裝置誤動(dòng)作現(xiàn)象。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例半封閉鐵合金礦熱爐煙氣量測(cè)控裝置；
[0027]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例半封閉鐵合金礦熱爐煙氣量測(cè)控裝置外部結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]如圖1所示，本發(fā)明一實(shí)施例半封閉鐵合金礦熱爐煙氣量測(cè)控裝置，包括處理器，所述處理器通過(guò)含氧量分析儀連接有含氧量傳感器，所述含氧量傳感器的探頭插入半封閉鐵合金礦熱爐煙道或排煙筒內(nèi)；所述處理器通過(guò)功率信號(hào)接收模塊接收半封閉鐵合金礦熱爐有功功率信號(hào)，所述處理器通過(guò)驅(qū)動(dòng)繼電器與半封閉鐵合金礦熱爐爐門(mén)或煙道野風(fēng)閥閥門(mén)連接；所述處理器連接有顯示模塊和鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊；所述含氧量傳感器測(cè)量的煙氣含氧量范圍是0-25%。
[0029]所述處理器連接有報(bào)警器，如蜂鳴器，報(bào)警器可以在煙氣量超過(guò)設(shè)定的煙氣量上限或低于設(shè)定的煙氣量下限時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
[0030]本發(fā)明裝置對(duì)煙氣量的測(cè)控范圍是不小于0.5m3/h。
[0031]顯示模塊為L(zhǎng)ED顯示屏，顯示處理器輸出的煙氣量信號(hào)。
[0032]處理器還連接有通信模塊，用于將本發(fā)明的測(cè)控裝置與其他自動(dòng)化設(shè)備、自動(dòng)化控制系統(tǒng)連接，通過(guò)通信模塊可以接收和傳輸指令、數(shù)據(jù)，如:將煙氣量、煙氣溫度、電爐功率等數(shù)據(jù)顯示到遠(yuǎn)處的電腦屏幕上，控制半封閉鐵合金礦熱爐電動(dòng)機(jī)開(kāi)停、轉(zhuǎn)速高低等。
[0033]關(guān)于傳感器探頭的安裝位置，如果系統(tǒng)不漏風(fēng)，安裝在從爐膛煙道入口到排氣出口之間任一位置都可，如果系統(tǒng)漏風(fēng)，則應(yīng)該盡可能安裝在近煙道入口位置。
[0034]半封閉鐵合金礦熱爐煙氣量測(cè)控裝置的使用方法如下:
[0035]I)把測(cè)控裝置安裝在機(jī)箱內(nèi)，把機(jī)箱安裝在控制室或其他合適位置；
[0036]2)將機(jī)箱輸出端口與原有的爐門(mén)電控系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)、限位等控制線路相連接；
[0037]3)通過(guò)鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊(本實(shí)施例中為6X4鍵盤(pán))在處理器(CPU)內(nèi)設(shè)定煙氣量控制的上限和下限值；
[0038]4)將含氧量傳感器的探頭插入煙道或排煙筒內(nèi)檢測(cè)煙氣含氧量，當(dāng)用于煙氣治理的布袋除塵工程時(shí)，傳感器探頭宜安裝在除塵器前端，盡可能靠近電爐端的煙囪段。當(dāng)用于煙氣余熱利用時(shí)，安裝在要檢測(cè)的煙氣管道和排煙筒的任意位置；
[0039]5)將礦熱爐當(dāng)前有功功率信號(hào)送至功率信號(hào)接收模塊；
[0040]6)給機(jī)箱煙氣量測(cè)控裝置接通220V電源，測(cè)控裝置開(kāi)始工作，機(jī)箱內(nèi)的測(cè)控裝置依據(jù)傳感器傳遞的煙氣含氧量信號(hào)運(yùn)算出煙氣量，完成煙氣量測(cè)量任務(wù)；
[0041]7)當(dāng)煙氣量超過(guò)設(shè)定的煙氣量上限或低于設(shè)定的煙氣量下限時(shí)，處理器輸出控制爐門(mén)或閥門(mén)開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。
[0042]8)除塵系統(tǒng)原有風(fēng)量調(diào)節(jié)的爐門(mén)電控系統(tǒng)，在接到開(kāi)關(guān)信號(hào)后，自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)小礦熱爐爐門(mén)，增加或減少進(jìn)入爐內(nèi)的空氣量，從而降低或提高煙氣量，完成煙氣量控制。
[0043]實(shí)施例1
[0044]本發(fā)明應(yīng)用于煙氣余熱發(fā)電的煙氣量測(cè)控。某20MVA錳硅鐵合金礦熱爐安裝有煙氣余熱鍋爐，爐內(nèi)煙氣在變頻引風(fēng)機(jī)的作用下，通過(guò)余熱鍋爐進(jìn)行熱交換，再送到布袋除塵裝置凈化煙氣，經(jīng)布袋凈化后的煙氣從排氣筒排出。煙氣余熱發(fā)電的管道及余熱鍋爐系統(tǒng)要求煙氣量控制在30000Nm3/h?53000萬(wàn)N m3/h范圍?？赏ㄟ^(guò)下述實(shí)施辦法達(dá)到上述目的。
[0045]把傳感器的探頭安裝在礦熱爐煙氣除塵后的凈化煙氣排氣筒2 - 3米高處，探頭伸入到排氣橫截面內(nèi)任一位置進(jìn)行煙氣取樣；傳感器在I秒內(nèi)將探測(cè)到的煙氣含氧量信號(hào)輸送到處理器；同時(shí)，功率信號(hào)接收模塊將從電能表接收礦熱爐當(dāng)前有功功率信號(hào)，輸送到處理器。在處理器內(nèi)，即時(shí)完成數(shù)據(jù)處理，自動(dòng)計(jì)算出煙氣量。處理器將煙氣量信號(hào)送至機(jī)箱LED顯示屏上顯示煙氣量。舉例說(shuō)明:當(dāng)測(cè)到當(dāng)時(shí)入爐功率為16.5MW、煙氣含氧量為16%時(shí)，此時(shí)，該礦熱爐的煙氣量為32651Nm3/h，LED顯示屏顯示即時(shí)的煙氣量。此時(shí)煙氣量位于煙氣量控制上限和下限之間，煙氣量測(cè)控裝置不輸出開(kāi)關(guān)量，爐門(mén)電控系統(tǒng)不做動(dòng)作。保持爐子輸入功率不變，當(dāng)測(cè)到煙氣含氧量為17.99%時(shí)，煙氣量顯示為53000Nm3/h，煙氣量達(dá)到了控制上限，此時(shí)，處理器向爐門(mén)電控系統(tǒng)輸出降低變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)速度的指令，使礦熱爐爐膛吸入的空氣量逐步減少，煙氣量逐步下降，直到煙氣量達(dá)到設(shè)定的煙氣量范圍的中值41500Nm3/h(對(duì)應(yīng)的煙氣含氧量17.28%)時(shí)動(dòng)作停止。反之，當(dāng)測(cè)到的煙氣含氧量為15.54%時(shí)，煙氣量顯示為30000Nm3/h，此時(shí)因?yàn)闊煔饬窟_(dá)到了下限，需要提升煙氣的煙氣量，處理器會(huì)向電控系統(tǒng)輸出提高變頻風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的信號(hào)，直到煙氣量達(dá)到設(shè)定的煙氣量范圍的中值41500Nm3/h時(shí)動(dòng)作停止，從而確保煙氣量在設(shè)定的控制范圍內(nèi)。
[0046]實(shí)施例2
[0047]本發(fā)明應(yīng)用于礦熱爐煙氣除塵凈化治理。某公司2X25麗礦熱爐煙氣除塵器系統(tǒng)，抽風(fēng)能力和壓頭可滿足最大負(fù)荷需要。該除塵系統(tǒng)的礦熱爐爐門(mén)設(shè)置有電動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置，公司原來(lái)是通過(guò)人工電動(dòng)控制爐膛煙罩爐門(mén)大小來(lái)控制爐膛吸入空氣量。除塵器設(shè)計(jì)濾袋處理煙氣量即額定煙氣量為250000Nm3/h，最小不低于150000Nm3/h，除塵器前面設(shè)置了可調(diào)機(jī)力冷卻器，冷卻能力可以滿足最?lèi)毫拥臓t況要求?？赏ㄟ^(guò)下述實(shí)施辦法來(lái)確保除塵器濾袋處理煙氣量在額定煙氣量?jī)?nèi)。
[0048]實(shí)施辦法
[0049]把煙氣含氧量傳感器的探頭安裝在除塵系統(tǒng)管道與直排煙囪接壤的位置。把250000Nm3/h、和150000Nm3/h這兩個(gè)值設(shè)定為處理器發(fā)出開(kāi)關(guān)量動(dòng)作指令的控制點(diǎn)。當(dāng)測(cè)到煙氣含氧量為20.01%時(shí)，處理器運(yùn)算得出的煙氣量為250000Nm3/h，此時(shí)煙氣量達(dá)到了控制上限，處理器輸出開(kāi)關(guān)量動(dòng)作信號(hào)，爐門(mén)電動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，關(guān)小爐門(mén)，進(jìn)入爐膛的空氣減少，煙氣量逐步降低；當(dāng)煙氣含氧量減少到19.76%時(shí)動(dòng)作停止，此時(shí)，煙氣量為設(shè)定的上、下限的中值，機(jī)箱LED顯示200000Nm3/h。當(dāng)測(cè)到的煙氣含氧量為19.37%，煙氣量顯示為150000Nm3/h時(shí)，此時(shí)煙氣量達(dá)到了控制下限，處理器輸出開(kāi)關(guān)量動(dòng)作信號(hào)，爐門(mén)電動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)作，開(kāi)大爐門(mén)，進(jìn)入爐膛的空氣增加，煙氣量逐步升高，直到煙氣含氧量提升到19.76%時(shí)動(dòng)作停止(中值)。從而確保濾袋在設(shè)定的250000Nm3/h和150000Nm3/h煙氣量范圍內(nèi)工作，既防止了處理煙氣量過(guò)大導(dǎo)致系統(tǒng)能耗增加和濾袋過(guò)負(fù)荷工作，又避免了處理量過(guò)小，系統(tǒng)風(fēng)速太慢，導(dǎo)致積塵堵塞現(xiàn)象發(fā)生。
[0050]本發(fā)明實(shí)施例中的中間值指設(shè)定的煙氣量的上限值和下限值的算術(shù)平均值的
± 10% O
【權(quán)利要求】
1.一種半封閉鐵合金礦熱爐煙氣量測(cè)控裝置，其特征在于，包括處理器，所述處理器通過(guò)含氧量分析儀連接有含氧量傳感器，所述含氧量傳感器的探頭插入半封閉鐵合金礦熱爐煙道或排煙筒內(nèi)；所述處理器通過(guò)AD轉(zhuǎn)換模塊與半封閉鐵合金礦熱爐的電能表連接，所述處理器通過(guò)驅(qū)動(dòng)繼電器與半封閉鐵合金礦熱爐爐門(mén)的電控系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半封閉鐵合金礦熱爐煙氣量測(cè)控裝置，其特征在于，所述處理器連接有顯示模塊和鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半封閉鐵合金礦熱爐煙氣量測(cè)控裝置，其特征在于，所述處理器連接有報(bào)警器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半封閉鐵合金礦熱爐煙氣量測(cè)控裝置，其特征在于，所述處理器連接有通信模塊。
5.一種利用權(quán)利要求1或2所述測(cè)控裝置測(cè)控半封閉鐵合金礦熱爐測(cè)量煙氣量的方法，其特征在于，該方法為: 1)確定單位時(shí)間內(nèi)半封閉鐵合金礦熱爐內(nèi)冶煉的鐵合金重量QFe:QFe=W^PD ； 其中，Qpe單位為t/h ；ff為半封閉鐵合金礦熱爐輸入變壓器有功功率，單位為kW ； 確定單位時(shí)間半封閉鐵合金礦熱爐內(nèi)產(chǎn)生CO的數(shù)量:
Vco=83.3WPjC%+Pd ； 其中，Vra單位為mol/h ；C%為焦炭中固定炭的重量百分含量；PD為冶煉I噸鐵合金的電耗，kffh/t, Pj為冶煉I噸鐵合金消耗干焦碳重量，kg/t ； 2)確定單位時(shí)間進(jìn)入半封閉鐵`合金礦熱爐的空氣量Vk:
VK=41.TWPjCo/o+PdC/oO^-o/oC^)； 其中，％02；g和%02分別為當(dāng)?shù)乜諝夂趿亢蜔煔夂趿浚? 3)確定單位時(shí)間半封閉鐵合金礦熱爐煙氣量Vy:
VY=41.7WPjC%[1+ (%02標(biāo)-%02)+1] +Pd ； 4)判斷煙氣量Vy是否低于設(shè)定的煙氣量下限或者超過(guò)設(shè)定的煙氣量上限； 5)若煙氣量Vy低于設(shè)定的煙氣量下限，則處理器輸出開(kāi)大半封閉鐵合金礦熱爐爐門(mén)或煙道野風(fēng)閥閥門(mén)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，爐門(mén)電控系統(tǒng)構(gòu)動(dòng)作，開(kāi)大爐門(mén)，直到煙氣量Vy為設(shè)定的煙氣量下限和設(shè)定的煙氣量上限的中值時(shí)，爐門(mén)電控系統(tǒng)構(gòu)停止動(dòng)作；若煙氣量Vy超過(guò)設(shè)定的煙氣量上限，則處理器輸出關(guān)小半封閉鐵合金礦熱爐爐門(mén)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，爐門(mén)電控系統(tǒng)構(gòu)動(dòng)作，關(guān)小爐門(mén)，直到煙氣量Vy為設(shè)定的煙氣量下限和設(shè)定的煙氣量上限的中值時(shí)，爐門(mén)電控系統(tǒng)構(gòu)停止動(dòng)作。
【文檔編號(hào)】F27D19/00GK103512378SQ201310486517
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】曾世林, 賈艷樺, 農(nóng)韋健, 蘇繼才, 黃祖誠(chéng), 黃積福, 陳忠健, 趙洪洋 申請(qǐng)人:廣西鐵合金有限責(zé)任公司, 廣西來(lái)賓銘鴻發(fā)電有限公司