本实用新型涉及冶金设备技术领域，特别涉及一种高炉机前富氧装置。
背景技术：
富氧鼓风是高炉强化冶炼的有效手段之一。近年来，国内外用富氧鼓风结合大量喷吹燃料作为降低焦比的主要措施，效果较为显著。
当高炉入炉风量不变时，鼓风含氧率增加1％，即相当于增加风量4.76％。根据钢铁厂的试验，可增产生铁3％左右。采用富氧鼓风，增加了风口的氧含量，有利于增大喷吹量。所以富氧结合喷吹，是获得稳产、高产和降低焦比的有效措施之一。
从氧气加入鼓风机的位置不同，分为机前富氧和机后富氧两种。
机后富氧，即在鼓风机出口至高炉之间的某个位置加入一定量的氧气，其中，机后富氧需要对氧气进行压缩，目前，基本是通过氧气压缩机对氧气进行加压，再将加压后的氧气与鼓风机输送的空气进行混合，由于氧气压缩机需要消耗大量能源，增加了设备投资及日常维护的费用，不但提高了生产成本，还造成了能源的浪费。
机前富氧，即氧气从鼓风机的吸风管送入吸风系统，与空气混合后经高炉鼓风机加压送至高炉。机前富氧所加入的氧气压力低，可以省去高价的氧压机，减少能量损耗，不足之处是运行中放风操作时会浪费氧气。并且，机前富氧需要严格控制混合后气体的富氧率，避免引发火灾等生产事故。
鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出一种高炉机前富氧装置以期解决现有技术存在的问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种高炉机前富氧装置，能够有效控制混合后气体的氧气含量，保证生产效率和生产安全。
为达到上述目的，本实用新型提出一种高炉机前富氧装置，其中，所述高炉机前富氧装置包括顺序串联连接的氧气输送管道、氧气混合器、氧含量检测仪和高炉鼓风机，所述氧气输送管道上安装有沿氧气输送的方向顺序设置的流量调节阀和切断阀，所述氧气混合器上连通有空气输送管道，所述高炉机前富氧装置还包括控制单元，所述氧含量检测仪和所述流量调节阀均与所述控制单元电连接。
如上所述的高炉机前富氧装置，其中，所述流量调节阀和所述切断阀之间还安装有氧气快切阀，所述氧气快切阀和所述高炉鼓风机均与所述控制单元电连接。
如上所述的高炉机前富氧装置，其中，所述高炉机前富氧装置还包括氮气输送管道，所述氮气输送管道与所述氧气输送管道相连通并设置在所述切断阀和所述氧气快切阀之间，所述氮气输送管道上设置有氮气快切阀，所述氮气快切阀与所述控制单元电连接。
如上所述的高炉机前富氧装置，其中，所述氮气输送管道内的气体压力大于所述氧气输送管道内的气体压力。
如上所述的高炉机前富氧装置，其中，所述氮气输送管道内的气体压力为0.8MPa。
如上所述的高炉机前富氧装置，其中，所述氧气输送管道上还设置有阻火器，所述阻火器设置在所述氮气输送管道和所述氧气快切阀之间。
如上所述的高炉机前富氧装置，其中，所述氧气输送管道的一端与所述氧气混合器相连，所述氧气输送管道的另一端连接有氧压机房，所述氧气输送管道上还设置有过滤器，所述过滤器安装在所述流量调节阀和所述氧气机房之间。
如上所述的高炉机前富氧装置，其中，所述氧气输送管道上还安装有氧气切断阀，所述氧气切断阀设置在所述氧压机房和所述过滤器之间，所述氧气切断阀与所述控制单元电连接。
如上所述的高炉机前富氧装置，其中，所述氧气输送管道上还设置有压力测试组件和氧气流量计，所述压力测试组件包括压力变送器和压力表，所述压力表和所述氧气流量计均与所述控制单元电连接。
如上所述的高炉机前富氧装置，其中，所述切断阀为电动切断阀，所述电动切断阀与所述控制单元电连接。
与现有技术相比，本实用新型具有以下特点和优点：
本实用新型提出的高炉机前富氧装置中氧含量检测仪用于检测经氧气混合器混合后管道内部混合气体中氧气浓度的大小，流量调节阀用于控制管道内部混合气体中氧气含量的大小；同时，氧含量检测仪与流量调节阀均与控制单元相连接，通过控制单元实现了氧气含量检测仪与流量调节阀的连锁，进而可以根据管道内部混合气体中氧气浓度调节流量调节阀的开度，保证管道内部混合气体中氧气浓度始终处于预定范围内。
本实用新型提出的高炉机前富氧装置中氧含量检测仪设置在氧气混合器和高炉鼓风机之间，即氧含量检测仪所检测的是进入高炉鼓风机之前的混合气体中的氧气浓度，根据检测结果及时调整流量调节阀的开度，保证进入高炉鼓风机之前的混合气体中的氧气浓度始终处于预定范围内，防止由于进入高炉鼓风机的混合气体中氧气浓度过高而引发火灾等安全事故，从而保证高炉鼓风机的安全运行。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本实用新型公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本实用新型的理解，并不是具体限定本实用新型各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本实用新型的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本实用新型。
图1为本实用新型提出的高炉机前富氧装置一实施方式的结构示意图；
图2为本实用新型提出的高炉机前富氧装置另一实施方式的结构示意图。
附图标记说明：
100、高炉机前富氧装置； 110、氧气输送管道；
111、流量调节阀； 112、切断阀；
113、氧气快切阀； 114、阻火器；
115、过滤器； 116、氧气切断阀；
117、压力测试组件； 118、氧气流量计；
120、氧气混合器； 130、氧含量检测仪；
140、高炉鼓风机； 150、空气输送管道；
160、氮气输送管道； 161、氮气快切阀；
170、氧压机房。
具体实施方式
结合附图和本实用新型具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本实用新型的细节。但是，在此描述的本实用新型的具体实施方式，仅用于解释本实用新型的目的，而不能以任何方式理解成是对本实用新型的限制。在本实用新型的教导下，技术人员可以构想基于本实用新型的任意可能的变形，这些都应被视为属于本实用新型的范围。
请参考图1、图2，本实用新型提出的高炉机前富氧装置100包括顺序串联连接的氧气输送管道110、氧气混合器120、氧含量检测仪130和高炉鼓风机140，氧气输送管道110上安装有沿氧气输送的方向顺序设置的流量调节阀111和切断阀112，氧气混合器120上连通有空气输送管道150，高炉机前富氧装置100还包括控制单元(图中未示出)，氧含量检测仪130、和流量调节阀111均与控制单元电连接。
本实用新型提出的高炉机前富氧装置100中氧含量检测仪130用于检测经氧气混合器120混合后管道内部混合气体中氧气浓度的大小，流量调节阀111用于控制管道内部混合气体中氧气含量的大小；同时，氧含量检测仪130与流量调节阀111均与控制单元相连接，通过控制单元实现了氧含量检测仪130与流量调节阀111的连锁，进而可以根据管道内部混合气体中氧气浓度调节流量调节阀111的开度，保证管道内部混合气体中氧气浓度始终处于预定范围内。具体的，当氧含量检测仪130检测到管道内混合气体中氧气含量偏低，即氧气输送管道110提供的氧气量低于实际需要的氧气时，开大流量调节阀111的开度增加氧气量；当氧含量检测仪130检测到管道内混合气体中氧气含量偏高，即氧气输送管道110提供的氧气量高于需要的氧气时，关小流量调节阀111开度降低氧气量。
本实用新型提出的高炉机前富氧装置100中氧含量检测仪130设置在氧气混合器120和高炉鼓风机140之间，即氧含量检测仪130所检测的是进入高炉鼓风机140之前的混合气体中的氧气浓度，根据检测结果及时调整流量调节阀111的开度，保证进入高炉鼓风机140之前的混合气体中的氧气浓度始终处于预定范围内，防止由于进入高炉鼓风机140的混合气体中氧气浓度过高而引发火灾等安全事故，从而保证高炉鼓风机140的安全运行。
本实用新型中，控制单元(图中未示出)可以采用现有技术，例如，控制单元可以为PLC控制器(可编程逻辑控制器)。
在本实用新型一个可选的例子中，流量调节阀111和切断阀112之间还安装有氧气快切阀113，高炉鼓风机140和氧气快切阀113均与控制单元电连接。当管道中混合气体的氧气含量过高或高炉鼓风机140出现故障时，氧气快切阀113能够及时切断氧气输送管道110，避免安全事故的发生。具体的，当氧含量检测仪130检测到的氧气浓度超过23.5％时，控制单元发出报警；当氧含量检测仪130检测到的氧气浓度达到24％时，控制单元需连锁关闭氧气快切阀113；当高炉鼓风机140紧急停机或者发生喘振时，控制单元也需要连锁关闭氧气快切阀113，起到保护系统的作用。
在一个可选的例子中，氧气快切阀113为气动快切阀。
进一步的，氧气快切阀113为气动蝶阀。
在本实用新型一个可选的例子中，氧气混合器120上的氧气接口与氧气输送管道110相连通，常压氧通过氧气输送管道110进入氧气混合器120后，与空气进行充分混合，然后利用高炉鼓风机140入口前的微负压进入高炉鼓风机140，从而实现高炉富氧。
在本实用新型一个可选的例子中，高炉机前富氧装置100还包括氮气输送管道160，氮气输送管道160与氧气输送管道110相连通并设置在切断阀112和氧气快切阀113之间，氮气输送管道160上设置有氮气快切阀161，氮气快切阀161与控制单元电连接。氮气输送管道160设置在切断阀112和氧气快切阀113之间，用于高炉鼓风机140停机后充入氮气，在高炉休风或风机停机期间，利用氮气将管道内的氧气置换排空，避免因氧气含量过高而引发的火灾等，进而保证整个管道和高炉鼓风机的安全；另外，高炉鼓风机140正常启动时，氮气快切阀161处于关闭状态，也应向氮气快切阀161后的氮气输送管道160内充入保护氮气。
在本实用新型一个可选的例子中，氮气输送管道160内的气体压力大于氧气输送管道110内的气体压力，以达到气封的效果。
在一个可选的例子中，氮气输送管道160内的氮气的压力为0.8MPa。
进一步的，氧气输送管道110内输送的为压力小于0.8MPa的低压氧气。
在一个可选的例子中，空气输送管道内的空气的压力为0.05MPa。
在本实用新型一个可选的例子中，氧气输送管道110上还设置有阻火器114，阻火器114设置在氮气输送管道160和氧气快切阀113之间，进一步保证氧气输送管道110的安全。
在本实用新型一个可选的例子中，氧气输送管道110的一端与氧气混合器120相连，氧气输送管道110的另一端连接有氧压机房170，氧气输送管道110上还设置有过滤器115，过滤器115安装在流量调节阀111和氧压机房170之间。过滤器115用于去除气体中的杂质，使气体纯净。
在本实用新型一个可选的例子中，氧气输送管道110上还安装有氧气切断阀116，氧气切断阀116设置在氧压机房170和过滤器115之间，氧气切断阀116与控制单元电连接。当氧气快切阀113全闭时，控制单元向氧气切断阀116发出电信号，氧气切断阀116可以在3～4分钟内将供氧系统切断(即切断氧压机房170和氧气输送管道110之间的连通)，进一步保证生产安全。
在本实用新型一个可选的例子中，氧气输送管道110上还设置有压力测试组件117和氧气流量计118，压力测试组件117包括压力变送器和压力表，压力表和氧气流量计118均与控制单元电连接。其中，压力测试组件117用于实时测量氧气输送管道110内的气体压力，控制单元可以根据氧气输送管道110内的气体压力调整流量调节阀111的开度。氧气流量计118用于实时记录氧气输送管道110中气体的流量大小，氧气流量计118最大流量为13000Nm3/h(标立方)，常规流量为8000-13000Nm3/h(标立方)。
在本实用新型一个可选的例子中，切断阀112为电动切断阀并与控制单元电连接。
在一个可选的例子中，切断阀112为电动闸阀。
在本实用新型一个可选的例子中，当发生事故时，如高炉鼓风机140紧急停机时，控制单元收到高炉鼓风机140的停机电信号后向氧气快切阀113(也称危急遮断阀)发送关闭的电信号，氧气快切阀113迅速关闭；当氧气快切阀113完全关闭后，控制单元向切断阀112发出电信号，切断阀112在3-4分钟可完全将供氧系统切断。并且，当氧气快切阀113完全关闭时，控制单元向氮气快切阀161发送电信号，氮气快切阀161打开，氮气立即送入。在上述过程中，由于切断阀112动作较慢，其全闭过程的三分钟内，残余的局部氧气可以排掉。氮气同时流进高炉鼓风机140的吸风管内，将高炉鼓风机140吸风管内的富氧空气稀释。切断阀112全闭时，氮气即停止送入。在氧气快切阀113和切断阀112之间由氮气密封，这样，即能防止氧气泄露，又能防止机组逆流所引起的事故。另外，当高炉鼓风机140紧急停机或者发生喘振时，氮气快切阀161打开，高压氮气充入，排出管道内部的氧气同时阻止低压氧气的进入，起到保护系统的作用。
在本实用新型另一个可选的例子中，切断阀112也可以为手动切断阀，需要是通过收到关闭切断阀112。
本实用新型提出的高炉机前富氧装置100能够增加鼓风中的氧气含量，以此来增加鼓风量和燃烧温度，最终提高生产效率。采用本实用新型提出的高炉机前富氧装置100可以最大限度地以廉价的动力煤粉代替冶金焦，是提高高炉、转炉流程生命力和竞争力的关键技术,并能有效延长高炉使用寿命,从而获的良好的经济效益。在富氧鼓风时,由于在风口前燃烧单位碳量所需的风量和产生的煤气量减少,因而可以提高冶炼强度,在焦比变化不大的情况下,可以提高高炉利用系数。按富氧1％计算,理论上高炉富氧后可提高产量4.76％。
针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本实用新型进行解释，以便于能够更好地理解本实用新型，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本实用新型的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。