工业窑炉控制方法及应用该方法的工业窑炉炉气净化系统与流程

本发明涉及工业窑炉的控制与炉气净化技术领域，具体而言，涉及一种工业窑炉控制方法及应用该方法的工业窑炉炉气净化系统。

背景技术：

工业窑炉在运行过程中往往会产生大量的高温炉气，无论是对这些炉气中的物质进行回收或对炉气进行排放，通常都需要对炉气进行除尘净化。现有的炉气除尘技术分干式除尘技术和湿式除尘技术，其中，采用干式除尘技术的除尘设备主要有旋风除尘器、电除尘器，烟气过滤器等，工业窑炉所排放的炉气在风机等设备的驱动下进入这些除尘设备进行除尘净化处理。由于烟气过滤器中使用有过滤元件(如金属滤芯、陶瓷滤芯、布袋等)，过滤元件的过滤介质的滤孔能够让气体通过并截留气体中的粉尘，因此，烟气过滤器对炉气进行过滤除尘一般能够达到较高的除尘效率。在烟气过滤器的运行过程中，滤出的粉尘会逐渐堆积在过滤元件的表面，一方面这些粉尘形成的滤饼能够进一步提高除尘效果，但同时也会降低单位时间内通过过滤元件的气流量，因此，每隔一段时就需要对过滤元件表面的粉尘进行清理。最常见的方式是通过反吹技术来清理过滤元件表面的粉尘。

工业窑炉运行过程中炉体内气压的稳定性对于除尘设备的稳定运行、特别是对烟气过滤器中过滤元件的渗透性能的影响明显，因此理想的状态是将工业窑炉炉体内气压的波动维持在一个较小的范围内。然而，对于冶炼用的电炉、转炉等需要间隙性排放产品(如炼钢电炉的产品是钢水)或炉渣的工业窑炉，在间隙性的排放产品或炉渣的操作过程中，随着产品或炉渣的排出而在炉体内形成的空位导致炉体内的气压会迅速的降低，这时，不仅容易导致工业窑炉外部的空气渗入炉体内造成安全隐患，同时也会影响除尘设备的正常运行。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种工业窑炉控制方法及应用该方法的工业窑炉炉气净化系统，以解决现有技术中工业窑炉炉体内气压下降导致工业窑炉外部空气渗入炉体内造成安全隐患以及影响除尘设备的正常运行的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种工业窑炉控制方法。该方法包括以下步骤：a、当判断工业窑炉炉体内气压损失达到或将会达到设定条件后，控制执行机构向工业窑炉炉体内注入气压损失补偿气体；b、当判断工业窑炉炉体气压损失得到控制后，控制执行机构停止向该工业窑炉炉体内注入气压损失补偿气体；其中，所述气压损失补偿气体为一种能够确保工业窑炉安全运行的气体；此外，所述步骤a和步骤b发生在该工业窑炉中的炉气被连续的排放和驱动至除尘装置进行除尘净化处理的过程中。

本发明的上述方法能够适时的通过控制执行机构向工业窑炉炉体内注入可确保工业窑炉安全运行的气压损失补偿气体，能够有效解决工业窑炉炉体内气压下降导致工业窑炉外部空气渗入炉体内造成安全隐患的问题，同时也能够降低工业窑炉炉体内气压下降对除尘装置正常运行的影响。

进一步地，所述气压损失补偿气体来源于所述除尘装置排出的已除尘气体，这样，就不会引入工业窑炉炉气外的其他气体，降低技术方案实施复杂程度和成本。当然，所述气压损失补偿气体也可以采用惰性气体或氮气。

进一步地，所述除尘装置为高温气体除尘装置从而使所述除尘装置排出的作为气压损失补偿气体的已除尘气体的温度相比于工业窑炉排气口排出的炉气温度的下降幅度在300℃、250℃、200℃、150℃或100℃以内。

由于高温气体除尘装置能够在炉气处于高温条件下对其进行除尘净化，确保作为气压损失补偿气体的已除尘气体的温度下降幅度较小，气压损失补偿气体可在小幅升温甚至不升温的条件下注入工业窑炉炉体内，这样就减小或取消对气压损失补偿气体进行加热的能量消耗。

进一步地，所述工业窑炉的炉气排气口依次连接除尘装置和风机，风机的排气口连接分流结构，该分流结构的其中一个分流输出端通过回流管连接工业窑炉上的气压损失补偿气体进气口，所述回流管上安装有通过控制器进行控制的控制阀，所述控制器与工业窑炉中的气压传感器信号连接，当气压传感器检测值小于或等于第一阈值时，控制器命令控制阀开启，当气压传感器检测值大于或等于第二阈值时，控制器命令控制阀关闭，其中，所述第一阈值≤第二阈值。

进一步地，所述工业窑炉为需要间隙性排放产品或炉渣的工业窑炉，例如电炉或转炉等；则所述步骤a至少被触发于工业窑炉排放或将要排放产品或炉渣时。

进一步地，对至少一种能够导致工业窑炉炉体内气压损失达到设定条件的工业窑炉运行操作进行预设，在启动预设的工业窑炉运行操作前或在启动预设的工业窑炉运行操作的同时，即控制执行机构向工业窑炉炉体内注入气压损失补偿气体。

由于预设了能够导致工业窑炉炉体内气压损失达到设定条件的工业窑炉运行操作，在启动预设的工业窑炉运行操作前或同时即控制执行机构向工业窑炉炉体内注入气压损失补偿气体，而不必等待检测到工业窑炉炉体内气压已经损失并达到设定程度后再控制执行机构，从而提前了向工业窑炉炉体内注入气压损失补偿气体的响应时间。

进一步地，若在启动预设的工业窑炉运行操作前即控制执行机构向工业窑炉炉体内注入气压损失补偿气体，则在工业窑炉与除尘装置之间的炉气输送通道上设置流量控制装置，当控制执行机构向工业窑炉炉体内注入气压损失补偿气体时，通过该流量控制装置将工业窑炉与除尘装置之间的炉气输送通道中的流量稳定在设定的范围内。

在启动预设的工业窑炉运行操作前即控制执行机构向工业窑炉炉体内注入气压损失补偿气体时往往会导致炉体内气压升高，但通过在工业窑炉与除尘装置之间的炉气输送通道上设置流量控制装置能够在炉体内气压升高的情况下维持进入除尘装置的气流量的相对稳定，确保除尘装置的稳定、正常运行。

为了实现前述目的，根据本发明的另一个方面，提供了一种应用上述方法的工业窑炉炉气净化系统。该系统包括用于与工业窑炉连接的除尘装置和风机，所述风机将从所述工业窑炉排气口排出的炉气驱动至除尘装置进行除尘净化处理，该工业窑炉炉气净化系统还包括用于与所述工业窑炉连接、可基于控制从而在向该工业窑炉炉体内注入气压损失补偿气体和停止向该工业窑炉炉体内注入气压损失补偿气体两种状态之间转换的执行机构。

作为上述工业窑炉炉气净化系统的一种具体实施方式，所述工业窑炉的排气口依次连接除尘装置和风机，风机的排气口连接分流结构，该分流结构的其中一个分流输出端通过回流管连接工业窑炉上的气压损失补偿气体进气口，所述回流管上安装有通过控制器进行控制的控制阀，所述控制器与工业窑炉中的气压传感器信号连接，该控制器用于当气压传感器检测值小于或等于第一阈值时命令控制阀开启、当气压传感器检测值大于或等于一个≥第一阈值的第二阈值时命令控制阀关闭。

进一步地，所述除尘装置为高温气体除尘装置从而使所述除尘装置排出的作为气压损失补偿气体的已除尘气体的温度相比于工业窑炉排气口排出的炉气温度的降低幅度在300℃、250℃、200℃、150℃或100℃以内。

上述工业窑炉炉气净化系统中，所述除尘装置可以为采用过滤元件的烟气过滤器。上述工业窑炉炉气净化系统中，所述工业窑炉具体可以为需要间隙性排放产品或炉渣的工业窑炉，例如电炉或转炉。此外，上述工业窑炉炉气净化系统中，在工业窑炉与除尘装置之间的炉气输送通道上还可以设置流量控制装置。

本发明的上述工业窑炉控制方法及应用该方法的工业窑炉炉气净化系统能够适时的通过控制执行机构向工业窑炉炉体内注入可确保工业窑炉安全运行的气压损失补偿气体，能够有效解决工业窑炉炉体内气压下降导致工业窑炉外部空气渗入炉体内造成安全隐患的问题，同时也能够降低工业窑炉炉体内气压下降对除尘装置正常运行的影响。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的工业窑炉炉气净化系统的一个实施例的示意图。

图2为本发明的工业窑炉控制方法的一个实施例的流程示意图。

图3为本发明的工业窑炉控制方法的一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：

本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。

此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

如图1所示，本发明实施例的工业窑炉炉气净化系统，包括用于与工业窑炉100连接的除尘装置210和风机220，所述风机220可将从所述工业窑炉100的排气口113排出的炉气驱动至除尘装置210进行除尘净化处理。

在上述实施例中，工业窑炉100的炉气排气口113依次连接除尘装置210和风机220，即风机220设置于除尘装置210之后。在其他的实施例中，风机220也可以设置在工业窑炉100与除尘装置210之间。

工业窑炉100具体为炼钢用的电炉110。如图1所示，该电炉110具有出钢口111和出渣口112，电炉110运行过程中将间隙性的从出钢口111和出渣口112排放钢液和炉渣。显然，本发明适用的工业窑炉100并不限于此电炉110。但是，本发明尤其适用于需要间歇性排放产品或炉渣的工业窑炉100。

为了确保对工业窑炉100排放的炉气的除尘效果，在上述实施例中，除尘装置210为一种采用过滤元件的烟气过滤器。并且，考虑到将使用该烟气过滤器排出的已除尘气体作为回用于工业窑炉100的气压损失补偿气体，而气压损失补偿气体在回用于工业窑炉100时其温度最好与工业窑炉100内的温度接近，否则可能会增大工业窑炉100的运行能耗，故烟气过滤器排出的已除尘气体的温度不宜过低，因此，该除尘装置210具体选用高温气体除尘装置。

一般而言，作为高温气体除尘装置的烟气过滤器的过滤元件应采用金属滤芯或陶瓷滤芯。在上述实施例中，烟气过滤器的过滤元件具体采用了由本发明的申请人研发、制造和销售的商品名称为“yt刚性膜”或商品名称为“yt柔性膜”的过滤元件产品。

“yt刚性膜”相比“yt柔性膜”更耐高温，但成本也较高。若过滤元件采用“yt刚性膜”，则烟气过滤器排出的作为气压损失补偿气体的已除尘气体的温度相比于工业窑炉100排气口排出的炉气温度的下降幅度能够控制在150℃以内，且已除尘气体中的含尘量可控制在10mg/nm³以下。

若过滤元件采用“yt柔性膜”，则烟气过滤器排出的作为气压损失补偿气体的已除尘气体的温度相比于工业窑炉100排气口排出的炉气温度的下降幅度能够控制在250℃左右，已除尘气体中的含尘量也可控制在10mg/nm³以下。

上述实施例的工业窑炉炉气净化系统中，所述风机220的排气口还有连接有分流结构，该分流结构的其中一个分流输出端通过回流管连接工业窑炉100上的气压损失补偿气体进气口，所述回流管上安装有通过控制器进行控制的控制阀230，所述控制器与工业窑炉100中的气压传感器250信号连接。

其中，所述分流结构具体可以采用一个t型三通管道，该三通管道的一端连接风机220的排气口、一端连接回流管的进气口，最后一端用于连接工业窑炉炉气净化系统之后的炉气接收处理设备，例如可利用炉气热量的余热锅炉。

工业窑炉100上的气压损失补偿气体进气口可以设置在工业窑炉100上任何合适的部位，其作用是将气压损失补偿气体导入工业窑炉100的炉体内。该实施例具体将气压损失补偿气体进气口设置在了工业窑炉100的排气口113的侧部，从而充分利用工业窑炉100上本来就有的开口。

气压传感器250为现有技术。与气压传感器250信号连接的控制器根据气压传感器250的气压传感器250的检测值控制控制阀230的启闭(为达到更精确的控制效果，还可以控制控制阀230的任意开度)的控制技术也是现有的，而具体的控制方式只需在控制器上设定相应的控制条件即可。

图2为上述实施例的工业窑炉炉气净化系统运行本发明的工业窑炉控制方法的流程示意图。如图2所示，该方法为包括如下步骤：

步骤s11，即检测炉体内气压。具体是指，通过气压传感器250检测工业窑炉100炉体内的气压，并将检测信号发送至控制器。

步骤s12，即判断是否≤第一阈值。具体是指，控制器根据接收到的气压传感器250的检测信号判断工业窑炉100炉体内的气压是否达到第一阈值以下，若是，则表明工业窑炉100炉体内气压损失已经达到了设定条件；若否，则表明工业窑炉100炉体内气压损失未达到了设定条件，继续检测炉体内气压。

步骤s13，即命令控制阀230开启。具体是指，当判断工业窑炉100炉体内气压损失已经达到了设定条件后，控制器命令控制阀230开启，这时，所述烟气过滤器排出的已除尘气体一部分从分流结构的一个分流输出端经回流管、控制阀230进入工业窑炉100上的气压损失补偿气体进气口，从而补偿工业窑炉100炉体内损失的气压。

步骤s14，即检测炉体内气压。具体是指，通过气压传感器250检测工业窑炉100炉体内的气压，并将检测信号发送至控制器。

步骤s15，即判断是否≥第二阈值。具体是指，控制器根据接收到的气压传感器250的检测信号判断工业窑炉100炉体内的气压是否达到第二阈值以上，若是，则表明工业窑炉100炉体内气压损失已经得到控制；若否，则表明工业窑炉100炉体内气压损失尚未得到控制，继续在控制阀230开启的条件下检测炉体内气压。

步骤s16，即命令控制阀230关闭。具体是指，当判断明工业窑炉100炉体内气压损失已经得到控制后，控制器命令控制阀230关闭，这时，所述烟气过滤器排出的已除尘气体将全部通过分流结构引向工业窑炉炉气净化系统之后的炉气接收处理设备。

需要指出的是，第一阈值和第二阈值的具体设定值应根据具体情况确定，一般而言，第一阈值可以设定为工业窑炉100正常运行时其炉体内气压的50％-80％(优选60％、70％)，第二阈值可以设定为工业窑炉100正常运行时其炉体内气压的90％-130％(优选100％、110％)。

上述实施例中，由于工业窑炉100具体为炼钢用的电炉110，且该电炉110运行过程中将间隙性的从出钢口111和出渣口112排放钢液和炉渣，而在间隙性的排放钢液或炉渣的操作过程中，随着钢液或炉渣的排出会在炉体内形成的空位导致炉体内的气压会迅速的降低，容易导致工业窑炉外部的空气渗入炉体内造成安全隐患，这种现象是该电炉110的特点。也就是说，当该电炉110间隙性的排放钢液或炉渣时必然会导致炉体内气压下降，因此，图2所示的控制方法至少会被触发于电炉110间隙性的排放钢液或炉渣时。

本发明另一个实施例的工业窑炉炉气净化系统在前一实施例的工业窑炉炉气净化系统的基础上，在工业窑炉100与除尘装置210之间的炉气输送通道上增设了流量控制装置240。流量控制装置240具体采用了现有的流量控制阀；此外，该实施例的工业窑炉炉气净化系统还在前一实施例的基础上改进了运行的工业窑炉控制方法。

由于电炉110间隙性排放钢液或炉渣时会导致炉体内气压迅速下降的情况是已知的，而前一实施例所采用的由控制器根据接收到的气压传感器250的检测信号进行判断后再命令控制阀230开启的方式并不能利用已知的情况预先做出响应，这样就在炉体气压降低至炉体气压恢复之间造成了一个不期望的延迟。

为了解决上述问题，提前向工业窑炉炉体内注入气压损失补偿气体的响应时间，本发明另一个实施例的工业窑炉炉气净化系统首先将电炉110间隙性排放钢液和炉渣的操作分别预设为能够导致工业窑炉炉体内气压损失达到设定条件的工业窑炉运行操作，并在启动预设的工业窑炉运行操作前，即控制执行机构向工业窑炉100炉体内注入气压损失补偿气体。

图3即为本发明另一个实施例的工业窑炉炉气净化系统运行本发明的工业窑炉控制方法的流程示意图。如图3所示，该方法为包括如下步骤：

步骤s21，即预设操作。具体是指，将电炉110间隙性排放钢液和炉渣的操作分别预设为能够导致工业窑炉炉体内气压损失达到设定条件的工业窑炉运行操作。

步骤s22，即判断是否将启动预设操作。具体是指，判断电炉110是否将进行排放钢液和炉渣操作。

步骤s23，即命令控制阀230开启。具体是指，当判断电炉110将进行排放钢液和炉渣操作后，控制器命令控制阀230开启，这时，所述烟气过滤器排出的已除尘气体一部分从分流结构的一个分流输出端经回流管、控制阀230进入电炉110上的气压损失补偿气体进气口，从而补偿电炉110炉体内将要损失的气压。

步骤s24a，即检测炉体内气压。具体是指，通过气压传感器250检测电炉110炉体内的气压，并将检测信号发送至控制器。

步骤s24b(与步骤s24a并列执行)，即启动流量控制。具体是指，启动流量控制装置240以稳定炉气流量，避免因电炉110炉体内提前进入气压损失补偿气体导致气压升高而引起炉气流量向上波动幅度超标。

步骤s25，即判断是否≥第三阈值。具体是指，控制器根据接收到的气压传感器250的检测信号判断电炉110炉体内的气压是否达到第三阈值以上，若是，则表明电炉110炉体内气压过高，将执行步骤s26a；若否，则执行步骤s26b。

步骤s26a，即命令控制阀230关闭。具体是指，当判断明电炉110炉体内内气压过高或气压损失已经得到控制后(通过步骤s27判断)，控制器命令控制阀230关闭，这时，所述烟气过滤器排出的已除尘气体将全部通过分流结构引向工业窑炉炉气净化系统之后的炉气接收处理设备。

步骤s26b，即判断预设操作是否完成。具体是指，判断电炉110进行的排放钢液和炉渣操作是否完成，若是，则执行步骤s27；若否，则返回步骤s24a。

步骤s27，即判断是否≥第二阈值。具体是指，控制器根据接收到的气压传感器250的检测信号判断电炉110炉体内的气压是否达到第二阈值以上，若是，则表明电炉110炉体内气压损失已经得到控制，应执行步骤s26a；若否，则表明电炉110炉体内气压损失尚未得到控制，继续在控制阀230开启的条件下检测炉体内气压，即应返回步骤s24a。

需要指出的是，第二阈值和第三阈值的具体设定值应根据具体情况确定，一般而言，第二阈值可以设定为工业窑炉100正常运行时其炉体内气压的90％-130％(优选100％、110％)，第三阈值可以设定为工业窑炉100正常运行时其炉体内气压的150％-200％。

由于预设了能够导致工业窑炉炉体内气压损失达到设定条件的工业窑炉运行操作，在启动预设的工业窑炉运行操作前(或同时)即控制执行机构向工业窑炉炉体内注入气压损失补偿气体，而不必等待检测到工业窑炉炉体内气压已经损失并达到设定程度后再控制执行机构，从而提前了向工业窑炉炉体内注入气压损失补偿气体的响应时间。

以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。