燃气喷吹布气装置及其控制方法与流程

本申请涉及烧结设备技术领域，具体而言，涉及一种燃气喷吹布气装置及其控制方法。

背景技术：

烧结工艺是炼铁流程中的一个关键环节，其原理是将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，烧结成块，从而送往高炉进行下一步工序。

为了降低高炉炼铁的焦比和冶炼成本，高炉对烧结矿料的要求往往是高强度和高还原性。因此，烧结过程中一般需要在烧结料面喷吹燃料，以提高烧结矿料的强度和还原性。

烧结料面气体燃料喷吹技术，其原理是通过喷吹装置在点火炉后一段距离的烧结机台车上方喷吹稀释到可燃浓度下限以下的气体燃料，使其在烧结料层内燃烧供热。喷吹管排位于烧结机台车上方，喷吹管排喷出的燃气在喷吹罩内与空气混合，形成设计要求浓度的混合性气体，进入烧结料层内部辅助烧结。

现有技术下的燃气喷吹装置，由于烧结机工况多方面因素导致的罩内料面负压值频繁波动，极易造成料面负压值与喷吹管排高度不成匹配，故在长期生产中存在以下两个问题：

1.料面负压过高：喷出的煤气刚出喷孔就会被过高的料面负压吸入料层，没有足够的时间与罩内大气混合稀释，从而造成进入料层内的煤气浓度不是设计浓度且极不均匀，进而造成煤气在料层内不可控多位置燃烧，这样不但会影响煤气喷吹的辅助效果，而且会给烧结成品矿质量带来负面影响；

2.料面负压过低：喷出的煤气会由于没有足够的下吸力将其拉住而四散逃逸，不但不能在罩内形成稳定有序的流场，反而会因为容易造成煤气外溢或煤气富集爆炸事故而大幅降低生产安全系数。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种燃气喷吹布气装置，辅助效果好，安全系数高。

本申请的另一个目的在于提供一种燃气喷吹布气控制方法，合理利用燃气，保证矿料烧结效果，实现稳定、可靠、安全生产，节约能源。

本申请是通过下述技术方案实现的：

燃气喷吹布气装置，应用于点火炉之后和烧结机台车上方，燃气喷吹布气装置包括：

喷吹罩，喷吹罩的内部具有喷吹空间；

喷吹分岔管，喷吹分岔管的一端用于与气源相连，喷吹分岔管的另一端具有多个岔管；

多层喷吹管排，分别与多个岔管一一对应，多层喷吹管排沿z向间隔分布，每层喷吹管排与一个岔管通过流量控制阀连接；

料面负压检测仪，设置于喷吹罩的上游，用于检测待进入喷吹罩的烧结机台车的烧结矿料的料面负压；以及

控制系统，控制系统与料面负压检测仪、流量控制阀电连接，控制系统用于响应于料面负压检测仪检测的料面负压值控制流量控制阀工作，以实现至少一层喷吹管排朝向烧结机台车的烧结矿料的料面喷吹燃气。

该燃气喷吹布气装置，能够根据实时工况的料面负压值，自适应切换不同高度的喷吹管排，燃气不会出现刚一喷出就被料面吸走的情况，燃气有足够的时间与喷吹罩内大气混合均匀并稀释至设计浓度，从而确保了良好的辅助效果；同时，燃气不会出现抽力不够四处逃逸的情况，燃气在喷吹罩内能够形成稳定向下的流场，从而确保了较高的系统生产安全系数。该燃气喷吹布气装置，能够有效调节喷吹高度使其与实时料面负压相匹配，以达到使燃气喷吹辅助烧结生产线稳产、顺产、安全生产的目的，节约能源。

可选地，每层喷吹管排包括沿y向间隔分布且连通的多个喷吹管，每个喷吹管沿x向延伸，烧结机台车沿x向行进。

在上述实施方式中，多个喷吹管的设置，保证与料面具有较大的喷吹面积，以使燃气与料面接触均匀，矿料烧结均匀。

可选地，每个喷吹管设置有沿x向间隔分布的多个喷吹孔。

在上述实施方式中，多个喷吹孔的设置，以便于在x向实现燃气的均匀喷吹，保证燃气与料面均匀接触，使得矿料烧结均匀。

可选地，每层喷吹管排与对应的岔管通过喷吹支管相连，流量控制阀装置于喷吹支管与岔管的连接处。

在上述实施方式中，通过喷吹支管实现喷吹管排和岔管的连接，布置灵活，便于安装于拆卸。

可选地，每个流量控制阀包括流量控制驱动件、调节阀门，喷吹支管与岔管通过调节阀门连接，流量控制驱动件与控制系统电连接，流量控制驱动件用于控制调节阀门的开度。

在上述实施方式中，流量控制驱动件能够响应于控制系统的控制指令，控制调节阀门的开度，控制精度高，响应速度快。

可选地，相邻的两层喷吹管排之间的间距为25-35mm。

在上述实施方式中，间距的设置，保证每层喷吹管排喷出的燃气能够与喷吹罩内的大气充分混合。

可选地，多层喷吹管排与烧结机台车的烧结矿料的料面之间的间距为180-220mm。

在上述实施方式中，喷吹管排的设置高度，保证喷出的燃气能够充分混合后与矿料结合，以使矿料烧结均匀。

可选地，燃气喷吹布气装置包括三层喷吹管排，控制系统用于响应于料面负压检测仪检测的料面负压值控制三层喷吹管排中一者喷吹燃气。

在上述实施方式中，根据料面负压值控制喷吹管排中的一者喷吹燃气，合理分配燃气喷出高度，以使燃气混合均匀。

本申请还提供一种燃气喷吹布气控制方法，应用上述的燃气喷吹布气装置，控制方法包括：

检测待进入喷吹罩的烧结机台车的烧结矿料的料面负压，生成料面负压值；

控制系统响应并处理料面负压值，控制各流量控制阀的开度，使得多层喷吹管排中一者朝向烧结机台车的烧结矿喷吹燃气；

根据料面负压值的高低，位于不同高度的喷吹管排喷吹燃气，料面负压值的大小与喷吹燃气的喷吹管排的高度成反比。

该燃气喷吹布气控制方法，能够根据料面负压值选取适应高度的喷吹管排喷吹燃气，以便于燃气与大气混合均匀，合理利用能源，辅助效果好，安全性高。

本申请还提供了一种燃气喷吹布气控制方法，应用上述的燃气喷吹布气装置，控制方法包括：

检测烧结机台车的烧结矿料面的负压，生成料面负压值；

控制系统响应并处理料面负压值，控制各流量控制阀的开度，使得多层喷吹管排朝向烧结机台车的烧结矿喷吹燃气；

根据料面负压值的不同，多层喷吹管排的流量控制阀的开度不同。

该燃气喷吹布气控制方法，根据料面负压值，控制系统能够控制多层喷吹管排的流量控制阀的开度，以使得多层喷吹管排喷出的燃气混合均匀，合理利用能源，避免能源浪费。

本申请的附加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，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一实施例提供的燃气喷吹布气装置的设置位置图；

图2为本申请一实施例提供的燃气喷吹布气装置的结构示意图；

图3为图2的a-a处剖视图；

图4为本申请一实施例提供的燃气喷吹布气装置的流量控制驱动件的一种结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的燃气喷吹布气装置的一种控制方法的控制流程图；

图6为本申请一实施例提供的燃气喷吹布气装置的另一种控制方法的控制流程图。

图标：01-点火炉；02-烧结机台车；021-料面；100-燃气喷吹布气装置；10-喷吹罩；11-喷吹空间；12-第一开口；13-第二开口；20-喷吹分岔管；21-岔管；30、30a、30b、30c-喷吹管排；31-喷吹管；40-喷吹支管；50-流量控制阀；51-流量控制驱动件；511-缸体；512-推拉杆；513-活塞板；514-第一电磁阀；515-第二电磁阀；52-调节阀门；60-料面负压检测仪。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

现有技术中，在烧结机台车移动至喷吹罩内时，喷吹管排的高度固定，在烧结机台车的烧结矿料的料面负压值变化时，喷吹的燃气由于料面负压值的不同，其与空气的混合程度不同，从而影响烧结质量，辅助效果不佳，安全系数低。为了解决上述的问题及其他潜在问题，本申请提供一种燃气喷吹布气装置及其控制方法。

下面参考图描述根据本申请一方面实施例的燃气喷吹布气装置。

如图1-图4所示，根据本申请实施例的燃气喷吹布气装置100，应用于点火炉01之后和烧结机台车上方，该燃气喷吹布气装置100包括：喷吹罩10、喷吹分岔管20、多层喷吹管排30、料面负压检测仪60及控制系统。

具体而言，如图1、图2和图3所示，喷吹罩10的内部具有喷吹空间11，烧结机台车02经由点火炉01后进入喷吹空间11内，以在喷吹空间11与燃气混合烧结。如图3所示，喷吹分岔管20的一端用于与气源相连，喷吹分岔管20的另一端具有多个岔管21，喷吹分岔管20用于实现燃气的分流。多层喷吹管排30分别与多个岔管21一一对应，多层喷吹管排30沿z向间隔分布，每层喷吹管排30与一个岔管21通过流量控制阀50连接，以实现不同高度喷吹燃气。料面负压检测仪60设置于喷吹罩10的上游，用于检测待进入喷吹罩10的烧结机台车02的烧结矿料的料面负压。控制系统与料面负压检测仪60、流量控制阀50电连接，控制系统能够响应于料面负压检测仪60检测的料面负压值，并处理数据生成控制信号，控制流量控制阀50工作，以实现至少一层喷吹管排30朝向烧结机台车02的烧结矿料的料面喷吹燃气。

该燃气喷吹布气装置100，能够根据实时工况的料面负压值，自适应切换不同高度的喷吹管排30，燃气不会出现刚一喷出就被料面吸走的情况，燃气有足够的时间与喷吹罩10内大气混合均匀并稀释至设计浓度，从而确保了良好的辅助效果；同时，燃气不会出现抽力不够四处逃逸的情况，燃气在喷吹罩10内能够形成稳定向下的流场，从而确保了较高的系统生产安全系数。该燃气喷吹布气装置100，能够有效调节喷吹高度使其与实时料面负压相匹配，以达到使燃气喷吹辅助烧结生产线稳产、顺产、安全生产的目的，节约能源。

需要指出的是，本申请提及的方向为图1、图2和图3中所示的方向坐标，定义烧结机台车02为长方体结构，烧结机台车02的行进方向为烧结机台车02的长度方向，也即x向；烧结机台车02的宽度方向为y向，烧结机台车02的高度方向为z向。

如图1和图2所示，燃气喷吹布气装置100设置于点火炉01的下游，料面负压检测仪60设置于喷吹罩10的上游，可以设置于点火炉01的出口处，以检测驶出点火炉01的烧结机台车02的料面负压，从而便于控制系统根据料面负压检测仪60检测的料面负压值计算数据，以生成控制信号，来控制多层喷吹管排30的流量控制阀50的开度。料面负压检测仪60包括取压管和压力变送器，取压管通过支架固定于点火炉01的出口端，压力变送器安装在点火炉01的炉膛外，压力变送器与控制系统电连接，以将检测到的料面负压值发送至控制系统。

在本申请的一实施例中，喷吹罩10扣设于地面上，如图2所示，喷吹罩10包括沿x向相对的第一开口12和第二开口13，烧结机台车02从第一开口12进入喷吹罩10，并从第二开口13驶出喷吹罩10。喷吹罩10与烧结机台车02之间的间隙较小，当烧结机台车02处于喷吹罩10内时，能够保证喷吹空间11内的大气与喷吹管排30喷出的燃气混合后不会外溢至喷吹罩10的外部。

在本申请的一实施例中，如图3所示，多层喷吹管排30设置于烧结机台车02的上方，每层喷吹管排30包括沿y向间隔分布且连通的多个喷吹管31，每个喷吹管31沿x向延伸，以适应沿x向行进的烧结机台车02，保证烧结机台车02在喷吹罩10内时，喷吹管31能够覆盖烧结机台车02。多个喷吹管31的设置，保证与料面具有较大的喷吹面积，以使燃气与料面接触均匀，矿料烧结均匀。

在本申请的一实施例中，每个喷吹管31设置有沿x向间隔分布的多个喷吹孔(图中未示出)，喷吹孔朝向烧结机台车02的烧结矿料的料面设置，以便于喷吹管排30喷出的燃气能够与空气混合后，被烧结机台车02的烧结矿吸收，以供烧结矿燃烧。每个喷吹孔的直径均相同，以保证喷出的燃气的流量相同。多个喷吹孔的设置，以便于在x向实现燃气的均匀喷吹，保证燃气与料面均匀接触，使得矿料烧结均匀。

可选地，喷吹孔的直径可以为1.8-2.2mm，以保证喷出的燃气具有一定的流速，并且便于燃气的扩散。

在本申请的一实施例中，相邻的两层喷吹管排30之间的间距为25-35mm。该间距的设置，保证每层喷吹管排30喷出的燃气能够与喷吹罩10内的大气混合充分。可选地，相邻的两层喷吹管排30之间的间距为30mm。

在本申请的一实施例中，多层喷吹管排30与烧结机台车02的烧结矿料的料面021之间的间距为180-220mm，也即，位于最底层的喷吹管排30与烧结机台车02的烧结矿料的料面021之间的间距为180-220mm。喷吹管排30的设置高度，保证喷出的燃气能够充分混合后与矿料结合，以使矿料烧结均匀。

可选地，多层喷吹管排30与烧结机台车02的烧结矿料的料面021之间的间距为200mm。此高度位置，能够保证多层喷吹管排30中每层喷吹管排30喷出的燃气均能够与空气混合均匀，保证足够的混合时间。

在本申请的一实施例中，每层喷吹管排30与对应的岔管21通过喷吹支管40相连，流量控制阀50设置于喷吹支管40与岔管21的连接处。如图3所示，岔管21的端部与喷吹支管40的端部分别连接于流量控制阀50的进口和出口，岔管21内的燃气经由流量控制阀50进入喷吹支管40，然后再进入喷吹管排30。喷吹支管40与多个喷吹管31连通，燃气从喷吹支管40进入多个喷吹管31进行分流。通过喷吹支管40实现喷吹管排30和岔管21的连接，布置灵活，便于安装于拆卸。

如图3所示，每个流量控制阀50包括流量控制驱动件51、调节阀门52，喷吹支管40与岔管21通过调节阀门52连接，流量控制驱动件51与控制系统电连接，流量控制驱动件51用于控制调节阀门52的开度，以使喷吹管排30喷出不同流量的燃气，以使得燃气与喷吹罩10内的空气混合形成不同比例的燃气混合物。流量控制驱动件51能够响应于控制系统的控制指令，控制调节阀门52的开度，控制精度高，响应速度快。

流量控制驱动件51可以为任意适合的驱动件。

在一实施例中，流量控制驱动件51包括驱动电机，驱动电机与控制系统电连接。驱动电机工作能够控制调节阀门52的开度，从而改变喷吹管排30喷出的燃气的流量。

在另一实施例中，如图4所示，流量控制驱动件51包括驱动气缸，驱动气缸包括缸体511、推拉杆512、活塞板513、第一电磁阀514和第二电磁阀515。活塞板513将缸体511分隔为两个腔室，每个腔室连接一个气管，每个气管均与储气罐相连。第一电磁阀514和第二电磁阀515分别设置在两个气管上，第一电磁阀514和第二电磁阀515分别与控制系统电连接。活塞板513设置于阀体内，活塞板513连接于推拉杆512的一端，推拉杆512的另一端伸出缸体511并与调节阀门52相连。推拉杆512相对于缸体511移动，能够控制调节阀门52的开度。操作时，控制系统能够通过分别给第一电磁阀514和第二电磁阀515发送信号，控制活塞板513带动推拉杆512相对于缸体511移动，从而控制调节阀门52的开度，实现燃气的按比例混合式供气。

在本申请的一实施例中，燃气喷吹布气装置100包括三层喷吹管排30，控制系统用于响应于料面负压检测仪60检测的料面负压值控制三层喷吹管排30中一者喷吹燃气。根据料面负压值控制喷吹管排30中的一者喷吹燃气，合理分配燃气喷出高度，以使燃气混合均匀。

根据本申请的燃气喷吹布气控制方法可以为任意形式。

在本申请的一实施例中，该控制方法能够控制单排喷吹管排30喷吹燃气。该控制方法包括：

检测待进入喷吹罩10的烧结机台车02的烧结矿料的料面负压，生成料面负压值；

控制系统响应并处理料面负压值，控制各流量控制阀50的开度，使得多层喷吹管排30中一者朝向烧结机台车02的烧结矿喷吹燃气；

根据料面负压值的高低，位于不同高度的喷吹管排30喷吹燃气，料面负压值的大小与喷吹燃气的喷吹管排30的高度成反比。

该燃气喷吹布气控制方法，能够根据料面负压值选取适应高度的喷吹管排30喷吹燃气，以便于燃气与大气混合均匀，合理利用能源，辅助效果好，安全性高。

在本申请的另一实施例中，该控制方法能够控制多排喷吹管排30喷吹燃气。控制方法包括：

检测烧结机台车02的烧结矿料面021的负压，生成料面负压值；

控制系统响应并处理料面负压值，控制各流量控制阀50的开度，使得多层喷吹管排30朝向烧结机台车02的烧结矿喷吹燃气；

根据料面负压值的不同，多层喷吹管排30的流量控制阀50的开度不同。

该燃气喷吹布气控制方法，根据料面负压值，控制系统能够控制多层喷吹管排30的流量控制阀50的开度，以使得多层喷吹管排30喷出的燃气混合均匀，合理利用能源，避免能源浪费。

可选地，请参照图5所示，以三层喷吹管排30单排喷吹为例介绍燃气喷吹布气控制方法，具体如下：将料面负压值分为三个等级，分别为甲级、乙级及丙级，甲级对应料面负压值大于-30pa，乙级对应负压值-10～-30pa，丙级对应负压值小于-10pa。这里的大小是指负压值的绝对值大小，也即压强的绝对值大小。控制系统根据料面负压检测仪60检测到的料面负压值划分料面负压值等级，如料面负压值被判定为甲级，则此时控制系统控制位于最高层的喷吹管排30a对应的流量控制阀50的开度，使得燃气从最高层的喷吹管排30a内喷出进行辅助生产；如料面负压值被判定为乙级，此时控制系统控制位于中间层的喷吹管排30b对应的流量控制阀50的开度，使得燃气从位于中间层的喷吹管排30b内喷出进行辅助生产；如料面负压值被判定为丙级，此时控制系统控制位于最底层的喷吹管排30c对应的流量控制阀50的开度，使得燃气从位于最底层的喷吹管排30c内喷出进行辅助生产。

可选地，请参照图6所示，以三层喷吹管排30多排喷吹为例介绍燃气喷吹布气控制方法，具体如下：将料面负压值分为三个等级，分别为甲级、乙级及丙级，甲级对应料面负压值大于-30pa，乙级对应负压值-10～-30pa，丙级对应负压值小于-10pa。控制系统根据料面负压检测仪60检测到的料面负压值划分料面负压值等级，如料面负压值被判定为甲级，则此时控制系统控制位于最高层的喷吹管排30a、中间层的喷吹管排30b、最底层的喷吹管排30c以4:1:1的流量比例喷吹燃气，使得不同流量的燃气混合进行辅助生产；如料面负压值被判定为乙级，此时控制系统控制位于最高层的喷吹管排30a、中间层的喷吹管排30b、最底层的喷吹管排30c以1:4:1的流量比例喷吹燃气，使得不同流量的燃气混合进行辅助生产；如料面负压值被判定为丙级，此时控制系统控制位于最高层的喷吹管排30a、中间层的喷吹管排30b、最底层的喷吹管排30c以1:1:4的流量比例喷吹燃气，使得不同流量的燃气混合进行辅助生产。

根据本申请实施例的燃气喷吹布气装置100及其控制方法的有益效果为：

辅助效果好：由于料面负压与喷吹高度实施匹配，故燃气不会出现刚一喷出就被料面021吸走的情况，燃气有足够的时间与喷吹罩10内大气混合均匀并稀释至设计浓度，从而确保了良好的辅助效果。

安全系数高：由于料面负压值与喷吹高度实施匹配，故燃气不会出现抽力不够四处逃逸的情况，燃气在喷吹罩10内能够形成稳定向下的流场，从而确保了较高的系统生产安全系数。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。