专利名称：冶金高炉煤粉喷枪堵塞自动监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于大型冶金高炉煤粉喷枪堵塞自动监控系统，归属于C21B3/00类或G05G21/00类。
背景技术：
为了降低冶金高炉炼铁焦比及提高其它技术经济指标，在高炉冶炼过程中向高炉炉内喷吹煤粉的工艺及采用相应的喷吹设备是目前国内外高炉降低炼铁成本的重要手段，但向高炉炉内喷吹煤粉过程中煤粉喷枪容易堵塞是喷煤作业中最常出现的问题之一，如果不及时处理，将严重制约喷煤水平的提高并影响各风口喷吹的均匀性，并对高炉炉况的稳定构成大的影响。目前国内对解决煤粉喷枪堵塞问题大多依靠人工观察并人工进行疏通。如何检测到喷枪堵塞并输出信号是煤粉喷枪堵塞实现自动监控的关键之一，也是目前国内大多数钢铁冶金企业尚未较好解决的问题。
在本发明之前有如下几种可以检测煤粉喷枪被堵情况的方法①温度检测方法在正常煤粉喷吹情况下，被堵塞的煤粉喷枪管壁温度相对低于正常的煤粉喷枪的管壁温度，在分配器出口，正常煤粉喷枪的管壁温度通常在50～90℃之间，而堵塞时间较长的煤粉喷枪的管壁温度通常在45℃以下。如果在分配器后各喷煤枪的管壁上安装贴壁测温热电阻或热电偶，将检测到的各喷煤枪的管壁温度传送到高炉主控室，根据各喷煤枪管壁温度的变化就可判断出具体的被堵塞的喷煤枪的编号。采用这种检测方法需要布置较多的电缆线，而且信号反应比较迟钝，且受气候影响较大，温度信号不准，不够简便直观。首钢的冶金高炉采用过此类技术。
②光电检测方法即在冶金高炉煤粉喷吹系统的每个风口窥视镜后安装一套煤粉喷枪堵塞探测器，这种探测器有一段采光用的采光小管，此采光小管的前端安装了一块小透镜。在探侧器内装有一光敏电阻，将探测器的采光小管对准煤粉喷枪前的风口区域。当煤粉喷枪正常喷煤时，探测器感应到的光线较暗，光敏电阻阻值较大；当煤粉喷枪堵塞时，煤粉喷枪的前端无煤粉喷出而就变得明亮，探测器感应到的光线较亮，光敏电阻阻值变小。再将这种感光信号经过处理后送到冶金高炉主控室可以显示出此冶金高炉各个风口煤粉喷吹的实时状态。这种方式的最大优点是反应快捷，而不足之处是这种装置必须采用较大的视孔大盖板，窥视装置又容易受到窥视装置堵塞的影响。而我国冶金高炉设计的视孔装置通常较小，同时这套探测器需要在风口窥视装置后布置多根电缆，电缆及探测器本身极易因更换送风装置、处理喷枪等现场作业而损坏，难以在现有条件下应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一套能直观又可靠地远程监测各煤粉喷枪堵塞与否及能疏通被堵塞煤粉喷枪的冶金高炉煤粉喷枪堵塞自动监控系统。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是本技术方案由如下几部份组成①吹扫装置在分配器出口布置有N根(N≥1)煤粉喷吹支管。在分配器出口的每一根喷吹支管的管路上安装了喷煤手动球阀和喷煤气动球阀，在吹扫压缩空气环形管上联接有N(N≥1)根吹扫支管，在每根吹扫支管上又连接了吹扫手动球阀与吹扫气动球阀，同时在安装吹扫手动球阀与吹扫气动球阀的管路上安装了一个手动排污阀，厚壁三通连接吹扫气动球阀、喷枪气动球阀及煤粉喷管，而且同一喷煤支管上的吹扫气动球阀与喷煤气动球阀相互联锁，即只有当某一气动球阀关闭一定时间后才能开启另一气动球阀。开启喷煤气动球阀可以使从分配器来的煤粉经煤粉喷管喷入高炉炉内，作为冶金高炉燃料。当喷煤支管被煤粉堵塞后，首先关闭喷煤气动球阀一定时间后再开启吹扫气动球阀，压缩空气由压缩空气环形管经吹扫支管及吹扫气动球阀进入喷煤支管对喷煤支管进行吹扫。为保证吹扫压力及各气动球阀(即阀门)的使用寿命，在某一喷煤支管吹扫完成后停顿一定时间后再进行下一支喷煤支管的吹扫。每支喷煤支管的喷吹有“自动”和“手动”两种控制方式，并对每一吹扫气动球阀与喷煤气动球阀可显示“开”、“关”、“故障”三种状态。
②检测装置在吹扫用的压缩空气环形管上安装了爆破压力控制器及吹扫压力检测装置，它们均为已有技术。在分配器的顶部安装了分配器压力检测装置，亦为已有技术，在输煤主管的外圆安装了电伴热装置及保温层，同时在输煤主管旁侧安装了表面侧温热电偶，它为已有技术，用以检测输煤主管的温度，并根据温度变化可自动加热输煤主管以保证输煤主管中输送煤粉的温度，防止煤粉因降温返潮造成堵塞，另外在混合器前输送煤粉的压缩空气管上安装了压缩空气流量检测装置。
③监控装置在高炉主控室有一台通过服务器与喷煤主控室联网的计算机(如联想计算机)，煤粉喷枪堵塞自动监控系统也同时利用了这台计算机，并用信号线与控制线将计算机或PLC柜同吹扫气动球阀、喷煤气动球阀相联。通过相应的操作程序与画面可实现对煤粉喷枪堵塞的自动监控。
采用如上技术方案所提供的冶金高炉煤粉喷枪堵塞自动监控系统与现有技术相比，其有益效果在于①有利于提高喷煤量该系统不仅能检测到被堵塞的喷枪，而且能周期地自动疏通被堵塞的喷枪，大大提高了高炉喷煤时实际喷煤枪的支数，喷煤量可以得到较大提高。
②有利于改善高炉喷煤的均匀性由于被堵塞的喷枪能及时得到疏通，避免了多支乃至成片的喷枪长期堵塞，改善了高炉喷煤的均匀性，减少了喷煤不均匀给高炉带来的不利影响；③有利于延长喷枪的使用寿命由于该系统能及时发现与处理被堵塞的喷枪，喷枪的使用寿命由原来的一个月左右提高到2～3个月，甚至更长；④减轻操作人员劳动强度不仅减少了人工清枪数量，而且提高了作业人员清枪的针对性，节省了不必要的循环检查。
⑤有利于加强喷吹煤粉过程的监控该监控系统的记录功能可自动显示被堵塞的枪号位置与被堵塞时间、球阀工作状态的好坏、关键参数的变化情况，便于作业人员对喷吹煤粉过程进行详细的监控并及时总结经验，从而采取相应的措施。
图1为本发明所述冶金高炉煤粉喷枪堵塞自动监控系统的结构布局示意图，亦为本发明的说明书摘要附图。
图2为本发明所述冶金高炉煤粉喷枪堵塞自动监控系统的28支煤粉喷枪监控画面上显示的工作状况示意图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步的详细描述。
所述冶金高炉煤粉喷枪堵塞自动监控系统由分配器1、喷煤手动球阀2或21、喷煤气动球阀3或31、厚壁三通4或41、吹扫气动球阀5或51、吹扫手动球阀6或61、手动排污阀7或71、吹扫支管8或81、手动球阀9或91或92、吹扫压力检测装置10、吹扫压缩空气环形管11、爆破压力控制器12、分配器压力检测装置13、支架14、表面测温热电偶15、喷煤支管16或16′、输煤主管17、计算机18及相应的连接线组成，这些连接线中包含信号线、控制线。以分配器1的轴线为中心线，喷煤手动球阀2或21、喷煤气动球阀3或31、厚壁三通4或41、吹扫气动球阀5或51、吹扫手动球阀6或61、手动排污阀7或71、吹扫支管8或81、喷煤支管16或16′在分配器1的四周分布，这种分布最佳为均匀分布。由喷煤手动球阀2(或21)、喷煤气动球阀3(或31)、厚壁三通4(或41)、吹扫气动球阀5(或51)、吹扫手动球阀6(或61)、手动排污阀7(或71)、吹扫支管8(或81)及喷煤支管16(或16′)组成一根喷吹煤粉用的煤粉喷枪，而分配器1及安装在其上的手动球阀91或分配器压力检测装置13、吹扫压缩空气环形管11及安装在其上的手动球阀9或91或吹扫压力检测装置10或爆破压力控制器12为各根煤粉喷枪所共用。图1所示为对称布置于分配器1四周的号煤粉喷枪与 号煤粉喷枪的结构布局示意图。分配器1的下端连接输煤主管17的一端，输煤主管17的另一端接入喷煤车间的煤粉输出管口，在输煤主管17的前端还有混合器及流量检测装置，为了检测输煤主管17的表面温度，输煤主管17上安装有表面测温热电偶15，表面测温热电偶15与计算机18或PLC柜之间用连接线相连。表面测温热电偶15为市场可买产品，如RTD4AL型热电偶，目的在于可根据输煤主管17表面温度的变化情况自动加热输煤主管17，防止因输煤主管17降温使煤粉返潮造成煤粉堵塞。在分配器1上加工有N(N≥1的整数)个煤粉出口，在分配器1的每个煤粉出口上安装了一支喷煤分管(在附图1中画出了两支喷煤分管)，分配器1中充满了煤粉与输送煤粉用的压缩空气。喷煤手动球阀2或21的一头与分配器1的煤粉出口相固连(如焊接)，喷煤手动球阀2或21的另一头联接喷煤气动球阀3或31的一端，喷煤气动球阀3或31的另一端与厚壁三通4或41的一叉头相联接。在一般情况下，喷煤手动球阀2或21是常开的。在分配器1的顶部安装有手动球阀91，手动球阀91的一头联接分配器压力检测装置13，分配器压力检测装置13与计算机18或PLC柜之间用连接线相连，可将分配器1的压力变化信号输送给计算机18。在一般状态下，手动球阀91是打开的，随时可以检测分配器1中的压力变化情况，当需维修分配器压力检测装置13时可以关闭手动球阀91。所述分配器压力检测装置13为市场可买产品，如C8YOO14系列产品。吹扫压缩空气环形管11绕分配器1装配，在吹扫压缩空气环形管11上开有N′(N′≥1的整数)个接口，吹扫压缩空气环形管11上的接口数N′等于分配器1上的煤粉出口数N。在每个接口上安装有吹扫支管8或81，吹扫支管8或81的一头联接吹扫手动球阀6或61的一端，吹扫手动球阀6或61的另一端联接吹扫气动球阀5或51的一头(在通常情况下吹扫手动球阀6或61是打开的)。吹扫气动球阀5或51的另一头与厚壁三通4或41的一叉头相联接，厚壁三通4或41的另一叉头联接喷煤支管16或16′的一端，喷煤支管16或16′的另一端伸至高炉风口。在吹扫气动球阀5或51与厚壁三通4或41的联接管上装有手动排污阀7或71，当吹扫支管8或81及吹扫手动球阀6或61、吹扫气动球阀5或51有污物时，可经手动排污阀7或71排出。在吹扫压缩空气环形管11上安装有手动球阀9，手动球阀9的一头联接吹扫压力检测装置10，通过吹扫压力检测装置10可随时检测到吹扫压缩空气环形管11中的压力变化，并将压力变化信号经信号线输送给计算机18或PLC柜，并通过吹扫压缩空气环形管11上的吹扫压力检测装置10检测到的压力信号来监测各喷枪堵塞与否。吹扫压力检测装置10与计算机18或PLC柜用连接线相连，吹扫压力检测装置10为市场可买产品，如EJA430A型智能式压力变送器。当需检修或维护吹扫压力检测装置10时可关闭手动球阀9。在吹扫压缩空气环形管11上装配有手动球阀92，手动球阀92的一头联接爆破压力控制器12，其中爆破压力控制器12为市场可买产品，如EYD16LX型防爆压力控制器。当需维修爆破压力控制器12时可关闭手动球阀92。安装爆破压力控制器12的目的在于控制吹扫压缩空气环形管11中的压缩空气的压力在规定范围内，并将爆破压力信号经信号线输送器计算机18或PLC柜，以勉出现安全事故。爆破压力控制器12与计算机18或PLC柜用连接线相连。附图2为在计算机18显示屏上显出的28根煤粉喷枪工作状况示意图，在每根煤粉喷枪上包括有喷煤气动球阀3或31及喷煤手动球阀2或21、吹扫气动球阀5或51及吹扫手动球阀6或61、吹扫支管8或81、喷煤支管16或16′、厚壁三通4或41。当喷吹煤粉工作正常时，喷煤气动球阀3或31打开(在显示屏上用绿色表示)，而吹扫气动球阀5或51关闭(在显示屏上用红色表示)。如果某一气动球阀3或31、5或51出现故障时，在显示屏上用黄色表示。当某根煤粉喷枪的喷吹煤粉工作不正常时，则计算机18经控制线先关闭喷煤气动球阀3或31一定时间，再经控制线打开吹扫气动球阀5或51，即喷煤气动球阀3或31及吹扫气动球阀5或51互为联锁，这样可避免吹扫压缩空气进入分配器1。从吹扫压缩空气环形管11中来的压缩空气经吹扫支管8或81将喷煤支管16或16′中的被堵煤粉吹出。每根煤粉喷枪的吹扫时间以30～50秒为宜，因吹扫时间过长会大幅度降低压风的系统压力，影响吹扫效果并浪费能源，而吹扫周期以1.0～1.5小时将所有28支煤粉喷枪吹扫一次为宜，因吹扫周期太短，喷煤气动球阀3或31、吹扫气动球阀5或51动作频繁，影响其使用寿命，吹扫周期太长则难以及时控制被堵塞的煤粉喷枪。为保证系统的吹扫压力，不能将多支煤粉喷枪同时打到手动吹扫位置。
实施时，照附图1或附图2将本发明所述冶金高炉煤粉喷枪堵塞自动监控系统装配好，并将该系统安置到支架14上，同时将高炉主控室内与喷煤主控室联网的计算机18或PLC柜同表面测温热电偶15、分配器压力检测装置13、吹扫压力检测装置10、爆破压力控制器12之间用连接线相联接，同时将与喷煤气动球阀3或31、吹扫气动球阀5或51相连接的信号线或控制线接入计算机18，经计算机18的显示屏可知道各气动球阀的“开”、“关”情况。如果喷吹煤粉情况正常，则喷煤手动球阀2或21、喷煤气动球阀3或31处于“打开”状态，计算机18的显示屏上显示出绿色，相应吹扫气动球阀5或51、吹扫手动球阀6或61处于“关闭’状态，计算机18的显示屏上显示出红色；如果喷吹煤粉情况不正常，工作在喷枪吹扫阶段，此时喷煤手动球阀2或21、喷煤气动球阀3或31处于“关闭”状态，计算机18的显示屏上显示出红色，而吹扫气动阀5或51、吹扫手动球阀6或61处于“打开”状态，计算机18的显示屏上显示出绿色；如果某组球阀出现故障，在计算机18的显示屏上显示出黄色。除此，对每一根煤粉喷枪的喷吹有自动与手动两种控制方式自动控制方式在计算机18的显示屏上用绿点表示，手动控制方式在计算机18的显示屏上用红点表示。
可以依据本发明所述冶金高炉煤粉喷枪堵塞自动监控系统提供的趋势曲线及计算机18提供的监控画面(如附图2所示的分配器监控画面)，高炉操作人员在喷煤主控室可以判断整个喷煤系统的工作状况，如判断出喷枪被堵塞的枪号与时间、煤粉的输送浓度及对风口与管道的磨损可能性等。该自动监控系统的计算机18与各根煤粉喷枪的喷煤气动球阀3或31、吹扫气动球阀5或51有信号线或控制线相联接，因而该自动监控系统对各气动球阀的运行是否正常可作出判断并给报警信号。报警信号使操作人员及时掌握与监控系统出现了故障的球阀，如球阀卡阻、开关失灵等。由于分配器压力检测装置13同计算机18相联接，从计算机18显示屏上显示的压力变化曲线就可以判断出具体堵塞的枪号与堵塞的时间。从计算机18显示屏上显示出的分配器喷吹压力与高炉热风压力的差压曲线可以判断出喷枪堵塞的整体状况，冶金高炉工况正常下如差压上升较大则该说明较多的喷枪堵塞，在监控画面上显示出有故障的煤粉喷枪的喷煤球阀以黄色表示。表面测温热电偶15可检测到输煤主管17的表面温度，从计算机18显示屏上显示的管温的趋向曲线可对喷吹煤粉的新旧程度及可喷性作出评估。
权利要求
1.一种冶金高炉煤粉喷枪堵塞自动监控系统，其特征在于它由分配器(1)、喷煤手动球阀(2、21)、喷煤气动球阀(3、31)、厚壁三通(4、41)、吹扫气动球阀(5、51)、吹扫手动球阀(6、61)、手动排污阀(7、71)、吹扫支管(8、81)、手动球阀(9、91、92)、吹扫压力检测装置(10)、吹扫压缩空气环形管(11)、爆破压力控制器(12)、分配器压力检测装置(13)、支架(14)、表面测温热电偶(15)、喷煤支管(16、16′)、输煤主管(17)、计算机(18)组成，喷煤手动球阀(2、21)、喷煤气动球阀(3、31)、厚壁三通(4、41)、吹扫气动球阀(5、51)、吹扫手动球阀(6、61)、手动排污阀(7、71)、吹扫支管(8、81)、喷煤支管(16、16′)在分配器(1)的四周分布，分配器(1)的下端连接输煤主管(17)的一端，输煤主管(17)上安装有表面测温热电偶(15)，表面测温热电偶(15)与计算机(18)相连，在分配器(1)上加工有N个煤粉出口，喷煤手动球阀(2、21)的一头与分配器(1)的煤粉出口相固连，煤喷手动球阀(2、21)的另一头联接喷煤气动球阀(3、31)的一端，喷煤气动球阀(3、31)的另一端与厚壁三通(4、41)的一叉头相联接；在分配器(1)的顶部安装有手动球阀(91)，手动球阀(91)的一头联接分配器压力检测装置(13)，分配器压力检测装置(13)与计算机(18)相连；吹扫压缩空气环形管(11)绕分配器(1)装配，吹扫压缩空气环形管(11)上开有N′个接口，在每个接口上安装有吹扫支管(8、81)，吹扫支管(8、81)的一头联接吹扫手动球阀(6、61)的一端，吹扫手动球阀(6、61)的另一端联接吹扫气动球阀(5、51)的一头，吹扫气动球阀(5、51)的另一头与厚壁三通(4、41)的一叉头相联接，厚壁三通(4、41)的另一叉头联接喷煤支管(16、16′)的一端，喷煤支管(16、16′)的另一端伸至高炉风口；在吹扫气动球阀(5、51)与厚壁三通(4、41)的联接管上装有手动排污阀(7、71)；在吹扫压缩空气环形管(11)上安装有手动球阀(9)，手动球阀(9)的一头联接吹扫压力检测装置(10)，吹扫压力检测装置(10)与计算机(18)相连，吹扫压缩空气环形管(11)上装配有手动球阀(92)，手动球阀(92)的一头联接爆破压力控制器(12)，爆破压力控制器(12)与计算机(18)相连。
2.一种根据权利要求1所述的冶金高炉煤粉喷枪堵塞自动监控系统，其特征在于吹扫压缩空气环形管(11)上的接口数N′等于分配器(1)上的煤粉出口数N。
全文摘要
本发明公开了一种冶金高炉煤粉喷枪堵塞自动监控系统，由分配器1、喷煤手动球阀2或21、喷煤气动球阀3或31、吹扫气动球阀5或51、吹扫手动球阀6或61、吹扫压缩空气环形管11及其安装的吹扫压力检测装置10、输煤主管17、喷煤支管16或16′、计算机18或PLC柜等组成。在向高炉风口内喷吹煤粉时，先关闭吹扫气动球阀5或51，打开喷煤气动球阀3或31；喷煤支管16或16′被堵塞时，先关闭喷煤气动球阀3或31一定时间后再打开吹扫气动球阀5或51让从吹扫支管8或81来的压缩空气将喷煤支管16或16′中的被堵塞煤粉吹除，此时在计算机18的显示屏上显示出各球阀的“开”、“关”状态，并根据吹扫压力等参数的监控曲线可以远程监控各根煤粉喷枪的堵塞与否。这套监控系统特别适合于对冶金高炉被堵塞煤粉喷枪的监控，效果明显。
文档编号G05B15/02GK1908192SQ20051003198
公开日2007年2月7日 申请日期2005年8月4日 优先权日2005年8月4日
发明者梁南山 申请人:湖南华菱涟源钢铁有限公司