一种高炉料罐压力自动清堵取压装置及方法与流程

本发明属于冶金自动化仪表控制技术领域，内容涉及炼铁高炉料罐脏煤气取压检测系统，具体为一种高炉料罐压力自动清堵取压装置及方法。

背景技术：

高炉冶炼过程中，料罐作为中间储料仓不断地为高炉提供各种炉料，由于高炉内部存在高压，每向高炉内放一次炉料，都必须对料罐进行一次充压、泄压来平衡料罐内的压力。

在料罐装料过程中，一均充压阀、二均充压阀、下密阀处于关闭状态，泄压阀、上密阀处于打开状态，此时料罐内压力为零，料斗内的炉料通过打开上密阀进入料罐，当料罐装满后装料结束；充压过程，关闭上密阀、泄压阀，打开一均充压阀向料罐充入高炉半净煤气，料罐压力由零迅速上升，当料罐内的压力与炉顶的压力相等时，充压结束；下料过程，此时关闭一均充压阀，打开下密阀，料罐内的炉料通过下密阀进入高炉内部，当料罐内炉料放空后，下料结束；泄压过程，关闭下密阀，随后打开放散阀，将料罐内的气体排出，此时料罐内的压力迅速下降，当料罐压力降为零时，泄压结束，此时再次打开上密阀进入料罐装料过程。

以上如此周而复始的循环过程，极容易导致料罐内大量的粉尘粘附在料罐内壁和充泄压管道内，从而导致料罐脏煤气取压装置底部堵塞，因此为了预防料罐脏煤气取压装置堵塞，一般都在取样管路上装有恒流气体吹扫装置，对取压装置进行连续吹扫，来防止取压装置堵塞，而这种常规的检测方法仍然无法克服料罐内炉料粉尘等恶劣条件影响，仍会造成料罐脏煤气取压装置经常堵塞，此时就必须依靠人工带煤气清理疏通取压装置，由于料罐内充入的气体为高炉煤气或氮气，清理疏通取压装置存在煤气中毒、窒息的安全隐患，同时还存在故障处理不及时影响高炉正常上料，造成高炉减风甚至休风故障。

因此，高炉料灌压力取压装置经常堵塞，是仪表维护人员急需解决的技术难题

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对以上所述关于高炉料灌压力取压装置经常堵塞的技术问题，本发明提供了一种高炉料罐压力自动清堵取压装置及方法，解决了传统式料罐脏煤气取压装置经常堵塞，故障处理存在安全隐患以及处理时间滞后的技术难题。

本发明采用的技术方案如下：一种高炉料罐压力自动清堵取压装置及方法，所述装置具体包括脏煤气取压装置、气动清堵装置、取压、吹扫装置及计算机均压控制系统。

所述脏煤气取压装置包括脏煤气取压管、脏煤气取压短管、手动清堵球阀、取压导管、取压球阀。

所述脏煤气取压短管一端安装手动清堵球阀，另一端倾斜焊接在脏煤气取压管上，并使两管的中心线相交于a点，以利于在手动清堵球阀打开时，能够手动方式清理到脏煤气取压管底部的积灰，所述取压导管一端焊接在脏煤气取压短管上，另一端安装取压球阀，所述取压球阀主要用于连接取压、吹扫管路。

所述气动清堵装置包括气缸、气缸活塞、活塞杆、清堵探头、两位五通电磁阀、气嘴、气管、减压过滤器。

进一步地，所述两位五通电磁阀的出口a、b端分别通过气管与气动清堵装置的气嘴相连，两位五通电磁阀的入口p端与减压过滤器的出口端相连，所述减压过滤器的入口端接氮气源，所述活塞杆一端与气缸活塞相连，另一端与连接清堵探头，活塞杆与气缸的顶部密封，使气缸内的气体与脏煤气取压管内的煤气不相通。

进一步地，所述清堵探头由四个根不锈钢材质的钢钎分别焊接在圆盘四周组成，圆盘中间开孔，用于和所述活塞杆螺帽夹紧连接，所述清堵探头一方面有利于导通气体，另一方面为预防电磁阀、气缸故障状态清堵探头处于脏煤气取压装置底部时，仍可通过打开的手动清堵球阀，清理工具能够穿过四根钢钎的间隙到达脏煤气取压装置的底部，进行人工手动清堵。

所述减压过滤器主要功能是为两位五通电磁阀、气缸提供压力符合要求的纯净气体，所述两位五通电磁阀通过气管、气嘴与气缸相连，实现由电控转换为气动带动活塞、活塞杆、清堵探头运动，完成清堵任务。

进一步地，所述气动清堵装置中脏煤气取压管的一端通过螺栓与脏煤气取压装置相连接，所述脏煤气取压管的另一端焊接在料罐充泄压管道上，连接部位采用密封垫密封，以保证脏煤气取压装置内的带压煤气不泄露，两者组合构成自动清堵取压装置。

所述取压、吹扫装置包括料罐压力、恒流吹扫装置、取压、吹扫管路。

进一步地，所述取压、吹扫管路一端与脏煤气取压装置的取压球阀连接，另一端与料罐压力、恒流吹扫装置相连，所述恒流吹扫装置通过取压、吹扫管路连续不断的向脏煤气取压装置吹扫氮气，以防止取压装置堵塞，同时料罐压力实时检测出取压、吹扫管路内的压力参数。

所述计算机均压控制系统通过控制线路分别与两位五通电磁阀，一均充压阀，二均充压阀，泄压阀，炉顶压力，料罐压力，上密阀，下密阀相连接。

进一步地，所述一均充压阀、二均充压阀和泄压阀各有两套，主要用于向料罐内充压和泄压，正常情况下两套一备一用，所述一均充压阀主要向料罐内充入高炉半净煤气，所述二均充压阀主要向料罐内充入加压煤气或氮气，其主要作用是作为一均充压阀的备用或补充充压，泄压阀主要是将料罐内的气体排出；所述炉顶压力及料罐压力主要功能是将各自检测到的压力信号输入计算机均压控制系统；所述计算机均压控制系统根据运行程序发出指令，通过控制线路分别控制一均充压阀，二均充压阀，泄压阀，上密阀，下密阀开或关，来完成装料、下来过程，或者控制两位五通电磁阀完成清堵任务。

具体地，在料罐装料、下料过程中，料罐压力起着至关重要的作用，为了避免上密阀、下密阀单面受压打不开，全部与料罐压力联锁，当料罐压力为零时上密阀才允许开、关动作，当料罐压力与炉顶压力相等时，下密阀才允许开、关动作。

一种高炉料罐压力自动清堵取压方法，具体包括如下步骤：计算机均压控制系统分别将料罐压力与炉顶压力或大气压力作比较，在正常情况下，向料罐装料时泄压阀全开后，料罐内的气体瞬间排出，料罐压力检测信号瞬间降为零，与大气压相等，此时上密阀允许开、关动作，当上密阀打开后，料斗内的炉料经过上密阀进入料罐；下料时关闭上密阀及放散阀、放散阀，开始向料罐内充压，当一均充压阀、一均充压阀或二均充压阀、二均充压阀打开时，料罐压力由零瞬间上升至与炉顶压力相等，此时下密阀允许开、关动作，当下密阀打开后，料罐内的炉料经过下密阀进入炉内，完成一次下料过程。当料罐脏煤气取压装置堵塞时，在泄压阀打开10秒后，具体时间可以根据现场实测时间设定，料罐压力出现仍不回零状态时，或者一均充压阀或二均充压阀打开10秒后，此时间可以根据现场实测时间设定，料罐压力仍充不到与炉顶压力相等时，此时计算机均压控制系统自动判定为料罐脏煤气取压装置堵塞，立即向高炉料罐压力自动清堵装置发出清堵信号，此时两位五通电磁阀受计算机均压控制系统控制，向气缸两端交替供气，每交替供气一次，使气缸活塞带动活塞杆及清堵探头往返运动一次，自动完成对脏煤气取压管底部积灰的清理疏通，以保证料罐脏煤气取压装置畅通，提高料罐压力测量参数的准确性和可靠性，该方法最终实现料罐自动连续不断的装料、下料过程，提高了自动化控制能力，实现了高炉连续不断的生产。

具体地，由于料罐压力取压吹扫管路有恒流吹扫装置，当料罐脏煤气取压装置堵塞时，就会出现泄压阀打开后，料罐压力不回零，造成上密阀无法动作，导致无法装料，或者一均充压阀打开后，料罐压力无法瞬间达到与炉顶压力相等，造成下密阀无法动作，导致无法下料，此时就需要人为干预采用手动装料，影响高炉的上料速度，同时还必须及时对料罐脏煤气取压装置进行疏通。

本发明提供的技术方案，通过增加气动清堵装置及计算机均压控制系统，根据现场实际，设置泄压阀全开10秒后，料罐压力仍然不回零，此时计算机自动发出清堵信号，控制高炉料罐压力自动清堵取压装置的两位五通电磁阀打开，向气缸供气以推动活塞、活塞杆带动清堵探头自动清理脏煤气取压装置底部的积灰，以保证脏煤气取压装置畅通，最终实现料罐自动连续不断的装料、下料过程，实现高炉连续不断的生产。

相较于现有技术，本发明的有益效果是：

(1)本发明克服了料罐内炉料粉尘等恶劣条件影响，避免了料罐脏煤气取压装置底部经常堵塞，影响高炉正常生产故障的发生；彻底消除了依靠人工带煤气清理疏通料罐脏煤气取压装置存在的工作难度高，劳动强度大，以及易发煤气中毒的安全隐患；杜绝了由于人工清理滞后导致的故障处理不及时，影响高炉正常上料故障的发生；此装置还考虑了备用方案，在电磁阀、气缸出现故障时，仍能够通过打开手动清堵球阀进行人工清理，保留了原有料罐脏煤气取压装置的功能；

(2)本发明完全实现了料罐脏煤气取压装置自动清堵功能，实现了料罐自动连续不断的装料、下料过程，提升了自动化控制能力，实现了高炉连续不断的生产，达到了免维护的目的。

附图说明

图1为本发明一种高炉料罐压力自动清堵取压装置的结构示意图；

图2为本发明一种高炉料罐压力自动清堵取压装置及方法的自动控制示意图；

图中标记为：1-气缸活塞，2-气缸，3-活塞杆，4-螺栓，5-清堵探头，6-气嘴，7-气嘴，8-两位五通电磁阀，9-减压过滤器，10-脏煤气取压管，11-脏煤气取压短管，12-取压导管，13-手动清堵球阀，14-取压球阀，15-密封垫，16-气管，17-气管，18-一均充压阀，18a-一均充压阀，19-二均充压阀，19a-二均充压阀，20-泄压阀，20a-泄压阀，21-恒流吹扫装置，22-料罐压力，23-计算机均压控制系统，24-取压、吹扫管路，25-上密阀，26-下密阀，27-炉顶压力，28-料罐充泄压管道，29-高炉料罐压力自动清堵装置，30-控制线路。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如附图1、附图2所示，一种高炉料罐压力自动清堵取压装置及方法，该装置具体包括脏煤气取压装置、气动清堵装置、取压、吹扫装置、计算机均压控制系统。

脏煤气取压装置包括脏煤气取压管10、脏煤气取压短管11、手动清堵球阀13、取压导管12、取压球阀14；脏煤气取压短管11一端安装手动清堵球阀13，另一端倾斜焊接在脏煤气取压管10上，且脏煤气取压短管11与脏煤气取压管10两管的中心线相交于a点，以利于在手动清堵球阀13打开时，能够手动方式清理到脏煤气取压管10底部的积灰；取压导管12一端焊接在脏煤气取压短管11上，另一端安装取压球阀14，取压球阀14主要用于连接取压、吹扫管路24。

气动清堵装置包括气缸2、气缸活塞1、活塞杆3、清堵探头5、两位五通电磁阀8、气嘴6、气嘴7、气管16、气管17、减压过滤器9；气嘴6、气嘴7设置在气缸2的一侧两端，两位五通电磁阀8的出口a、b端分别通过气管16、气管17与气嘴6、气嘴7相连，两位五通电磁阀8的入口p端与减压过滤器9的出口端相连，减压过滤器9的入口端接氮气源，活塞杆3一端与气缸活塞1相连，另一端与连接清堵探头5，活塞杆3与气缸2的顶部密封，使气缸2内的气体与脏煤气取压管10内的煤气不相通，减压过滤器9主要功能是为两位五通电磁阀8、气缸2提供压力符合要求的纯净气体，两位五通电磁阀8通过气管16、气管17、气嘴6、气嘴7与气缸2相连，实现由电控转换为气动带动活塞1、活塞杆3、清堵探头5运动，完成清堵任务。。

清堵探头5由四个根不锈钢材质的钢钎分别焊接在圆盘四周组成，圆盘中间开孔，用于和活塞杆3螺帽夹紧连接，此清堵探头5一方面有利于导通气体、防止与脏煤气取压管10摩擦产生火花另一方面为预防电磁阀、气缸故障状态清堵探头5处于脏煤气取压装置底部时，仍可通过打开的手动清堵球阀13，清理工具能够穿过四根钢钎的间隙到达脏煤气取压装置的底部，进行人工手动清堵；

脏煤气取压装置中脏煤气取压管10的一端通过螺栓4与气动清堵装置相连接，连接部位采用密封垫15密封，脏煤气取压管10的另一端焊接在料罐充泄压管道28上，以保证脏煤气取压装置内的带压煤气不泄露，两者组合构成自动清堵取压装置29。

取压、吹扫装置包括料罐压力22、恒流吹扫装置21、取压、吹扫管路24；恒流吹扫装置21的入口端连接仪表氮气，出口通过取压、吹扫管路24分别与料罐压力22及取压球阀14相连。恒流吹扫装置21能够以恒定的流量连续不断地向脏煤气取压管10内吹入氮气，以预防取压、吹扫管路24及脏煤气取压管10内积灰，同时料罐压力22实时检测出取压、吹扫管路24内的压力参数。

计算机均压控制系统23通过控制线路30分别与两位五通电磁阀8，一均充压阀，二均充压阀，泄压阀，炉顶压力27，料罐压力22，上密阀25，下密阀26相连，一均充压阀、二均充压阀和泄压阀各有两套，分别为一均充压阀18、一均充压阀18a、二均充压阀19、二均充压阀19a、泄压阀20、泄压阀20a，主要用于向料罐内充压和泄压，正常情况下两套一备一用，一均充压阀18、一均充压阀18a主要向料罐内充入高炉半净煤气，二均充压阀19、二均充压阀19a主要向料罐内充入加压煤气或氮气，其主要作用是作为一均充压阀18、一均充压阀18a的备用或补充充压，泄压阀20、20a主要是将料罐内的气体排出；炉顶压力27及料罐压力22主要功能是将各自检测到的压力信号输入计算机均压控制系统23；计算机均压控制系统23根据运行程序发出指令，通过控制线路30分别控制一均充压阀18、18a，二均充压阀19、19a，泄压阀20、20a，上密阀25，下密阀26开或关，来完成装料、下来过程，或者控制两位五通电磁阀8完成清堵任务。

一种高炉料罐压力自动清堵取压的方法，具体如下：计算机均压控制系统23分别将料罐压力22与炉顶压力27或大气压力作比较，在正常情况下，向料罐装料时泄压阀20、泄压阀20a全开后，料罐内的气体瞬间排出，料罐压力22检测信号瞬间降为零，与大气压相等，此时上密阀25允许开、关动作，当上密阀25打开后，料斗内的炉料经过上密阀25进入料罐；下料时关闭上密阀25及放散阀20、放散阀20a，开始向料罐内充压，当一均充压阀18、一均充压阀18a或二均充压阀19、二均充压阀19a打开时，料罐压力22由零瞬间上升至与炉顶压力27相等，此时下密阀26允许开、关动作，当下密阀26打开后，料罐内的炉料经过下密阀26进入炉内，完成一次下料过程。当料罐脏煤气取压装置堵塞时，在泄压阀20、20a打开10秒后，具体时间可以根据现场实测时间设定，料罐压力22出现仍不回零状态时，或者一均充压阀18、一均充压阀18a或二均充压阀19、二均充压阀19a打开10秒后，此时间可以根据现场实测时间设定，料罐压力22仍充不到与炉顶压力27相等时，此时计算机均压控制系统23自动判定为料罐脏煤气取压装置堵塞，立即向高炉料罐压力自动清堵装置29发出清堵信号，此时两位五通电磁阀8受计算机均压控制系统23控制，向气缸2两端交替供气，每交替供气一次，使气缸活塞1带动活塞杆3及清堵探头5往返运动一次，自动完成对脏煤气取压管10底部积灰的清理疏通，以保证料罐脏煤气取压装置畅通，提高料罐压力22测量参数的准确性和可靠性，最终实现料罐自动连续不断的装料、下料过程，提高了自动化控制能力，实现高炉连续不断的生产。

在料罐装料、下料过程中，料罐压力22起着至关重要的作用，为了避免上密阀25、下密阀26单面受压打不开，全部与料罐压力22联锁，当料罐压力22为零时上密阀25才允许开、关动作，当料罐压力22与炉顶压力27相等时，下密阀26才允许开、关动作；由于料罐压力22取压吹扫管路24有恒流吹扫装置21，当料罐脏煤气取压装置堵塞时，就会出现泄压阀打开后，料罐压力22不回零，造成上密阀25无法动作，导致无法装料，或者一均充压阀18、18a打开后，料罐压力22无法瞬间达到与炉顶压力27相等，造成下密阀26无法动作，导致无法下料，此时就需要人为干预采用手动装料，影响高炉的上料速度，同时还必须及时对料罐脏煤气取压装置进行疏通。

本发明的技术方案通过增加气动清堵装置及计算机均压控制系统，根据现场实际，设置泄压阀全开10秒后，料罐压力22仍然不回零，此时计算机自动发出清堵信号，控制高炉料罐压力自动清堵取压装置的两位五通电磁阀8打开，向气缸2供气以推动活塞1、活塞杆3带动清堵探头5自动清理脏煤气取压装置底部的积灰，以保证脏煤气取压装置畅通，最终实现料罐自动连续不断的装料、下料过程，实现高炉连续不断的生产。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。