专利名称：防堵焦油的烧嘴系统及采用上述系统的烧嘴焦油处理方法
技术领域：
本发明主要涉及到烧结工艺设备领域，特指一种防堵焦油的烧嘴系统及其采用上述系统的烧嘴焦油处理方法。
背景技术：
在现代烧结工艺过程中，点火炉被用来向混合料表面提供高温带状火焰，使其中的固体燃料着火燃烧，并使表层混合料在点火炉高温烟气与固体燃料燃烧放热作用下烧结，同时通过抽风机抽风提供充分的氧量将表层所积蓄的热量传递至下一层混合料，促使下一层的固体燃料继续燃烧从而使得烧结过程迅速向下进行进而完成烧结工艺。烧嘴是点火炉上用的燃烧装置的俗称，可理解为“烧火的喷嘴”的简称，是点火炉最为关键的部件之一。通常指的是燃烧装置本体部分，有燃料入口、空气入口和喷出孔，起到分配燃料和助燃空气并以一定方式喷出后燃烧的作用。目前烧结点火炉按其烧嘴的数量、倾斜角度及内部燃烧介质等不同，可分为双斜式、单斜式、三斜式、前置中部烧嘴式、焦炉煤气、高炉煤气及重油点火炉等。如图1 图4所示，一种三排式的传统烧嘴系统结构包括分三排布置在点火炉炉顶8上的烧嘴，每组烧嘴均包括燃料入口管5、空气入口管6以及烧嘴喷出管7，燃料入口管5与燃料管道I相连并在连接管路上设有烧嘴前燃料阀门3，空气入口管6与空气管道2相连并在连接管路上设有烧嘴前空气阀门4，从燃料入口管5、空气入口管6引入的气流汇聚后经烧嘴喷出管7喷出。上述结构的点火炉在使用中，经常存在焦油堵烧嘴的情形，严重时会导致被堵烧嘴无法喷出火焰，火焰回烧至燃料管道I内，将对生产质量与安全系数造成严重的负面影响。常规焦油堵烧嘴原因以及相应处理方式如下:
1.煤气质量差，所含焦油多:一般大型钢铁厂在煤气加压站出口都设有过滤器，可将从加压站出来的煤气进行过滤，但个别中小型企业为了节省成本，往往取消过滤器，这就造成送到点火炉的煤气质量不高，内部所含杂质、水和焦油的比例较高，从而造成烧嘴被焦油堵住。2.点火炉无焦油检测系统，无法及时清理烧嘴:焦油堵烧嘴不是短期形成，而是经过长时间积累，焦油在烧嘴内越积越多，最终形成的后果。由于没有找到能有效检测出烧嘴内焦油数量的方法，故在传统点火炉烧嘴系统中，没有设置焦油检测装置，这导致在点火炉生产过程中，操作工人必须密切监视烧嘴火焰燃烧状态，当发现烧嘴燃烧异常时，比如火焰喷出无力，烧嘴外壁变红等，则须马上对该烧嘴进行焦油清理操作。如果操作工人无法及时发现烧嘴内堆积焦油的状况，等到烧嘴无法喷出火焰或者火焰回烧至燃料管道内时再停产检修，已经为时太晚。3.没有焦油自动排除装置:传统点火炉烧嘴系统没有设置焦油自动排除装置，操作工清理烧嘴内焦油时，需要先关闭与该烧嘴相连的煤气、空气管道上的阀门，然后再将烧嘴尾部的大螺帽拧开，经常是用一根长钢钎从烧嘴上部捅入，以此原始的方法来将焦油从烧嘴内捅出，不但对烧嘴内部结构有损，且此时烧嘴内已经被焦油堵塞，煤气无法进入炉膛，工人在操作时很有可能被烧嘴内残余的煤气熏倒，安全系数极低。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于:针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种自动化程度高、能够实时监控焦油堵塞情况、使得烧嘴内焦油能第一时间得到排除、进而提高烧嘴点火质量、提高点火炉作业率的防堵焦油的烧嘴系统及其采用上述系统的烧嘴焦油处理方法。为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种防堵焦油的烧嘴系统，包括燃料入口管、空气入口管以及同时与燃料入口管和空气入口管相连通的烧嘴喷出管，所述燃料入口管和/或空气入口管上设有流量监测装置。作为本发明的进一步改进:
所述流量监测装置包括处理单元以及用来监测实时流量的检测单元，所述处理单元根据Kx值来判断是否发生堵塞，其中Kx为与第X个烧嘴对应的检测管路的实时流量与所有烧嘴总流量之和的比值。所述流量监测装置与一用来控制流量监测启闭的中断开关相连。所述检测单元为流量孔板、或V型锥。所述处理单元与一具有报警功能的上位机相连。本发明还包括一自动清理装置，所述自动清理装置包括与烧嘴喷出管连通的介质冲洗管道以及清洗介质源。所述冲洗介质源为不可燃气源。所述介质冲洗管道上设有控制阀。所述介质冲洗管道从烧嘴喷出管上与喷出口相反的方向的末端接入。所述燃料入口管和空气入口管上装设有逆止阀或电磁控制阀。本发明进一步提供一种采用上述烧嘴系统的烧嘴焦油处理方法，即:每个烧嘴对应一个流量监测装置，通过流量监测装置实时监测燃料入口管和/或空气入口管中的流量变化；当流量监测装置监测到某个烧嘴发生堵焦油时，发出焦油堵塞烧嘴报警，并发出执行清理烧嘴期间指令；同时，停止对其余烧嘴的堵塞检测，待到清理完成后，再重新进行烧嘴堵塞检测。作为上述方法的进一步改进:
在同一时间，只对一个烧嘴执行焦油清洗指令。在点火炉炉顶设置中断开关，当操作人员去点火炉炉顶调节阀门时，必须按下的调整阀门开关，才能进入点火炉炉顶调整相关阀门，当按下调整阀门开关时，系统将收到阀门调整中信号，停止流量监测；在调整结束后，必须按下中断开关，才能离开点火炉炉顶，当按下调整结束开关时，系统将受到阀门调整结束信号。所述流量监测装置根据Kx值来判断是否发生堵塞，其中Kx为与第X个烧嘴对应的检测管路的实时流量与所有烧嘴总流量之和的比值；所述流量监测装置将监测到的实时Kx值与预设的烧嘴在清理干净后的初始KX值进行比较，如果实时Kx值小于初始KX值，则发出清理指令；如多次清理后，实时Kx值仍然小于初始KX值，则发出烧嘴堵塞故障报警，提示操作人员对该烧嘴进行检修。与现有技术相比，本发明的优点在于:
1、本发明的烧嘴系统及采用上述系统的烧嘴焦油处理方法，对燃气管道中的流量进行实时监控，即可在生产中及时、有效地发现烧嘴内堆积焦油的状况，进而可对其进行及时地的处理，有效防止发生安全事故；
2、本发明的烧嘴系统及采用上述系统的烧嘴焦油处理方法，在接到控制信号后，可在无人操作的情形下通过介质冲洗的方式自动排除焦油且不影响生产，相比较原有烧嘴系统更加安全、可靠、智能、且有利于提高整台点火炉的作业率与产量。
图1是现有技术中烧嘴系统的结构示意图。图2是现有技术中烧嘴系统的主视结构示意图。图3是图2中A-A处的剖视结构示意图。图4是图2中B-B处的剖视结构示意图。图5是本发明中烧嘴系统的结构示意图。图6是本发明在具体应用实例中的俯视结构示意图。图7是图5中C-C处的剖视结构示意图。图8是本发明采用逆止阀时在具体应用实例中的组成框架示意图。图9是本发明采用逆止阀时在具体应用实例中的工作流程示意图。图10是本发明采用电磁阀时在具体应用实例中的组成框架示意图。图11是本发明采用电磁阀时在具体应用实例中的工作流程示意图。图例说明:
1、燃料管道；2、空气管道；3、烧嘴前燃料阀门；4、烧嘴前空气阀门；5、燃料入口管；6、空气入口管；7、烧嘴喷出管；8、点火炉炉顶；9、介质冲洗管道；10、控制阀；11、流量孔板；
12、逆止阀。
具体实施例方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。如图5 图7所示，本发明防堵焦油的烧嘴系统，包括燃料入口管5、空气入口管6以及同时与燃料入口管5和空气入口管6相连通的烧嘴喷出管7，燃料入口管5与燃料管道I相连并在连接管路上设有烧嘴前燃料阀门3，空气入口管6与空气管道2相连并在连接管路上设有烧嘴前空气阀门4，从燃料入口管5、空气入口管6引入的气流汇聚后经烧嘴喷出管7喷出。本发明在燃料入口管5和/或空气入口管6上设有流量监测装置，利用流量监测组件对燃料管道I内的流量进行实时监测，以防出现焦油堵塞的情况。本实施例中，流量监测装置包括处理单元以及用来监测实时流量的检测单元，处理单元根据检测单元监测到的流量值做出是否堵塞的判断。本实施例中，烧嘴采用煤气作为燃料，检测单元为流量孔板11、或V型锥、或其他流量检测元件。因为在生产中，点火炉的温度会根据生产要求进行小幅调节，所以检测到烧嘴的空气(煤气)绝对流量的降低不能作为烧嘴堵塞的判断条件。处理单元是根据Kx值来判断是否发生堵塞，其中Kx为与第X个烧嘴对应的检测管路的实时流量与所有烧嘴总流量之和的比值。即，在点火炉稳定生产时，每个烧嘴分配的空气(煤气)流量与总空气(煤气)流量之间有个相对恒定的比例关系:
Kx=Lx/ZL
其中，Kx为第X个烧嘴在稳定生产时基本保持恒定的值。Lx为第X个烧嘴的空气(煤气)流量，ZL为总管上的空气(煤气)流量。ZL=L1+L2+…Ln，其中η为最后一个烧嘴的序号，即总流量等于全部烧嘴的流量之和。可以看出，当某一个烧嘴发生堵塞，将导致其空气(煤气)绝对流量下降，其对应的Kx值(相对流量)也将下降。所以通过检测Kx值的下降率超过某一限度(例如Kx值比预设的基准值KX下降10%)，即可判断该烧嘴发生堵塞。但是，在点火炉生产中有时也需要根据现场情况对个别阀门进行调整。手动调整阀门也会导致Kx值的下降。系统必须排除这种情况，才能做出准确判断。因此，本实施例中进一步将流量监测装置与一用来控制流量监测启闭的中断开关相连，中断开关设置在进入点火炉炉顶的通道处，当工人去点火炉炉顶调节阀门时，必须按下中断开关，才能进入点火炉炉顶，调整相关阀门；调整结束后，还必须按下中断开关，才能离开点火炉。当按下中断开关时，系统将收到阀门调整中信号；当第二次按下中断开关时，系统将受到阀门调整结束信号。当系统接收到阀门调整中信号，系统将屏蔽堵塞报警功能，当系统收到调整结束信号，将重新计算每个烧嘴的Kx值，并将其作为新的KX基准值。在具体实施例中，该中断开关可以采用门禁系统 ，即操作人员通过门禁系统时，自动完成中断开关的功能。本实施例中，处理单元与一具有报警功能的上位机相连。通过流量孔板11采集的流量信号，经过处理单元的处理后传送至车间主控室内的上位机，即完成对烧嘴内煤气流量的实时监控。倘若生产中发生了某个烧嘴内堆积焦油的情况，则必然导致与该烧嘴对应管道的煤气流量突然降低，这样就可及时发出报警信号。本实施例中，本发明还包括一自动清理装置，该自动清理装置包括与烧嘴喷出管7相连的介质冲洗管道9和清洗介质源。该介质冲洗管道9的进口端与冲洗介质源相连，且介质冲洗管道9上设有控制阀10。冲洗介质源采用不可燃气源，例如蒸汽等其他不可燃气体，不可燃气源须具有一定温度和压力，以改善焦油的流动性，以便彻底清洗堵塞烧嘴的焦油。本实施例中，以将高压蒸汽作为冲洗介质为例，其安装在烧嘴旁，从烧嘴喷出管7上与喷出口相反方向的末端接入。当接收到主控室发出的报警信号时，则自动开启相应烧嘴的控制阀10，以高压蒸汽对烧嘴内部进行冲刷清理，直至烧嘴内煤气流量回复正常值，接收到主控室发出的警报解除信号后，再关闭控制阀10。本实施例中，在燃料入口管5和空气入口管6上装设有逆止阀12或电磁控制阀。因为蒸汽压力较大，在冲洗时很容易倒流至燃料入口管5和空气入口管6、甚至是煤气与空气总管(即燃料管道I和空气管道2)内，影响到其他烧嘴的正常运行，故在每个烧嘴的燃料入口管5和空气入口管6上增设了逆止阀12，防止蒸汽倒流。可以理解，也可以采用电磁控制阀，该电磁控制阀就全开和全关两种状态，清洗烧嘴时系统发出关闭电磁控制阀指令，清洗结束时发出打开电磁控制阀指令。参见图8和图9所示，本发明进一步提供一种采用了上述烧嘴系统的烧嘴焦油处理方法，即:当系统发出焦油堵塞烧嘴报警，系统将发出对应烧嘴的控制阀10打开的命令，同时发出系统清理烧嘴期间指令，停止对其余烧嘴的堵塞检测。待到清理完成后，再重新进行烧嘴堵塞检测。处于清理状态中的控制阀10将打开一段时间(例如5分钟)后自动关闭，此时烧嘴将重新通煤气和空气，进入正常生产。因为在清理过程中，是使用逆止阀12防止蒸汽回流，并未操作空煤气阀门，所以该烧嘴的煤气阀门和空气阀门的开度与清理前相同，未发生变化。由此可以推导出，焦油清理干净的烧嘴的对应Kx值应该大致等于烧嘴清理前烧嘴的KX基准值(例如误差在5%以内)。流量监测装置将监测到的实时Kx值与预设的烧嘴在清理干净后的初始KX值进行比较，如果烧嘴进行一次清理后，其实时Kx值比初始KX值存在以下数学关系:实时Kx/初始KX值〈0.95 (0.95是个参考值，根据现场实际情况修改)，系统将再次发出清理指令，控制阀10将再开一个清理时段。如果再次检测到烧嘴清理不干净，系统将再执行一次清理。在三次(清理次数可以根据现场实际情况修改)清理后如果实时Kx/初始KX值〈0.95关系依然存在，系统将发出烧嘴堵塞故障报警，提示操作人员对该烧嘴进行检修。如果燃料入口管5和空气入口管6上设置的不是逆止阀12，而是电磁阀，则系统将在清理期间发出电磁阀关闭指令，清理结束后发出电磁阀打开指令。参见图10和图11，当用电磁阀替换成逆止阀12时，则不但要对介质冲洗管道9上的控制阀10进行控制，还需要控制位于燃料入口管5和空气入口管6上的电磁阀；即，通过流量检测判断出某个烧嘴发生焦油堵塞后，会先关闭对应燃料入口管5和空气入口管6上的电磁阀，打开控制阀10进行焦油清理。当清理完毕后，在关闭控制阀10后，再打开燃料入口管5和空气入口管6上的电磁阀；其余过程与采用逆止阀12时一致，在此就不再赘述。由此可见，使用本发明的烧嘴系统后，可在生产中及时有效地发现烧嘴内堆积焦油的状况，并可在无人操作的情形下自动排除焦油且不影响生产。相比较原有烧嘴系统更加安全、可靠、智能、且有利于提高整台点火炉的作业率与产量。以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种防堵焦油的烧嘴系统，包括燃料入口管(5)、空气入口管(6)以及同时与燃料入口管(5)和空气入口管(6)相连通的烧嘴喷出管(7)，其特征在于:所述燃料入口管(5)和/或空气入口管(6)上设有流量监测装置。
2.根据权利要求1所述的防堵焦油的烧嘴系统，其特征在于:所述流量监测装置包括处理单元以及用来监测实时流量的检测单元，所述处理单元根据Kx值来判断是否发生堵塞，其中Kx为与第X个烧嘴对应的检测管路的实时流量与所有烧嘴总流量之和的比值。
3.根据权利要求2所述的防堵焦油的烧嘴系统，其特征在于:所述流量监测装置与一用来控制流量监测启闭的中断开关相连。
4.根据权利要求2所述的防堵焦油的烧嘴系统，其特征在于:所述检测单元为流量孔板(11)、或V型锥。
5.根据权利要求2所述的防堵焦油的烧嘴系统，其特征在于:所述处理单元与一具有报警功能的上位机相连。
6.根据权利要求1 5中任意一项所述的防堵焦油的烧嘴系统，其特征在于:还包括一自动清理装置，所述自动清理装置包括与烧嘴喷出管(7)连通的介质冲洗管道(9)以及清洗介质源。
7.根据权利要求6所述的防堵焦油的烧嘴系统，其特征在于:所述冲洗介质源为不可燃气源。
8.根据权利要求6所述的防堵焦油的烧嘴系统，其特征在于:所述介质冲洗管道(9)上设有控制阀(10)。
9.根据权利要求6所述的防堵焦油的烧嘴系统，其特征在于:所述介质冲洗管道(9)从烧嘴喷出管(7)上与喷出口相反的方向的末端接入。
10.根据权利要求6所述的防堵焦油的烧嘴系统，其特征在于:所述燃料入口管(5)和空气入口管(6)上装设有逆止阀(12)或电磁控制阀。
11.一种采用权利要求1 10中任一项所述的烧嘴系统的烧嘴焦油处理方法，其特征在于:每个烧嘴对应一个流量监测装置，通过流量监测装置实时监测燃料入口管(5)和/或空气入口管(6)中的流量变化；当流量监测装置监测到某个烧嘴发生堵焦油时，发出焦油堵塞烧嘴报警，并发出执行清理烧嘴期间指令；同时，停止对其余烧嘴的堵塞检测，待到清理完成后，再重新进行烧嘴堵塞检测。
12.根据权利要求11所述的烧嘴焦油处理方法,其特征在于:在同一时间，只对一个烧嘴执行焦油清洗指令。
13.根据权利要求11所述的烧嘴焦油处理方法，其特征在于:在点火炉炉顶设置中断开关，当操作人员去点火炉炉顶调节阀门时，必须按下的调整阀门开关，才能进入点火炉炉顶调整相关阀门，当按下调整阀门开关时，系统将收到阀门调整中信号，停止流量监测；在调整结束后，必须按下中断开关，才能离开点火炉炉顶，当按下调整结束开关时，系统将受到阀门调整结束信号。
14.根据权利要求11所述的烧嘴焦油处理方法，其特征在于:所述流量监测装置根据Kx值来判断是否发生堵塞，其中Kx为与第X个烧嘴对应的检测管路的实时流量与所有烧嘴总流量之和的比值；所述流量监测装置将监测到的实时Kx值与预设的烧嘴在清理干净后的初始KX值进行比较，如果实时Kx值小于初始KX值，则发出清理指令；如多次清理后，实时Kx值仍然小于初始KX值，则发出烧嘴堵 塞故障报警，提示操作人员对该烧嘴进行检修。
全文摘要
本发明公开了一种防堵焦油的烧嘴系统及烧嘴焦油处理方法，烧嘴系统包括燃料入口管、空气入口管以及同时与燃料入口管和空气入口管相连通的烧嘴喷出管，燃料入口管和/或空气入口管上设有流量监测装置。该方法为每个烧嘴对应一个流量监测装置，通过流量监测装置实时监测燃料入口管和/或空气入口管中的流量变化；当流量监测装置监测到某个烧嘴发生堵焦油时，发出焦油堵塞烧嘴报警，并发出执行清理烧嘴期间指令；同时，停止对其余烧嘴的堵塞检测，待到清理完成后，再重新进行烧嘴堵塞检测。本发明具有自动化程度高、能够实时监控焦油堵塞情况、使得烧嘴内焦油能第一时间得到排除、进而提高烧嘴点火质量、提高点火炉作业率等优点。
文档编号F23D14/72GK103185340SQ20111045241
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月30日 优先权日2011年12月30日
发明者周浩宇, 刘雁飞 申请人:中冶长天国际工程有限责任公司