一种煤气浓度可调节的辅助烧结喷吹装置的制作方法

本实用新型属于烧结技术领域，具体涉及一种可改变煤气浓度的喷吹辅助烧结装置及其控制方法。

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，高炉对烧结矿的要求往往是高强度和高还原性。烧结工序中，一般要求烧结矿具有较高的强度、高成品率、较低的返矿率，以及较低的燃料消耗。高强度和高还原性的烧结矿在高炉冶炼过程中消耗较少的焦炭，从而降低二氧化碳的排放。从长远角度考虑，二氧化碳减排要求将成为制约钢铁工业发展的瓶颈之一。据相关资料介绍，烧结与高炉工序二氧化碳排放量约占工业排放总量的60％。因此，无论从企业降低成本考虑还是从环境保护角度考虑，减少烧结固体燃料消耗比例与降低高炉炉料的燃料比成为炼铁技术的迫切之需。

在此大环境下，日本JFE公司开发的“烧结料面气体燃料喷吹技术”应运而生，其原理是通过在点火炉后一段距离的烧结料面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，从而降低烧结矿生产中的固体碳用量以及CO2排放量。同时，由于气体燃料的燃烧加宽了烧结料层在生产时的高温带宽度，所以使得1200～1400℃的烧结矿温度时间得到延长，从而使得烧结矿的强度以及5～10mm孔隙率得到有效加强。目前看来该技术具有较好的节能减排提质效果。

现有技术下的喷吹装置结构：喷吹装置由喷吹总管、喷吹支管、喷吹管排、喷吹罩与侧部密封件组成。其中喷吹总管一端与厂区燃气管道相连，另一端通过喷吹支管与喷吹管排相连，喷吹管排位于喷吹罩内，并位于烧结机台车上方。燃气在生产时，从厂区燃气管道进入喷吹总管后再进入喷吹支管，最后进入喷吹管排喷出，在喷吹罩内与空气混合稀释，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，侧部密封件可有效保证罩内燃气与混合性气体不会外溢至罩外。

现有技术下的煤气喷吹辅助烧结装置，在生产中存在以下缺陷：

1、安全系数不高：由于烧结机在生产时，经常会因为布料、加水不均等因素导致料面个别区域透气性不佳，从而在通过点火炉后该区域呈现“红矿料面”，即点火炉点燃的火焰没有被风箱负压抽到料面下层，而是停留在料面。这样就会给煤气喷吹带来非常大的安全隐患，煤气在从喷吹装置中喷出后，极易在“红矿料面”被点燃，这样会形成明火高温区域，对煤气管排进行长期高温烘烤，一旦煤气管道出现损坏，则会导致生产事故的发生。

2、无法保证辅助烧结效果：一旦“红矿料面”进入煤气喷吹装置内，喷出的煤气被点燃，在料层外部燃烧，完全失去了原技术中煤气被抽入料层内在燃烧带附近燃烧的意义，这样不但无谓浪费能源，且完全没有辅助烧结、节能减排的辅助效果。

技术实现要素：

针对以上两项缺陷，我们在现有喷吹装置结构基础上对其加以了优化改进，力图研发出一种可自动监测到“红矿料面”工况，并第一时间予以消除解决的安全型煤气喷吹辅助烧结装置，并开发出了与之对应的控制方法，以求达到使整条生产线稳产、顺产的目的。

根据本实用新型的第一种实施方案，提供一种煤气浓度可调节的喷吹装置，包括

烧结机台车；

喷吹罩，烧结机台车位于喷吹罩内；

燃气喷吹装置，燃气喷吹装置包括燃气喷吹总管、燃气喷吹支管、燃气喷吹管排，燃气喷吹总管设置在喷吹罩的外侧，燃气喷吹管排位于喷吹罩内，并且燃气喷吹管排设置在烧结机台车的上方，燃气喷吹支管一端连接燃气喷吹总管和另一端连接燃气喷吹管排；

稀释用空气调节装置，该空气调节装置包括空气总管、空气支管、空气管排，空气总管设置在喷吹罩的外侧，空气管排位于喷吹罩内，并且空气管排设置在烧结机台车的上方，空气支管一端连接空气总管和另一端连接空气管排。

优选的是，喷吹罩与烧结机台车组成一个密封体。

在本申请中“稀释用空气”是指用于稀释喷吹燃气的空气。

本实用新型增设了空气调节装置，并在空气支管上设置了空气调节阀。喷吹装置正常运行时，空气调节阀处于关闭状态，空气调节装置内没有空气进入；而当烧结机台车的料面出现透气性不佳的“红矿料面”时，则开启空气调节阀，空气从空气总管进入空气支管，最后从空气管排喷入喷吹罩内，迅速稀释喷吹罩内的煤气，降低煤气浓度，避免煤气在“红矿料面”上被点燃，避免明火高温对装置和整个烧结过程的不良影响。

在本实用新型中，空气总管上设有n(n为1-10、优选2-8、更优选3-4)根空气支管，每一根空气支管上均连接一个空气管排。

优选的是，空气支管上设有空气调节阀。

每一根空气支管上均设有空气调节阀。设置多根空气支管并分别安装空气调节阀，可通过选择性的打开或关闭某一个或某几个空气调节阀，在喷吹区域内对煤气浓度进行精准调节，在不影响正常料层烧结的同时，对出现“红矿料面”的区域的煤气浓度进行调节。空气支管的数目可根据实际生产的需要设置。

作为优选，空气管排设置在燃气喷吹管排的上方，或设置在烧结机台车与燃气喷吹管排之间。

作为优选，燃气喷吹总管与空气总管分别设置在烧结机台车的两侧。

在本实用新型中，燃气喷吹管排包括多根燃气喷吹管，燃气喷吹管上设有燃气喷吹孔。

在本实用新型中，空气管排包括多根空气调节管，空气调节管上设有空气调节孔。

在本实用新型中，每个燃气喷吹管排(303)上设有或连接2-50根、优选3-20根燃气喷吹管(304)。

在本实用新型中，每根燃气喷吹管(304)上设有2-100、优选3-50个(例如5-40，如6， 8,12,18,20个)燃气喷吹孔(305)。

在本实用新型中，每个空气管排上设有或连接2-50根、优选3-20根空气调节管。

在本实用新型中，每根空气调节管上设有2-100、优选3-50个(例如5-40，如6，8,12,18,20 个)空气调节孔。

优选的是，空气调节孔垂直向下或斜向下；更优选，空气调节孔被设置在空气调节管靠近燃气喷吹管的一面。

空气调节孔设置在空气调节管靠近燃气喷吹管的一面，是指当空气管排设置在燃气喷吹管排的上方时，空气调节孔设置在空气调节管向下的一面；而当空气管排设置在烧结机台车与燃气喷吹管排之间时，空气调节孔设置在空气调节管向上的一面。空气调节孔的开孔位置靠近燃气喷吹管，空气喷出后可迅速与煤气混合，降低煤气浓度。

在本实用新型中，该煤气浓度可调节的喷吹装置还设有图像采集装置；图像采集装置设置在喷吹罩内壁，优选设有1-5、更优选2-3个图像采集装置。用于检测烧结机台车上的料面红亮度。

优选图像采集装置沿烧结机台车运动方向设置在喷吹罩内壁。

更优选图像采集装置沿烧结机台车运动方向均匀设置在喷吹罩内壁顶部。

图像采集装置(如高清摄像头)，设置在喷吹罩内壁，用于实时监测烧结机台车上料面的情况。图像采集装置从喷吹罩内壁烧结机台车进入的一端开始，沿烧结机台车运动方向均匀设置，可以对整个烧结过程中料面的情况进行监测，以料面红亮度值决定是否需要开启空气调节阀喷入空气，在烧结过程刚开始即解决红矿料面的问题，有效避免因煤气与红矿料面接触着火带来的一系列麻烦，达到稳产、顺产的目的。

在本实用新型中，该煤气浓度可调节的喷吹装置还设有控制系统，控制系统与图像采集装置相连，并控制空气调节阀。

根据本实用新型的第二种实施方案，提供一种煤气浓度调节方法或使用上述煤气浓度可调节的喷吹装置的方法，包括以下步骤：

1)整个装置开始运行，燃气喷吹装置3开始喷吹燃气，设定红亮度设定值B，图像采集装置实时监测烧结机台车上料面的红亮度检测值C，并将监测到的信息实时反馈至控制系统；

2)控制系统将检测到的烧结机台车上料面红亮度检测值C与红亮度设定值B进行比较，若红亮度检测值C小于红亮度设定值B，则继续监测；

若红亮度检测值C大于红亮度设定值B，控制系统开启空气调节阀，空气从空气调节管上的空气调节孔喷出，稀释煤气浓度；

3)图像采集装置持续进行监测，控制系统持续进行比对，当红亮度检测值C小于红亮度设定值B时，控制系统关闭空气调节阀。

进一步的，本实用新型的方法，其中步骤2)具体为：

a)红亮度设定值B，分为m级，分别为B1、B2、到Bm，对应该装置的n根空气支管(n 为1-10、优选2-8、更优选3-4)，沿烧结机台车运行方向，将n根空气支管命名为第1根、第2根、和第n根空气支管；其中：m＝n；

图像采集装置实时监测烧结机台车上料面的红亮度检测值C，并将监测到的信息实时反馈至控制系统；

b)控制系统将检测到的烧结机台车上料面红亮度检测值C与x级红亮度设定值Bx分别进行比较，其中x为1-m中的一个数值，即1≤x≤m：

若红亮度检测值C大于红亮度设定值Bx并小于红亮度设定值Bx+1，并且红亮度检测值C 小于红亮度设定值Bm，则开启第1到第x根空气支管上的空气调节阀，空气从空气调节管上的空气调节孔喷出，稀释煤气浓度；

若红亮度检测值C大于红亮度设定值Bm，则燃气喷吹装置(3)减少燃气喷吹量，或者关闭燃气喷吹装置(3)，停止喷吹燃气。

本实用新型通过控制系统及与其相连的图像采集装置、空气调节阀，可以实现对烧结过程中煤气浓度的自适应调节。整个装置开始运行时，图像采集系统即开始实时监测结机台车上料面的红亮度检测值C，并将信息传送至控制系统，控制系统通过将红亮度检测值C与已设定并分级的红亮度设定值B1到Bm分别进行比较，以确定红亮度检测值C落在哪个范围内。

当红亮度检测值C小于红亮度设定值B1时，即红亮度检测值C小于系统设定的最低红亮度设定值，此红亮度的料面对烧结过程影响不大，无需开启空气调节阀；

当红亮度检测值C大于红亮度设定值Bm并小于红亮度设定值B2时，开启第1根、第2 根空气支管上的空气调节阀，空气从空气调节管上的空气调节孔喷出，稀释煤气浓度；

依此，当红亮度红亮度检测值C大于红亮度设定值B1并小于红亮度设定值Bx+1，则开启第1到第x根空气支管上的空气调节阀，空气从空气调节管上的空气调节孔喷出，稀释煤气浓度。

本实用新型中，红亮度设定值B分为m级，是与该装置n根空气支管(n为1-10、优选 2-8、更优选3-4)的设置相对应的。沿烧结机台车运行方向，将n根空气支管命名为第1根、第2根、和第n根空气支管。则在生产过程中，可以根据红矿料面的红亮度分级来确定需要开启几根空气支管喷入空气。红亮度级别越高，其红矿料面消失需要的时间就越久，从而需要被稀释的煤气段数也就越多，需要开启的空气支管也就越多。通过对红矿料面的红亮度分级，并与空气支管的开启数目对应，可效稀释对应区域的煤气浓度，大幅提高煤气的着火点，这样可有效避免因煤气与红矿料面接触着火带来的一系列麻烦，操作精准率更高。

在本申请中，烧结机的长度(或烧结机台车的运行长度)是70-140米，优选是，80-130米，更优选90-120米。

本技术相比现有技术，有以下几点优势：

1、安全系数高：本实用新型采用提前监测、预喷空气稀释煤气，从而降低煤气浓度的方式，有效避免浓度过高的燃气与红矿料面接触后着火的可能性，保护煤气管道和整个设备，提高了整套系统生产的安全系数；

2、本实用新型的装置和方法可保证辅助烧结效果，由于本实用新型有效规避了喷出煤气在料面外部着火，所有煤气均可被抽入料层内在燃烧带附近燃烧，故可确保煤气喷吹辅助烧结工序能顺利进行，达到使整条生产线稳产、顺产的目的。

综上所述，通过使用此新型的煤气浓度可调节的喷吹装置及其控制方法，可有效解决现有技术的缺陷，提高整套装置系统的安全系数和作业率，确保辅助烧结效果。相比较现有技术更加可靠、安全与稳定，可以预见其在未来市场有巨大发展潜力。

附图说明

图1为本实用新型一种煤气浓度可调节的喷吹装置的结构示意图；

图2为煤气着火点与煤气浓度关系示意图；

图3为本实用新型一种煤气浓度可调节的喷吹装置的燃气喷吹装置俯视示意图；

图4为本实用新型一种煤气浓度可调节的喷吹装置的空气调节装置的俯视示意图；

图5为本实用新型控制系统示意图；

图6为本实用新型一种煤气浓度调节方法的流程图。

附图标记：1-烧结机台车；2-喷吹罩；3-燃气喷吹装置；301-燃气喷吹总管；302-燃气喷吹支管；303-燃气喷吹管排；304-燃气喷吹管；305-燃气喷吹孔；4-空气调节装置；401-空气总管；402-空气支管；403-空气管排；404-空气调节管；405-空气调节孔；5-空气调节阀；6- 图像采集装置；7-控制系统。

具体实施方式

根据本实用新型提供的第一种实施方案，提供一种煤气浓度可调节的喷吹装置。

一种煤气浓度可调节的喷吹装置，包括：

烧结机台车1；喷吹罩2，烧结机台车1位于喷吹罩2内；燃气喷吹装置3，燃气喷吹装置3包括燃气喷吹总管301、燃气喷吹支管302、燃气喷吹管排303，燃气喷吹总管301设置在喷吹罩2的外侧，燃气喷吹管排303位于喷吹罩2内，并且燃气喷吹管排303设置在烧结机台车1的上方，燃气喷吹支管302一端连接燃气喷吹总管301和另一端连接燃气喷吹管排 303；空气调节装置4，空气调节装置4包括空气总管401、空气支管402、空气管排403，空气总管401设置在喷吹罩2的外侧，空气管排403位于喷吹罩2内，并且空气管排403设置在烧结机台车1的上方，空气支管402一端连接空气总管401和另一端连接空气管排403。

作为优选，空气总管401上设有n(n为1-10、优选2-8、更优选3-4)根空气支管402。每一根空气支管402上均连接一个空气管排403。

优选的是，空气支管402上设有空气调节阀5。

在本实用新型中，空气管排403设置在燃气喷吹管排303的上方，或设置在烧结机台车 1与燃气喷吹管排303之间。

作为优选，燃气喷吹总管301与空气总管401分别设置在烧结机台车1的两侧。

在本实用新型中，燃气喷吹管排303包括多根燃气喷吹管304。燃气喷吹管304上设有燃气喷吹孔305。

在本实用新型中，空气管排403包括多根空气调节管404。空气调节管404上设有空气调节孔405。

在本实用新型中，每个燃气喷吹管排303上设有或连接2-50根、优选3-20根燃气喷吹管304。

在本实用新型中，每根燃气喷吹管304上设有2-100、优选3-50个燃气喷吹孔305。

在本实用新型中，每个空气管排403上设有或连接2-50根、优选3-20根空气调节管404。

在本实用新型中，每根空气调节管404上设有2-100、优选3-50个空气调节孔405。

优选的是，空气调节孔405垂直向下或斜向下；更优选，空气调节孔405被设置在空气调节管404靠近燃气喷吹管304的一面。

作为优选，该装置还设有图像采集装置6。图像采集装置设置在喷吹罩2内壁。优选设有1-5、更优选2-3个图像采集装置6。优选图像采集装置6沿烧结机台车1运动方向设置在喷吹罩2内壁。更优选图像采集装置6沿烧结机台车1运动方向均匀设置在喷吹罩2内壁顶部。

作为优选，该装置还设有控制系统7。控制系统7与图像采集装置6相连，并控制空气调节阀5。

根据本实用新型提供的第二种实施方案，提供一种煤气浓度调节方法。

一种煤气浓度调节方法，包括以下步骤：

1)整个装置开始运行，燃气喷吹装置3开始喷吹燃气，设定红亮度设定值B，图像采集装置6实时监测烧结机台车1上料面的红亮度检测值C，并将监测到的信息实时反馈至控制系统7；

2)控制系统7将检测到的烧结机台车1上料面红亮度检测值C与红亮度设定值B进行比较，若红亮度检测值C小于红亮度设定值B，则继续监测；

若红亮度检测值C大于红亮度设定值B，控制系统7开启空气调节阀5，空气从空气调节管404上的空气调节孔405喷出，稀释煤气浓度；

3)图像采集装置6持续进行监测，控制系统7持续进行比对，当红亮度检测值C小于红亮度设定值B时，控制系统7关闭空气调节阀5。

作为优选，其中步骤2)具体为：

a)红亮度设定值B，分为m级，分别为B1、B2、……Bm，对应该装置的n根空气支管 (n为1-10、优选2-8、更优选3-4)，沿烧结机台车运行方向，将n根空气支管402命名为第 1根、第2根、和第n根空气支管402；其中：m＝n；

图像采集装置6实时监测烧结机台车1上料面的红亮度检测值C，并将监测到的信息实时反馈至控制系统7；

b)控制系统7将检测到的烧结机台车1上料面红亮度检测值C与x级红亮度设定值Bx分别进行比较其中x为1-m中的一个数值，即1≤x≤m：

若红亮度检测值C大于红亮度设定值Bx并小于红亮度设定值Bx+1，并且红亮度检测值C 小于红亮度设定值Bm，则开启第1到第x根空气支管402上的空气调节阀5，空气从空气调节管404上的空气调节孔405喷出，稀释煤气浓度；

若红亮度检测值C大于红亮度设定值Bm，则燃气喷吹装置3减少燃气喷吹量，或者关闭燃气喷吹装置3，停止喷吹燃气。

实施例1

如图1-5所示，一种煤气浓度可调节的喷吹装置，包括

烧结机台车1；

喷吹罩2，烧结机台车(1)位于喷吹罩(2)内，喷吹罩2与烧结机台车1组成一个密封体；

燃气喷吹装置3，燃气喷吹装置3包括燃气喷吹总管301、燃气喷吹支管302、燃气喷吹管排303，燃气喷吹总管301设置在喷吹罩2的外侧，燃气喷吹管排303位于喷吹罩2内，并且燃气喷吹管排303设置在烧结机台车1的上方，燃气喷吹支管302一端连接燃气喷吹总管301和另一端连接燃气喷吹管排303；

空气调节装置4，空气调节装置4包括空气总管401、空气支管402、空气管排403，空气总管401设置在喷吹罩2的外侧，空气管排403位于喷吹罩2内，并且空气管排403设置在烧结机台车1的上方，空气支管402一端连接空气总管401和另一端连接空气管排403；空气管排403设置在燃气喷吹管排303的上方。

燃气喷吹总管301与空气总管401分别设置在烧结机台车1的两侧。

空气总管401上设有3根空气支管402，每一根空气支管402上均连接一个空气管排403，每一根空气支管402上设有空气调节阀5。

该装置中，每个燃气喷吹管排303上设有或连接15根燃气喷吹管304。每根燃气喷吹管 304上设有65个燃气喷吹孔305。每个空气管排403上设有或连接15根空气调节管404。每根空气调节管404上设有65个空气调节孔405。空气调节孔405设置在空气调节管404靠近燃气喷吹管304的一面。

该煤气浓度可调节的喷吹装置还设有2个图像采集装置6，图像采集装置设置在喷吹罩2 内壁，沿烧结机台车1运动方向均匀设置在喷吹罩2内壁。

该煤气浓度可调节的喷吹装置还设有控制系统7，控制系统7与图像采集装置6相连，并控制空气调节阀5。

根据本实用新型的第二种实施方案，提供一种煤气浓度调节方法或使用上述煤气浓度可调节的喷吹装置的方法，包括以下步骤：

1)整个装置开始运行，设定红亮度设定值B，图像采集装置6实时监测烧结机台车1上料面的红亮度检测值C，并将监测到的信息实时反馈至控制系统7；

2)控制系统7将检测到的烧结机台车1上料面红亮度检测值C与红亮度设定值B进行比较，若红亮度检测值C小于红亮度设定值B，则继续监测；

若红亮度检测值C大于红亮度设定值B，控制系统7开启空气调节阀5，空气从空气调节管404上的空气调节孔405喷出，稀释煤气浓度；

3)图像采集装置6持续进行监测，控制系统7持续进行比对，当红亮度检测值C小于红亮度设定值B时，控制系统7关闭空气调节阀5。

实施例2

如图1-6所示，一种煤气浓度可调节的喷吹装置，包括

烧结机台车1；

喷吹罩2，烧结机台车(1)位于喷吹罩(2)内，喷吹罩2与烧结机台车1组成一个密封体；

燃气喷吹装置3，燃气喷吹装置3包括燃气喷吹总管301、燃气喷吹支管302、燃气喷吹管排303，燃气喷吹总管301设置在喷吹罩2的外侧，燃气喷吹管排303位于喷吹罩2内，并且燃气喷吹管排303设置在烧结机台车1的上方，燃气喷吹支管302一端连接燃气喷吹总管301和另一端连接燃气喷吹管排303；

空气调节装置4，空气调节装置4包括空气总管401、空气支管402、空气管排403，空气总管401设置在喷吹罩2的外侧，空气管排403位于喷吹罩2内，并且空气管排403设置在烧结机台车1的上方，空气支管402一端连接空气总管401和另一端连接空气管排403；空气管排403设置在燃气喷吹管排303的上方。

燃气喷吹总管301与空气总管401分别设置在烧结机台车1的两侧。

空气总管401上设有4根空气支管402，每一根空气支管402上均连接一个空气管排403。

每一根空气支管402上均设有空气调节阀5。

该装置中，每个燃气喷吹管排303上设有或连接20根燃气喷吹管304。每根燃气喷吹管 304上设有50个燃气喷吹孔305。每个空气管排403上设有或连接20根空气调节管404。每根空气调节管404上设有50个空气调节孔405。空气调节孔405设置在空气调节管404靠近燃气喷吹管304的一面。

该煤气浓度可调节的喷吹装置还设有3个图像采集装置6，图像采集装置设置在喷吹罩2 内壁，沿烧结机台车1运动方向均匀设置在喷吹罩2内壁顶部。

该煤气浓度可调节的喷吹装置还设有控制系统7，控制系统7与图像采集装置6相连，并控制空气调节阀5。

一种煤气浓度调节方法，包括以下步骤：

1)整个装置开始运行，燃气喷吹装置3开始喷吹燃气，设定红亮度设定值B，分为4级，分别为B1、B2、到B4，对应该装置的4根空气支管，沿烧结机台车运行方向，将4根空气支管402命名为第1根、第2根、第3根和第4根空气支管402；

图像采集装置6实时监测烧结机台车1上料面的红亮度检测值C，并将监测到的信息实时反馈至控制系统7；

2)控制系统7将检测到的烧结机台车1上料面红亮度检测值C与4级红亮度设定值B 分别进行比较，若红亮度检测值C小于红亮度设定值B1，则继续监测；

若红亮度检测值C大于红亮度设定值B1并小于红亮度设定值Bx(x＝1-4)，则开启第1 到第(x-1)根空气支管402上的空气调节阀5，空气从空气调节管404上的空气调节孔405喷出，稀释煤气浓度；

若红亮度检测值C大于红亮度设定值B4，则燃气喷吹装置(3)减少燃气喷吹量，或者关闭燃气喷吹装置(3)，停止喷吹燃气；

3)图像采集装置6持续进行监测，控制系统7持续进行比对，当红亮度检测值C小于红亮度设定值B1时，控制系统7关闭空气调节阀5。