专利名称：熔融还原炼铁炉关键设备综合试验方法
技术领域：
本发明涉及设备的试验方法，尤其涉及一种熔融还原炼铁炉关键设备综合试验方法。
背景技术：
熔融还原炼铁炉的炼铁工艺(COREX)是当代冶金工业前沿技术之一，它的开发应用是对传统高炉炼铁工艺的根本性变革。COREX工艺是近年已趋于成熟，进入大工业生产的新型炼铁生产方法，它不仅能使用非炼焦煤直接炼铁，而且工艺流程短、投资省、生产成本低、污染少，生产的铁水质量能与高炉铁水相媲美；能够利用排出的过程煤气在竖炉中生产海绵铁，替代优质废钢供应电炉炼钢。COREX工艺过程主要在两个反应器中完成。即布置在上部的预还原竖炉，将铁矿石还原成金属化率92% 93%的海绵铁；下部的熔融气化炉,将海绵铁再进一步熔炼成铁水，同时发生还原煤气。COREX工艺的铁矿石经安装在预还原竖炉炉顶的矿动态布料器装入，设在预还原竖炉底部的八台DRI螺旋输送机控制预还原炉炉内炉料向下移动的速度。热还原煤气从预还原竖炉下部输入，矿石被煤气加热并发生还原反应，经6 8小时变成海绵铁，经过DRI螺旋输送机取出海绵铁，输送到下部的熔融气化炉内。熔融气化炉是一个气-固-液多相复杂的炼铁移动床反应容器。预还原竖炉的DRI螺旋输送机输入的海绵铁布置在熔融气化炉顶部，海绵铁下料管下部的八台DRI布料器的翻板翻动，将海绵铁均匀地配置到气化炉内的半焦床上，与安装于熔融气化炉炉顶的煤动态布料器输入的煤混合，与温度1100°c以上的还原气体接触，在向下移动过程中被干燥和热解，脱除挥发成份，逐步成为半焦直至焦碳。在熔融气化炉的底部形成类似高炉的死料柱。由均匀分布在熔融气化炉炉缸圆周上的风口吹入氧气，在风口区燃烧生成2000°C以上的高温，使海绵铁进一步还原熔化、过热、渣铁分离，从出铁口排出。从上述工艺简介中可以清楚地看到，熔融还原炼铁炉中DRI布料器、DRI螺旋输送机及煤、矿动态布料器是整个COREX工艺的关键设备，它们的工作环境基本上都是处于高温、高压、周边充斥着高温煤气的工况条件下，因此要求设备的关键部位都要采用强迫循环水冷却，这样就要求冷却系统的密封能够耐受高温和高压，而且许多部位都是在动态的条件下确保密封；从工艺简介还可以了解到，设备与整个工艺系统都是处于一个密闭的状态下，因此除了水冷却之外还要保证不能有泄露，一旦泄露就可能造成工艺系统压力变化或不稳定，尤其是炉内充斥的是有毒的煤气，会对生产人员造成危害。综上所述，对于应用于COREX工艺的设备必须经过投运前的严格测试和检验。目前，国内仅上海宝钢具有熔融还原炼铁炉C0REX-3000—台，炉上关键设备DRI布料器、DRI螺旋输送机和煤、矿动态布料器检修后只能采用单体检测和单项检测的方式，且检测项目不能覆盖所有检测指标内容，因此需要一台综合试验装置和合适的试验方法，能够模拟现场工况，对上线前的设备进行综合试验。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种熔融还原炼铁炉关键设备综合试验方法，利用本方法实施熔融还原炼铁炉DRI布料器、DRI螺旋输送机和煤、矿动态布料器的综合试验，确保上述设备的各项性能指标符合COREX工艺的要求，保证熔融还原炼铁炉的正常运行。为解决上述技术问题，本发明熔融还原炼铁炉关键设备综合试验方法，所述关键设备包括DRI布料器、DRI螺旋输送机、煤动态布料器和矿动态布料器，试验所用装置包括PLC控制器、水泵电机控制系统、气泵电机控制系统和电/液控制系统，所述各控制系统与所述各关键设备进行管路和电气连接，本方法包括如下步骤
步骤一、DRI布料器冷却水压试验，启动DRI布料器翻板转动，通过PLC控制器和水泵电机控制系统控制水泵电机的启动和停止并进行点动或连续运行控制，设定水压试验值 16bar和耐压时间15分钟，对DRI布料器冷却水系统进行定时耐压试验，监测水压泄漏并指示即时水压和耐压时间值，存储试验数据并打印输出即时水压和耐压时间的试验数据曲线.
步骤二、DRI布料器气密性试验，通过PLC控制器和气泵电机控制系统控制气泵电机的启动和停止并进行点动或连续运行控制，设定气密试验值5. 5bar(g)和耐压时间15分钟，对DRI布料器气密系统进行定时气密试验，监测气密压力泄漏并指示即时气压和耐压时间值，存储试验数据并打印输出即时气压和耐压时间试验数据曲线；
步骤三、DRI布料器动作测试，通过PLC控制器和电/液控制系统驱动液压油缸使翻板的翻转角度和翻转方向得到控制，设定翻板翻转的每个行程和每个方向的一次动作时间为20秒，翻板翻转角度符合COREX工艺要求，最大翻转角度为45°，要求翻板往返动作必须流畅无卡阻，角度指示位置准确，监测翻板动作参数并作油温高于60°C异常报警、液压泵电机过载报警、设定翻转角度与实际翻转角度差异报警，存储翻板动作参数并打印输出翻板动作试验数据曲线；
步骤四、DRI螺旋输送机冷却水压试验，启动DRI螺旋输送机运行，通过PLC控制器和水泵电机控制系统控制水泵电机的启动和停止并进行点动或连续运行控制，设定水压试验值16bar和耐压时间15分钟，对DRI螺旋输送机冷却水系统进行定时耐压试验，监测水压泄漏并指示即时水压和耐压时间值，存储试验数据并打印输出即时水压和耐压时间的试验数据曲线；
步骤五、DRI螺旋输送机气密性试验，通过PLC控制器和气泵电机控制系统控制气泵电机的启动和停止并进行点动或连续运行控制，在DRI螺旋输送机螺旋轴旋转2. 5转/分钟状态下对DRI螺旋输送机的驱动侧轴承仓进行煤气密封泄漏测试，气泵的压缩空气或氮气与净化路线高温侧连接，轴承仓加压到5 6bar (g)，在保持压力的条件下，DRI螺旋输送机的螺旋侧所有开口采用肥皂水进行泄露检测，不允许产生气泡；
步骤六、DRI螺旋输送机动作测试，通过PLC控制器和电/液控制系统控制液压马达使DRI螺旋输送机螺旋轴做正反向的旋转动作并设定旋转速度为0. 15-4. 5 rpm、螺旋轴扭矩为136KNm 273KNm，要求设备运转灵活、平稳、无卡阻、无异响，监测螺旋轴动作参数作旋转速度异常报警、旋转轴扭矩异常报警，存储螺旋轴动作参数并打印输出螺旋轴试验数据曲线；
步骤七、煤动态布料器和矿动态布料器冷却水压试验，启动煤动态布料器和矿动态布料器动作，通过PLC控制器和水泵电机控制系统水泵电机启动和停止并进行点动或连续运行控制，设定水压值16bar和耐压时间15分钟，对煤动态布料器和矿动态布料器冷却水系统进行定时耐压试验，监测水压泄漏并指示即时水压和耐压时间值，存储即时水压和耐压时间试验数据并打印输出即时水压和耐压时间试验数据曲线；
步骤八、煤动态布料器和矿动态布料器气密性试验，通过PLC控制器和气泵电机控制系统控制气泵电机的启动和停止并进行点动或连续运行控制，在煤动态布料器和矿动态布料器传动轴旋转状态下对轴承筒仓及传动轴第一法兰与第二法兰之间进行气密泄漏测试，气泵的压缩空气或氮气加压到5 6bar(g)，所有开口采用肥皂水进行泄漏检测，不允许产生气泡；
步骤九、煤动态布料器和矿动态布料器动作测试，通过PLC控制器和电/液控制系统分别驱动两个液压油缸的协调伸缩动作，带动连杆使煤动态布料器和矿动态布料器的布料溜槽沿圆周做旋转运动，设定旋转速度为O 10 rpm,要求螺
旋布料均匀、设备运行平稳无卡滞、运转速度平稳，下料溜槽的角中心线与水平线角度大于58. 5°，监测布料溜槽的运动参数并作液压油缸压力异常报警，存储布料溜槽运动参数试验数据并打印输出试验数据曲线。
由于本发明熔融还原炼铁炉关键设备综合试验方法采用了上述技术方案，即试验装置的PLC控制器、水泵电机控制系统、气泵电机控制系统和电/液控制系统与DRI布料器、DRI螺旋输送机、煤动态布料器和矿动态布料器通过管路和电气接线分别连接，通过各控制系统依次对DRI布料器、DRI螺旋输送机、煤动态布料器和矿动态布料器进行水压、气密和动作试验；利用本方法实施熔融还原炼铁炉DRI布料器、DRI螺旋输送机和煤、矿动态布料器的各项综合试验，确保上述设备的各项性能指标符合COREX工艺的要求，保证熔融还原炼铁炉的正常运行。
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明
图I为本发明熔融还原炼铁炉关键设备综合试验方法中试验装置示意图。
具体实施例方式本发明熔融还原炼铁炉关键设备综合试验方法，所述关键设备包括DRI布料器、DRI螺旋输送机、煤动态布料器和矿动态布料器，试验所用装置包括PLC控制器、水泵电机控制系统、气泵电机控制系统和电/液控制系统，所述各控制系统与所述各关键设备进行管路和电气连接，本方法包括如下步骤
步骤一、DRI布料器冷却水压试验，启动DRI布料器翻板转动，通过PLC控制器和水泵电机控制系统控制水泵电机的启动和停止并进行点动或连续运行控制，设定水压试验值16bar和耐压时间15分钟，对DRI布料器冷却水系统进行定时耐压试验，监测水压泄漏并指示即时水压和耐压时间值，存储试验数据并打印输出即时水压和耐压时间的试验数据曲线.步骤二、DRI布料器气密性试验，通过PLC控制器和气泵电机控制系统控制气泵电机的启动和停止并进行点动或连续运行控制，设定气密试验值5. 5bar(g)和耐压时间15分钟，对DRI布料器气密系统进行定时气密试验，监测气密压力泄漏并指示即时气压和耐压时间值，存储试验数据并打印输出即时气压和耐压时间试验数据曲线；
步骤三、DRI布料器动作测试，通过PLC控制器和电/液控制系统驱动液压油缸使翻板的翻转角度和翻转方向得到控制，设定翻板翻转的每个行程和每个方向的一次动作时间为20秒，翻板翻转角度符合COREX工艺要求，最大翻转角度为45°，要求翻板往返动作必须流畅无卡阻，角度指示位置准确，监测翻板动作参数并作油温高于60°C异常报警、液压泵电机过载报警、设定翻转角度与实际翻转角度差异报警，存储翻板动作参数并打印输出翻板动作试验数据曲线；
步骤四、DRI螺旋输送机冷却水压试验，启动DRI螺旋输送机运行，通过PLC控制器和 水泵电机控制系统控制水泵电机的启动和停止并进行点动或连续运行控制，设定水压试验值16bar和耐压时间15分钟，对DRI螺旋输送机冷却水系统进行定时耐压试验，监测水压泄漏并指示即时水压和耐压时间值，存储试验数据并打印输出即时水压和耐压时间的试验数据曲线；
步骤五、DRI螺旋输送机气密性试验，通过PLC控制器和气泵电机控制系统控制气泵电机的启动和停止并进行点动或连续运行控制，在DRI螺旋输送机螺旋轴旋转2. 5转/分钟状态下对DRI螺旋输送机的驱动侧轴承仓进行煤气密封泄漏测试，气泵的压缩空气或氮气与净化路线高温侧连接，轴承仓加压到5 6bar (g)，在保持压力的条件下，DRI螺旋输送机的螺旋侧所有开口采用肥皂水进行泄露检测，不允许产生气泡；
步骤六、DRI螺旋输送机动作测试，通过PLC控制器和电/液控制系统控制液压马达使DRI螺旋输送机螺旋轴做正反向的旋转动作并设定旋转速度为0. 15-4. 5 rpm、螺旋轴扭矩为136KNm 273KNm，要求设备运转灵活、平稳、无卡阻、无异响。监测螺旋轴动作参数作旋转速度异常报警、旋转轴扭矩异常报警，存储螺旋轴动作参数并打印输出螺旋轴试验数据曲线；
步骤七、煤动态布料器和矿动态布料器冷却水压试验，启动煤动态布料器和矿动态布料器动作，通过PLC控制器和水泵电机控制系统水泵电机启动和停止并进行点动或连续运行控制，设定水压值16bar和耐压时间15分钟，对煤动态布料器和矿动态布料器冷却水系统进行定时耐压试验，监测水压泄漏并指示即时水压和耐压时间值，存储即时水压和耐压时间试验数据并打印输出即时水压和耐压时间试验数据曲线；
步骤八、煤动态布料器和矿动态布料器气密性试验，通过PLC控制器和气泵电机控制系统控制气泵电机的启动和停止并进行点动或连续运行控制，在煤动态布料器和矿动态布料器传动轴旋转状态下对轴承筒仓及传动轴第一法兰与第二法兰之间进行气密泄漏测试，气泵的压缩空气或氮气加压到5 6bar(g)，所有开口采用肥皂水进行泄漏检测，不允许产生气泡；
步骤九、煤动态布料器和矿动态布料器动作测试，通过PLC控制器和电/液控制系统分别驱动两个液压油缸的协调伸缩动作，带动连杆使煤动态布料器和矿动态布料器的布料溜槽沿圆周做旋转运动，设定旋转速度为0 10 rpm,要求螺
旋布料均匀、设备运行平稳无卡滞、运转速度平稳，下料溜槽的角中心线与水平线角度大于58. 5°，监测布料溜槽的运动参数并作液压油缸压力异常报警，存储布料溜槽运动参数试验数据并打印输出试验数据曲线。如图I所示，本方法中试验装置的PLC控制器及各控制系统的电气控制回路设置于电控箱I内，电控箱I及水泵电机2、水箱3、液压泵4、油箱5、比例调节阀6、比例换向阀7、电液换向阀8、各连接管路、电气连接端子等集成于一体并设置于一底板9构成组合试验装置；所有液压、水压和气压管道采用快速接头连接，电气连接端子采用插拔接头连接，提高了与被试设备的连接效率；同时该装置便于车辆装载移动，使原来由各分体试验设备完成的各项测试工作，可以集中在一台具有综合测试功能的试验装置上完成，而且，这台试验装置可以方便地随被试设备而移动，极大地方便了现场的设备检修与维护的需要。本方法集成了 DRI布料器、DRI螺旋输送机、煤动态布料器和矿动态布料器的动作控制与水压、气密测试同时进行的控制要求，运用开放性控制系统，通过PLC程序运算的方式，配合比例调节阀完成液压动作控制，进而实现煤动态布料器和矿动态布料器按既定的螺旋轨迹运动。由于煤动态布料器和矿动态布料器采用三环组合的万向环陀螺传动机构，因此对煤动态布料器和矿动态布料器的布料溜槽的旋转动作控制属于比较特殊的一种控制方式。通过计算拉杆推拉运动轨迹的数学公式，算出溜槽在旋转各个角度下的拉杆推拉·距离值，通过液压油缸内置的位移传感器检测油缸实际的移动距离，比较设定值和实际值的差，实现对溜槽旋转角度和旋转速度的精确控制。改变计算公式中的相关参数，可以方便地实现对溜槽布料半径、布料角度、布料速度的精确控制。本方法通过PLC控制器和电/液控制系统控制液压油缸的动作，进行煤动态布料器和矿动态布料器的动作试验。本方法中所有被试设备的试验项目和要求，均来源于COREX工艺的基本运行参数的技术要求指标。
权利要求
1.ー种熔融还原炼铁炉关键设备综合试验方法，所述关键设备包括DRI布料器、DRI螺旋输送机、煤动态布料器和矿动态布料器，试验所用装置包括PLC控制器、水泵电机控制系统、气泵电机控制系统和电/液控制系统，所述各控制系统与所述各关键设备进行管路和电气连接，其特征在于本方法包括如下步骤 步骤一、DRI布料器冷却水压试验，启动DRI布料器翻板转动，通过PLC控制器和水泵电机控制系统控制水泵电机的启动和停止并进行点动或连续运行控制，设定水压试验值.16bar和耐压时间15分钟，对DRI布料器冷却水系统进行定时耐压试验，监测水压泄漏并指示即时水压和耐压时间值，存储试验数据并打印输出即时水压和耐压时间的试验数据曲线； 步骤ニ、DRI布料器气密性试验，通过PLC控制器和气泵电机控制系统控制气泵电机的启动和停止并进行点动或连续运行控制，设定气密试验值5. 5bar(g)和耐压时间15分钟，对DRI布料器气密系统进行定时气密试验，监测气密压力泄漏并指示即时气压和耐压时间值，存储试验数据并打印输出即时气压和耐压时间试验数据曲线； 步骤三、DRI布料器动作测试，通过PLC控制器和电/液控制系统驱动液压油缸使翻板的翻转角度和翻转方向得到控制，设定翻板翻转的每个行程和每个方向的一次动作时间为.20秒，翻板翻转角度符合COREXエ艺要求，最大翻转角度为45°，要求翻板往返动作必须流畅无卡阻，角度指示位置准确，监测翻板动作參数并作油温高于60°C异常报警、液压泵电机过载报警、设定翻转角度与实际翻转角度差异报警，存储翻板动作參数并打印输出翻板动作试验数据曲线； 步骤四、DRI螺旋输送机冷却水压试验，启动DRI螺旋输送机运行，通过PLC控制器和水泵电机控制系统控制水泵电机的启动和停止并进行点动或连续运行控制，设定水压试验值16bar和耐压时间15分钟，对DRI螺旋输送机冷却水系统进行定时耐压试验，监测水压泄漏并指示即时水压和耐压时间值，存储试验数据并打印输出即时水压和耐压时间的试验数据曲线； 步骤五、DRI螺旋输送机气密性试验，通过PLC控制器和气泵电机控制系统控制气泵电机的启动和停止并进行点动或连续运行控制，在DRI螺旋输送机螺旋轴旋转2. 5转/分钟状态下对DRI螺旋输送机的驱动侧轴承仓进行煤气密封泄漏测试，气泵的压缩空气或氮气与浄化路线高温侧连接，轴承仓加压到5 6bar (g)，在保持压カ的条件下，DRI螺旋输送机的螺旋侧所有开ロ采用肥皂水进行泄露检測，不允许产生气泡； 步骤六、DRI螺旋输送机动作测试，通过PLC控制器和电/液控制系统控制液压马达使DRI螺旋输送机螺旋轴做正反向的旋转动作并设定旋转速度为O. 15-4. 5 rpm、螺旋轴扭矩为136KNm 273KNm，要求设备运转灵活、平稳、无卡阻、无异响，监测螺旋轴动作參数作旋转速度异常报警、旋转轴扭矩异常报警，存储螺旋轴动作參数并打印输出螺旋轴试验数据曲线； 步骤七、煤动态布料器和矿动态布料器冷却水压试验，启动煤动态布料器和矿动态布料器动作，通过PLC控制器和水泵电机控制系统水泵电机启动和停止并进行点动或连续运行控制，设定水压值16bar和耐压时间15分钟，对煤动态布料器和矿动态布料器冷却水系统进行定时耐压试验，监测水压泄漏并指示即时水压和耐压时间值，存储即时水压和耐压时间试验数据并打印输出即时水压和耐压时间试验数据曲线；步骤八、煤动态布料器和矿动态布料器气密性试验，通过PLC控制器和气泵电机控制系统控制气泵电机的启动和停止并进行点动或连续运行控制，在煤动态布料器和矿动态布料器传动轴旋转状态下对轴承筒仓及传动轴第一法兰与第二法兰之间进行气密泄漏测试，气泵的压缩空气或氮气加压到5 6bar(g)，所有开ロ采用肥皂水进行泄漏检测，不允许产生气泡； 步骤九、煤动态布料器和矿动态布料器动作测试，通过PLC控制器和电/液控制系统分别驱动两个液压油缸的协调伸缩动作，带动连杆使煤动态布料器和矿动态布料器的布料 溜槽沿圆周做旋转运动，设定旋转速度为O IOrpm，要求螺旋布料均匀、设备运行平稳无卡滞、运转速度平稳，下料溜槽的角中心线与水平线角度大于58. 5°，监测布料溜槽的运动參数并作液压油缸压カ异常报警，存储布料溜槽运动參数试验数据并打印输出试验数据曲线。
全文摘要
本发明公开了一种熔融还原炼铁炉关键设备综合试验方法，即试验装置的PLC控制器、水泵电机控制系统、气泵电机控制系统和电/液控制系统与DRI布料器、DRI螺旋输送机、煤动态布料器和矿动态布料器通过管路和电气接线分别连接，通过各控制系统依次对DRI布料器、DRI螺旋输送机、煤动态布料器和矿动态布料器进行水压、气密和动作试验；利用本方法实施熔融还原炼铁炉DRI布料器、DRI螺旋输送机和煤、矿动态布料器的各项综合试验，确保上述设备的各项性能指标符合COREX工艺的要求，保证熔融还原炼铁炉的正常运行。
文档编号G01M99/00GK102692327SQ20111006852
公开日2012年9月26日 申请日期2011年3月22日 优先权日2011年3月22日
发明者于冬, 林申铭, 沈振宇, 王荣弟 申请人:上海宝钢设备检修有限公司