CN104748148B - 转炉燃烧系统用柴油与天然气无扰切换装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了转炉燃烧系统用柴油与天然气无扰切换装置及其控制方法，它包括它包括选择开关、点火装置、第一选择器、第二选择器、第一与逻辑门、第二与逻辑门、第三与逻辑门、非逻辑门、油阀站、氧系统阀站、天然气阀站和燃烧喷枪，本发明的有益效果是使用了两级与逻辑，一级是点火控制、一级是油系统、天然气系统阀门控制，从而确保两套系统切换时无干扰，确保系统安全可靠；两种燃料可以随时切换，共用一套氧气系统，降低了成本；转换开关“左”“右”转换即可实现两种燃料系统的切换，时间只需一秒钟。可在控制系统内部实现，无需硬线连接。

Description

转炉燃烧系统用柴油与天然气无扰切换装置及控制方法

技术领域

本发明涉及转炉燃烧系统，尤其涉及转炉燃烧系统用柴油与天然气无扰切换装置及其控制方法。

背景技术

顶吹转炉是由顶部插入燃烧和吹炼喷枪进行贵金属冶炼的转炉。炉子由转炉炉体及倾动系统、喷枪及燃料系统各部分构成。顶吹转炉燃烧系统原设计柴油作为燃料，通过雾化风将柴油雾化成油雾状态，再与氧气按一定的比例通过燃烧喷枪送入炉中。如图1所示，图中虚线为电信号，实线为工艺管道流向。允许启动外部条件包括顶吹转炉前后工序状况、柴油压力、氧气压力、柴油泵运行情况等。当外部条件许可的情况下，启动点火装置，控制油系统阀站，柴油和雾化风阀站上的所有切断阀将打开，柴油系统调节阀将根据操作人员预先设定的流量值进行自动调节，氧气流量调节阀根据柴油流量的大小按一定的比例进行调节，满足生产的需要。油与氧采用的是双闭环比值控制系统。

柴油与天然气相比，其热值不高，火焰刚性不强，生产效率低，随着产能的提升，已不能满足生产的需要；柴油价格比天然气高，运输较麻烦，费用也高，造成燃烧成本提高。对这两方面考虑，对燃烧系统的改造已经是企业需要解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的转炉燃烧系统使用柴油作为燃料，生产效率低，燃烧成本高，为此提供一种转炉燃烧系统用柴油与天然气无扰切换装置及其控制方法。

本发明的技术方案是：转炉燃烧系统用柴油与天然气无扰切换装置，它包括选择开关、点火装置、第一选择器、第二选择器、第一与逻辑门、第二与逻辑门、第三与逻辑门、非逻辑门、油阀站、氧系统阀站、天然气阀站和燃烧喷枪，所述选择开关分别与第一选择器的X端、非逻辑门的输入端、第二选择器的X端和第三与逻辑门的输入端连接，所述第一选择器的输入端连通有油系统允许启动外部条件信号和气系统允许启动外部条件信号，第一选择器的输出端和点火装置和第一与逻辑门的输入端连接，第一与逻辑门的输出端分别和第二与逻辑门以及第三与逻辑门的输入端连接，所述非逻辑门的输出端和第二与逻辑门的输入端连接，第二与逻辑门的输出端、油阀站和燃烧喷枪依次信号连通，第三与逻辑门的输出端、天然气阀站和燃烧喷枪依次信号连通，油阀站和天然气阀站分别通过第一比值器和第二比值器和第二选择器的输入端连通，第二选择器的输出端、氧系统阀站和燃烧喷枪依次信号连通。

上述方案中所述油系统允许启动外部条件信号包括顶吹转炉前后工序状况、柴油压力、氧气压力、柴油泵运行情况，所述气系统允许启动外部条件信号包括工序前后的工艺变量、天然气、氧气的压力。

转炉燃烧系统用柴油与天然气无扰切换装置的控制方法，所述选择开关转向左边时，第一选择器接通，气系统允许启动外部条件作为选择器的输出信号输出，第二选择器接通，第二选择器输出信号为天然气阀站经过第二比值器后给出的比例信号，氧气系统将按照天然气系统给出的比值跟随天然气控制和调节，第三与逻辑门其中一个输入端接通，若点火装置启动则第三与逻辑门的输出端输出信号，天然气阀站工作，使得天然气输入燃烧喷枪，选择开关经过非逻辑门取反使得第二与逻辑门不通，油阀站不工作，柴油与燃烧喷枪不通；当转换开关转向右边时，第一选择器不通，油系统允许启动外部条件作为第一选择器的输出信号输出，若点火装置启动则第一与逻辑门接通，选择开关经过非逻辑门取反使得第二与逻辑门接通，油阀站工作，油系统与燃烧喷枪接通，且通过第一比值器输出信号经过第二选择器使得氧气系统将按照油系统给出的比值进入燃烧喷枪。

本发明的有益效果是该方法中使用了两级与逻辑，一级是点火控制、一级是油系统、天然气系统阀门控制，从而确保两套系统切换时无干扰，确保系统安全可靠；两种燃料可以随时切换，共用一套氧气系统，降低了成本；转换开关“左”“右”转换即可实现两种燃料系统的切换，时间只需一秒钟。可在控制系统内部实现，无需硬线连接。

附图说明

图1是柴油系统控制方框图；

图2是本发明系统控制方框图；

图中，1、第一选择器，2、第二选择器，3、第一与逻辑门，4、第二与逻辑门，5、第三与逻辑门，6、非逻辑门，7、第一比值器，8、第二比值器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图2所示，本发明包括选择开关、点火装置、第一选择器1、第二选择器2、第一与逻辑门3、第二与逻辑门4、第三与逻辑门5、非逻辑门6、油阀站、氧系统阀站、天然气阀站和燃烧喷枪，所述选择开关分别与第一选择器的X端、非逻辑门的输入端、第二选择器的X端和第三与逻辑门的输入端连接，所述第一选择器的输入端连通有油系统允许启动外部条件信号和气系统允许启动外部条件信号，第一选择器的输出端和点火装置和第一与逻辑门的输入端连接，第一与逻辑门的输出端分别和第二与逻辑门以及第三与逻辑门的输入端连接，所述非逻辑门的输出端和第二与逻辑门的输入端连接，第二与逻辑门的输出端、油阀站和燃烧喷枪依次信号连通，第三与逻辑门的输出端、天然气阀站和燃烧喷枪依次信号连通，油阀站和天然气阀站分别通过第一比值器7和第二比值器8和第二选择器的输入端连通，第二选择器的输出端、氧系统阀站和燃烧喷枪依次信号连通。

该装置的控制方法如下：选择开关转向左边时，第一选择器接通，气系统允许启动外部条件作为选择器的输出信号输出，第二选择器接通，第二选择器输出信号为天然气阀站经过第二比值器后给出的比例信号，氧气系统将按照天然气系统给出的比值跟随天然气控制和调节，第三与逻辑门其中一个输入端接通，若点火装置启动则第三与逻辑门的输出端输出控制信号控制天然气阀站使得天然气输入燃烧喷枪，选择开关经过非逻辑门取反使得第二与逻辑门不通，油阀站和燃烧喷枪不通；当转换开关转向右边时，第一选择器不通，油系统允许启动外部条件作为选择器1的输出信号输出，若点火装置启动则第一与逻辑门接通，选择开关经过非逻辑门取反使得第二与逻辑门接通，油阀站和燃烧喷枪接通，且通过第一比值器输出信号经过第二选择器使得氧气系统将按照油系统给出的比值进入燃烧喷枪。

需要说明的是选择器有3个输入端口， X、a和b，当x接通时，输出c=b; 当x没有接通时，输出c=a。该图例为第一选择器，左边为输入端，最上端的为X，中间位a，下面为b，右边为输出端。第二选择器以此类推。

原来只有一个燃料系统，现在变成两个燃料系统，即柴油系统和天然气系统。油系统外部允许条件保持不变，增加天然气系统的外部允许条件，包括：工序前后的工艺变量、天然气、氧气的压力等，将这两个外部允许条件作为第一选择器1的输入信号，当转换开关转向左边时，认为第一选择器1已接通，气系统允许启动外部条件信号作为选择器的输出信号输出；当转换开关转向右边时，认为第一选择器1不通，油系统允许启动外部条件信号作为第一选择器1的输出信号输出。当转换开关打到左边时，第三与逻辑门5其中一个输入端接通，如果点火装置已启动，则第三与逻辑门输出接通，输出一个控制信号控制天然气阀站，使天然气的阀门自动打开，天然气输入燃烧喷枪。由于在第二与逻辑门4前加了一个取反器即非逻辑门，所以在转换开关打到左时，第二与逻辑门输入端不通，阻止了油系统阀门打开。该方法中使用了两级与逻辑和选择器，一级是点火、一级是阀门控制，从而确保两套系统切换时无干扰，确保系统安全可靠。

转换开关“左”“右”转换即可实现两种燃料系统的切换，时间只需一秒钟。其切换完全可在控制系统内部利用应用程序组态解决。图中虚线可在控制系统内部实现，无需硬线连接。

原柴油燃烧系统点火装置是操作台上的两个操作装置(简称点火装置)。按常规操作人员在使用不同的燃料系统时，需在各自的操作装置上操作，增加一套燃烧系统后，必须另外增加一套点火装置。原柴油系统经过多年的使用实践，操作简单、安全可靠，操作人员已熟练掌握操作过程，为了不混淆操作人员的操作思路，在控制系统设计时，使天然气系统的操作方法与柴油一致，不另外增加任何操作装置，用操作柴油的操作装置进行操作。

当操作人员选择天然气系统时，气系统允许启动外部条件满足且已操作点火装置，通过两级与逻辑和选择器控制天然气阀站，使天然气的阀门按照操作人员设定的值自动进行调节。这样就可利用同一个点火装置控制两套不同的燃料系统。不增加任何外部操作设备，是本次改造的亮点和难点。

天然气系统同样需要与氧气按一定的比例混合后送入燃烧喷枪，同一个氧气系统分别与柴油系统和天然气系统进行配比。如图2所示，当转换开关打到左时信号接通，第二选择器接通，第二选择器输出信号为天然气给出的比例信号，氧气系统将按照天然气系统给出的比值跟随天然气控制和调节。否则，当转换开关打到右时，第二选择器和天然气阀站连通的输入端不通，其输出信号为油系统给出的比值信号，这样解决了两套燃烧系统共用一套氧气系统的问题。第一比值器7和第二比值器8是天然气和柴油分别对氧气的比值关系。

这种切换方法的优点：节省操作设备、操作简单、程序组态方便。按这一方法实施后，可以节约设备费和材料费，以及解决操作设备无安装空间等问题。实践证明，该方法可行，且安全可靠，可用于其它相同行业。

Claims (3)

1.顶吹转炉燃烧系统用柴油与天然气无扰切换装置，其特征是它包括选择开关、点火装置、第一选择器、第二选择器、第一与逻辑门、第二与逻辑门、第三与逻辑门、非逻辑门、油阀站、氧系统阀站、天然气阀站和燃烧喷枪，所述选择开关分别与第一选择器的X端、非逻辑门的输入端、第二选择器的X端和第三与逻辑门的输入端连接，所述第一选择器的输入端连通有油系统允许启动外部条件信号和气系统允许启动外部条件信号，第一选择器的输出端和点火装置和第一与逻辑门的输入端连接，第一与逻辑门的输出端分别和第二与逻辑门以及第三与逻辑门的输入端连接，所述非逻辑门的输出端和第二与逻辑门的输入端连接，第二与逻辑门的输出端、油阀站和燃烧喷枪依次信号连通，第三与逻辑门的输出端、天然气阀站和燃烧喷枪依次信号连通，油阀站和天然气阀站分别通过第一比值器和第二比值器和第二选择器的输入端连通，第二选择器的输出端、氧系统阀站和燃烧喷枪依次信号连通。

2.如权利要求1所述的顶吹转炉燃烧系统用柴油与天然气无扰切换装置，其特征是所述油系统允许启动外部条件信号包括顶吹转炉前后工序状况、柴油压力、氧气压力、柴油泵运行情况，所述气系统允许启动外部条件信号包括工序前后的工艺变量、天然气、氧气的压力。

3.如权利要求1或2所述的顶吹转炉燃烧系统用柴油与天然气无扰切换装置的控制方法，其特征是所述选择开关转向左边时，第一选择器接通，气系统允许启动外部条件作为选择器的输出信号输出，第二选择器接通，第二选择器输出信号为天然气阀站经过第二比值器后给出的比例信号，氧气系统将按照天然气系统给出的比值跟随天然气控制和调节，第三与逻辑门其中一个输入端接通，若点火装置启动则第三与逻辑门的输出端输出信号，天然气阀站工作，使得天然气输入燃烧喷枪，选择开关经过非逻辑门取反使得第二与逻辑门不通，油阀站不工作，柴油与燃烧喷枪不通；当转换开关转向右边时，第一选择器不通，油系统允许启动外部条件作为第一选择器的输出信号输出，若点火装置启动则第一与逻辑门接通，选择开关经过非逻辑门取反使得第二与逻辑门接通，油阀站工作，油系统与燃烧喷枪接通，且通过第一比值器输出信号经过第二选择器使得氧气系统将按照油系统给出的比值进入燃烧喷枪。