CN110160708B - 一种应用于马弗炉氢气泄漏的自动检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用于马弗炉氢气泄漏的自动检测方法和装置，该方法包括，S1，检测马弗炉内气压并判断检测气压是否小于设定气压，若否，则继续进行气压检测，若是，则执行S2；S2，减小氢气排放阀门，并判断阀门开度是否达到0，若否，则返回执行S1，若是，则执行S3；S3，增大氢气进气流量；S4，判断炉膛内温度与设定温度的差值是否超过温差阈值，若是，则表示马弗炉破损，发出马弗炉破损警报提醒，若否，则发出非马弗炉导致氢气泄漏提醒；该装置包括多个温度传感器、气压计、控制器、湿度传感器等。采用这种设计，使马弗炉内氢气泄漏检测更加准确、方便。

Description

一种应用于马弗炉氢气泄漏的自动检测方法

技术领域

本发明涉及不锈钢生产技术领域，尤其涉及一种应用于马弗炉氢气泄漏的自动检测方法。

背景技术

马弗炉是全氢马弗退火炉的简称，是一种应用于生产光亮不锈钢的重要设备。马弗炉内通入100％氢气，带钢从氢气氛围中通过，可以防止氧化，保证带钢的表面质量。

马弗炉在加热的炉膛内垂直安装，炉膛用于加热带钢。由于马弗炉高度较高、直径较大，马弗炉整体都是通过焊接拼装完成，在重力和高温的影响，位于顶端的马弗炉焊缝特别容易开裂，一旦马弗焊缝完全开裂，导致马弗炉内氢气泄漏，如果发现不及时，容易引发严重的安全事故。

而目前对马弗炉氢气泄漏大都依靠人为经验进行判断，由于每个人的经验能力不同，存在着判断失误的风险，且依靠人工难以判断出是否泄漏至炉膛内，不利于安全生产。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种应用于马弗炉氢气泄漏的自动检测方法，应用该方法和装置能对马弗炉氢气泄漏情况进行自动检测，检测准确性高、实时性好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种应用于马弗炉氢气泄漏的自动检测方法，其特征在于：所述方法包括，

S1，检测马弗炉内气压并判断检测气压是否小于设定气压，若否，则继续进行气压检测，若是，则执行S2；

S2，减小氢气排放阀门，并判断阀门开度是否达到0，若否，则返回执行S1，若是，则执行S3；

S3，增大氢气进气流量；

S4，判断炉膛内温度与设定温度的差值是否超过温差阈值，若是，则表示马弗炉破损，发出马弗炉破损警报提醒，若否，则发出非马弗炉破损导致氢气泄漏情况提醒。

进一步的，所述S4中执行判断炉膛内温度与设定温度的差值是否超过温差阈值的步骤同时，还包括检测炉膛烟囱湿度的步骤，若烟囱湿度超过预设湿度时，表示马弗炉破损。

进一步的，在判断出马弗炉破损后，采用氮气吹扫方式紧急置换马弗炉内氢气以维持马弗炉内正气压。

进一步的，所述S3中还包括增加马弗炉入口和出口密封辊处氮气流量的步骤。

进一步的，所述设定气压相对压力为350Pa。

进一步的，所述设定温度为750℃。

进一步的，所述温差阈值为13℃。

本发明还提供了一种应用于马弗炉氢气泄漏的自动检测装置，所述马弗炉位于加热炉膛内，其特征在于：包括设置于炉膛内的多个温度传感器、设置于马弗炉内的气压计、报警及提醒装置，还包括与温度传感器、气压计及报警提醒装置通信连接的控制器，所述控制器用于接收温度传感器及气压计信号并向报警提醒装置输出控制信号。

进一步的，所述自动检测装置还包括设置在加热炉膛烟囱内并与所述控制器通信连接的湿度传感器，所述湿度传感器向所述控制器传输烟囱湿度信号。

进一步的，所述温度传感器数量为2个并设置于炉膛内壁同一圆周上，两个传感器间隔1/4圆周。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过对马弗炉内气压的检测及排气阀门开度调节，可初步判断马弗炉是否存在氢气泄漏，再通过炉膛内温度判断，最终确定氢气是否为马弗炉破损导致泄漏或者其它原因使氢气泄漏，并进行相应提醒，检测装置简单，检测方法方便，准确性高、实时性好；通过在炉膛烟囱内设置湿度传感器，可以进一步判断是否是由于马弗炉破损导致氢气泄漏，提高检测的准确性；在炉膛内设置多个传感器，可以提高温度检测的准确性，防止误判断，从而提高自动检测的准确性。

附图说明

图1为本发明的自动检测方法一种实施例流程图图。

图2为本发明的一种实施例的带钢采用马弗炉退火的生产过程结构示意图。

图3为本发明的一种实施例的温度传感器安装示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示为本发明的马弗炉氢气泄漏的自动检测方法的一种实施例流程图，如图所示，在进行正常生产时，首先对加热炉膛进行加热升温，当炉膛内温度大于设定温度时，由马弗炉的氢气进气阀门向马弗炉内充入氢气。正常生产时，马弗炉内的氢气气压基本保持恒定，实际生产中一般维持在500pa左右，也即相对压力500Pa。当氢气泄漏时，会导致马弗炉内的气压降低，影响不锈钢的生产质量，如果氢气泄漏至炉膛内，还可能会引起爆炸等严重事故，因而需要对马弗炉内氢气的泄漏情况进行检测。下面对本发明的自动检测方法进行详细描述。

首先要对马弗炉内的气压进行检测，当气压在设定范围内时，表示炉内气压正常，不进行相关操作，继续检测炉内气压；当出现气压低于设定气压时，为了使马弗炉内气压保持在设定范围内，马弗炉的氢气排放阀门的开度会减小以降低炉内氢气排气流量直至氢气排放阀门的开度为0。如果当氢气排放阀门的开度为0时，马弗炉的氢气气压还不能达到设定范围，则可以断定马弗炉存在氢气泄漏的情况。本实施例中，设定气压的取值为相对压力350pa。

在马弗炉确定存在氢气泄漏的情况时，需要保证马弗炉的炉内气压，防止出现负压，因为马弗炉内为纯氢气，氢气的爆炸极限在空气中的体积浓度是4％—75.6％，一旦出现负压，炉膛内燃烧的气体会进入马弗炉内发生剧烈燃烧，导致马弗炉发生爆炸。为了防止马弗炉内负压，可以采取两方面的措施，一方面是开大氢气进气阀门，增大氢气进入炉内的流量；另一方面，由于运动的带钢从两根密封辊中间通过，密封辊中间不可能完全密封，会存在间隙，间隙的大小就是带钢的厚度，带钢厚度越厚，间隙越大，越容易引发氢气泄漏，为了对密封辊位置进行密封，通常采用冲入氮气的方式进行密封隔离，为防止炉内负压，加大马弗炉出口和入口密封箱的密封氮气流量，从而防止氢气从马弗炉出口和入口密封辊处泄漏。

由于仅对炉内气压进行检测，无法确定氢气泄漏的具体情况，需要进一步判断。在正常生产时，只有当炉膛内所有检测点温度达到设定温度以上时，马弗炉内才充入氢气气氛，而氢气的燃点是585℃，是低于设定温度的，所以如果当马弗炉出现破裂时使泄漏的氢气进入炉膛时，会在炉膛中迅速燃烧，氢气热值很高，会产生大量热量，使得炉膛内的温度升高。所以需要对炉膛内温度进行检测判断以确定马弗炉内氢气是否由于马弗炉破损泄漏至炉膛内或者非马弗炉破损等其它原因使氢气泄漏。

正常情况下，炉膛温度与设定温度基本保持一致，如果炉膛内的温度与设定温度的差值超过了设定的温差阈值，则表示马弗炉破损导致氢气泄漏致使炉膛内有氢气泄入燃烧，如果没有超过设定的温差阈值，则表示由非马弗炉破损的其它原因导致氢气泄漏。本实施例中，设定温度的取值为750℃，温度阈值的取值为13℃。

采用炉膛内温度进行判断的理由如下，

目前进行生产时，加热炉膛内通过燃烧天然气燃烧进行加热，天然气的主要成分为甲烷(CH₄)，其燃烧热方程如下：

CH₄+2O₂＝CO₂+2H₂O,ΔH

由式可见，正常燃烧过程中，约1立方的天然气可以得到2立方的水蒸气和一定的热量△H及一定量的二氧化碳，△H转化为炉膛的温度。

氢气(H₂)燃烧的方程为：

由式可见，1立方的氢气燃烧约生成1立方水蒸气及一定的热量ΔH，正常生产时，氢气的小时流量一般远大于炉膛内天然气的进量，一旦发生氢气泄漏，炉膛内的水蒸气、热量会急剧增加，从而通过判断炉膛内温度即可判断氢气是否泄漏至炉膛。

由上述的氢气燃烧方程式可知，氢气在燃烧过程中还会形成大量水蒸气，如果马弗炉内的氢气由于马弗炉破损进入炉膛内燃烧，炉膛内必然会形成大量水蒸气。因此，为了进一步确定马弗炉破损使氢气泄漏至炉膛内，可以在炉膛的烟囱内安装湿度传感器，如果湿度传感器检测的湿度超过了预设的湿度，则表示炉膛内有氢气燃烧，从而确定马弗炉破损致使氢气泄漏至炉膛内；如果烟囱湿度未超过预设湿度，则表示由非马弗炉破损的其它原因致使氢气泄漏。

为了使管理人员及时发现氢气泄漏的情况，特别是马弗炉破损致使氢气泄漏至炉膛的情况，在确定马弗炉破损致使氢气泄漏至炉膛内时，报警装置发出声响警报以提醒管理人员，管理人员及时采取氮气吹扫等措施紧急置换掉马弗炉内的氢气，并维持马弗炉内正气压，确保安全生产；如果是非马弗炉破损等其它原因致使氢气泄漏，则在中控室的中控屏上显示或者采用提示音来进行氢气泄漏故障提醒，提示管理人员及时排除故障。

如图2所示为带钢采用马弗炉退火的生产过程结构示意图，带钢经马弗炉入口密封辊进入马弗炉内氢气氛围中，并在转向辊的作用下经马弗炉出口密封辊离开马弗炉，马弗炉置于炉膛内进行加热，氢气从氢气进气阀门进入马弗炉、由氢气排放阀门排除马弗炉。

本发明还提供了一种应用于马弗炉氢气泄漏的自动检测装置，所述马弗炉位于加热炉膛内，包括设置于炉膛内的多个温度传感器、设置于马弗炉内的气压计、报警及提醒装置，还包括与温度传感器、气压计及报警提醒装置通信连接的控制器，所述控制器用于接收温度传感器及气压计信号并向报警提醒装置输出控制信号。

作为一种优选，如图3所示，所述温度传感器数量为2个并设置于炉膛内壁同一圆周上，两个传感器间隔1/4圆周，这样相较于原来单点温度检测，准确度可以提高25％。本实施例中，温度传感器采用热电偶。

在本实施例中，所述自动检测装置还包括设置在加热炉膛烟囱内并与所述控制器通信连接的湿度传感器，所述湿度传感器向所述控制器传输烟囱湿度信号。这样可以进一步提高氢气泄漏自动检测的准确性。

除了上述改进外，其他相类似的改进也包含在本发明的改进范围内，此处就不在赘述。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种应用于马弗炉氢气泄漏的自动检测方法，其特征在于：所述方法包括，

S1，检测马弗炉内气压并判断检测气压是否小于设定气压，若否，则继续进行气压检测，若是，则执行S2；

S2，减小氢气排放阀门，并判断阀门开度是否达到0，若否，则返回执行S1，若是，则执行S3；

S3，增大氢气进气流量；

S4，判断炉膛内温度与设定温度的差值是否超过温差阈值，若是，则表示马弗炉破损，发出马弗炉破损报警提醒，若否，则发出非马弗炉破损导致氢气泄漏提醒。

2.根据权利要求1所述自动检测方法，其特征在于：

所述S4中执行判断炉膛内温度与设定温度的差值是否超过温差阈值的步骤同时，还包括检测炉膛烟囱湿度的步骤，若烟囱湿度超过预设湿度时，表示马弗炉破损。

3.根据权利要求2所述自动检测方法，其特征在于：

在判断出马弗炉破损后，采用氮气吹扫方式紧急置换马弗炉内的氢气以维持马弗炉内正气压。

4.根据权利要求1所述自动检测方法，其特征在于：

所述S3中还包括增加马弗炉入口和出口密封辊处氮气流量。

5.根据权利要求1所述自动检测方法，其特征在于：

所述设定气压相对压力为350Pa。

6.根据权利要求1所述自动检测方法，其特征在于：

所述设定温度为750℃。

7.根据权利要求6所述自动检测方法，其特征在于：

所述温差阈值为13℃。

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