CN110254957B - 一种高温液体盛液器系统及其保温方法 - Google Patents

一种高温液体盛液器系统及其保温方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高温液体盛液器系统及其保温方法，属于冶金工业高温液体处理领域，解决了现有技术中无法保证液体在盛液器内不凝固及保温过程的节能问题。本发明的高温液体盛液器系统，包括盛液器、液位探测器和控制器，盛液器壳体夹层内设置多个加热体，各个加热体通过控制器独立控制。安装在盛液器上部的液位探测器测量的液位高低，控制器根据液位的高低控制盛液器壳体上的发热体开启的情况及功率大小，盛液器起到保证液体不凝固和节能的目的。本发明实现了保证高温液体进一步处理之前不凝固以及保温过程的节能。

Description

一种高温液体盛液器系统及其保温方法
技术领域
本发明涉及冶金工业高温液体处理技术领域，尤其涉及一种高温液体盛液器系统及其保温方法。
背景技术
高温液体在进一步处理之前，需要倒入一个盛液器中进行保温，防止液体凝固，盛液器起到了液体保温、缓冲的作用。但传统的盛液器一般没有保温措施，这样就无法保证盛液器出口的液体温度的稳定，也无法保证液体在盛液器内不凝固。而且在对液体进行加热保温的时候，会耗费大量能源，为了节约能源实现环保，需要对加热过程进行调节，避免能源浪费，同时需要避免出现液体过渡加热的情况产生。因此，需要设计一种的高温液体盛液器系统解决现有处理工艺存在的问题。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种高温液体盛液器系统及其保温方法，用以解决现有的盛液器没有保温措施，无法保证盛液器出口的液体温度的稳定，也无法保证液体在盛液器内不凝固的问题。且本发明能够对液体进行加热保温的过程中的动态调节，实现了节能减排。同时避免过度加热或无效加热的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种高温液体盛液器系统，其特征在于，盛液器系统包括：盛液器、液位探测器和控制器；
盛液器的夹层中设置有加热体，加热体用于对盛液器中的液体进行加热；
液位探测器用于监测盛液器中液体的温度和液面高度；控制器用于接收并处理液位探测器监测到的液体信息；
加热体有多个；控制器能够独立控制每一个加热体。
具体地，盛液器包括：内保温层、加热层、外保温层和外壳。
具体地，内保温层为镁铝碳复合耐火材料；加热层包括：加热体和耐高温高压的耐材；外保温层为耐高温耐火材料；外壳为钢结构。
具体地，加热体设置在加热层中，且在加热层中均匀分布。
具体地，每个加热体均通过导线与控制器连接。
具体地，盛液器包括：液体入口和液体出口；液体出口为圆形、椭圆形、矩形或菱形。
一种高温液体盛液器系统的保温方法，包括以下步骤：
步骤S1：将高温液体倒入盛液器之前，控制器根据倒入液体的量计算倒入液体后盛液器中的预估液位；控制器控制加热体开启，对盛液器进行预热；
步骤S2：预热完成后，加热体温度稳定且盛液器的内保温层蓄热完成；将高温液体从液体入口倒入盛液器；
步骤S3：高温液体倒入盛液器后，控制器根据液位探测器监测到的实际液位和液体温度，调节加热体。
具体地，步骤S1中，对盛液器进行预热时，控制器控制预估液位以下的加热体开启；控制器根据高温液体的类型、熔点和预热时间，调节加热体的功率；
具体地，步骤S3中，高温液体的实际液位与预估液位不同时，根据液位探测器监测到的实际液位调整加热体11的开启数量；
实际液位低于预估液位时：实际液位以下的加热体11的功率保持不变；将实际液位以上的加热体11的功率降低或关闭；
实际液位高于预估液位时：将实际液位以下预估液位以上的加热体11开启或功率调高，实际液位以上的加热体11状态保持不变。
具体地，步骤S3中，液位探测器实时监测的液体的液位高度和液体温度并反馈给控制器，控制器根据反馈数据实时调整各个加热体的开启或闭合以及加热体的功率。
采用上述技术方案至少具有以下有益效果之一：
(1)本发明实现了对高温液体的保温。本发明所提出的高温液体盛液器系统，通过在盛液器的结构夹层内设计加热层对盛液器及其内部液体进行加热，解决了传统盛液器无加热保温的问题。
(2)实时温度监测。本发明的高温液体盛液器系统，设置液位探测器监测盛液器内液体的液位和温度，并反馈给控制器，实现了对盛液器内液体的实时监测。
(3)多个加热体组合加热，独立控制，减少能源浪费。本发明在加热层设置多个加热体，每一个加热体都通过控制器独立控制。控制器根据液位探测器监测到的液体液位和温度信息，实时调整各个加热体的开启或关闭，及加热体的具体参数，如功率、电流、最高温度等。关闭液体液位上方的加热体，避免了能源浪费。
(4)实时动态调节，降低高温液体的保温能耗。
本发明的液位探测器、控制器、加热体构成了一个温度调节的实时温度反馈闭环。盛液器内液体的液面高度和温度会在一定范围内波动，液位探测器实时监测的液体的液位高度和液体温度并反馈给控制器，控制器根据反馈数据实时调整各个加热体的开闭及功率参数。在液体温度较高时降低加热体的功率，而在液体温度较低时，提高加热体的功率。本发明实现了盛液器壳体内液体加热过程的动态调节，避免了过度加热或无效加热，实现了以及对高温液体的精准保温。
(5)提高企业效益。本发明通过对高温液体实行在线监控与加热体的实时调控，能够精确调节盛液器内液体的温度，保证其流动性。本发明通过动态调节可以降低加热体单一功率条件下带来的高能耗，降低了电能，减少了能源浪费，为企业增加了经济效益。因此，本系统具有提高企业生产水平、增加企业效益的优势，有很大的推广价值。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明的高温液体盛液器系统结构示意图；
图2为本发明的盛液器俯视图一；
图3为本发明的盛液器俯视图二；
图4为本发明的盛液器俯视图三；
图5为本发明的盛液器A-A方向剖视图。
附图标记：
1-盛液器；2-液体入口；3-液体出口；4-内保温层；5-加热层；6-外保温层；7-外壳；8-液位探测器；9-控制器；10-导线；11-加热体。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
本发明针对传统的盛液器没有保温措施，无法保证盛液器出口的液体温度的稳定，也无法保证液体在盛液器内不凝固的问题，而且在对液体进行加热保温的过程中无法根据实际情况动态调节的问题做出改进，本发明实现了对盛液器内高温液体温度的精确控制。
实施例1
本发明的一个具体实施例，公开了一种高温液体盛液器系统及其保温方法。
一方面，本实施例提供一种高温液体盛液器系统，包括：盛液器1、液位探测器8和控制器9。
盛液器1的壳体为多层结构，如图1和图5所示，盛液器1主要包括：内保温层4、加热层5、外保温层6和外壳7。其中，盛液器1的加热层5中设置有多个加热体11，加热体11能够对盛液器1中的液体进行加热，保持盛液器1内液体的温度和液体流动性。
具体地，盛液器1的内保温层4为耐高温耐冲蚀的镁铝碳复合耐火材料；加热层5由耐高温高压的高铝耐材和加热体11组成，加热体11为硅钼棒发热体，硅钼棒发热体设置在高铝耐材中；外保温层6是导热系数低的莫来石浇注材料；外壳7是Q435钢板。
内保温层4采用耐高温耐冲蚀的镁铝碳复合耐火材料，能够为盛液器1内的高温液体提供所需热度，避免盛液器1发生高温变形或者与内部高温液体接触发生损坏。
外保温层6采用导热系数低的莫来石浇注材料能够隔绝盛液器1内部高温，避免外壳7的温度过高，避免外壳7的钢板受热过高发生变形。
优选地，液位探测器8为一种耐高温的光学探测器，具有长期耐1600℃高温的热辐射，能够伸入高温液体中探测到液体的液位，而且能检测液体的实时温度。使用时，将液位探测器8置于盛液器1的腔体上部，倒入高温液体后，液位探测器8用于监测盛液器1中液体的温度和液面高度。
优选地，控制器9用于接收并处理液位探测器8监测到的液体信息。
优选地，盛液器1加热层5中设置的加热体11有多个，加热体11均匀分布在盛液器1的壳体加热层5中，每一个加热体11均通过控制器9独立控制。也就是说，控制器9能够控制每一个加热体11的开启或关闭、发热功率、电流大小等，每一个加热体11的状态均为独立的，互不干扰，这样可以实现对盛液器1内的液体加热时，也可以仅开启有液体的对应位置的加热体11，避免没有液体的位置也加热，进一步避免了无效加热或过度加热。
为了实现对加热体11的独立控制，每个加热体11均通过导线10与控制器9单独连接。加热层5内的每个加热体11都通过导线10与控制器9连接，即每个加热体11均可以通过控制器9单独控制，包括控制加热体11的开启和关闭、加热体的功率、加热温度等。
控制器9能够控制每个加热体11的开启和关闭、电流的大小，所有数据的记录和存储。另外，控制器9能够实现液位参数预估、实际液位参数和温度参数的提取、控制加热体11对盛液器预热、根据实际液位和液体温度实时调整各个加热体11参数等功能。
由于高温液体在盛液器1中暂存后使用，盛液器1同时设置有液体入口2和液体出口3。液体出口3的面积小于液体入口2，使高温液体顺利倒入盛液器1，并在盛液器1内缓冲后流出。具体地，液体出口3可以为圆形、椭圆形、矩形、菱形或其他异型形状，如图2-4所示。
当需要将高温液体在盛液器内存储一定时间时，还可以在液体出口3位置安装底部挡板，底部挡板的内部结构与盛液器1的壳体结构相同，同样具有内保温层4、加热层5、外保温层6和外壳7。底部挡板安装在液体出口3位置处，底部挡板通过与盛液器1转动连接或推拉(左右移动)安装的方式调节液体出口3的大小，或实现液体出口3密封，使高温液体暂存在盛液器1中。
另一方面，本实施例提供一种高温液体盛液器系统的保温方法，包括以下步骤：
步骤S1：高温液体倒入盛液器1之前，控制器9根据倒入液体的量计算倒入液体后盛液器1中的预估液位；控制器9控制加热体11开启，对盛液器1进行预热；
步骤S2：预热完成后，加热体11温度稳定且盛液器1的内保温层4蓄热完成；将高温液体从液体入口2倒入盛液器1；
步骤S3：高温液体倒入盛液器1后，控制器9根据液位探测器8监测到实际液位调整具体单个加热体11的开闭以及参数。
具体地，步骤S1中，对盛液器1进行预热时，控制器9仅控制预估液位以下的加热体11开启。控制器9根据高温液体的类型、熔点和预热时间，调节加热体11的功率和加热体11的温度稳定时的温度值。
具体地，步骤S3中，高温液体的实际液位可能与预估液位不同，根据液位探测器8监测到的实际液位调整加热体11的开启数量和开启位置。
实际液位低于预估液位时：保持或调大实际液位以下的加热体11的功率；将实际液位以上的加热体11功率降低或关闭实际液位以上加热体。关闭液体实际液位以上的加热体11，可以避免无效加热，减少能源浪费。
实际液位高于预估液位时：保持预估液位以下加热体11参数不变，将实际液位以下预估液位以上的加热体11开启或功率调高，实际液位以上的加热体11状态不变。
具体地，步骤S3中，随着高温液体不断地从液体入口2倒入盛液器1，同时盛液器1内的液体也不断从液体出口3排出，盛液器1内的液面在一定范围内波动，液位探测器8实时监测的液体的液位高度和液体温度并反馈给控制器9，控制器9根据反馈数据实时调整各个加热体11的参数。
具体地，盛液器1内液体温度低于预期值(保持液体流动性所需温度，或根据实际需要设定的温度)时，调高加热体11的功率，对液体进行加热。液体温度高于预期值时，调低加热体11的功率，避免过度加热。
实施时，高温液体倒入盛液器1之前，根据倒入液体的量(体积、流量)和温度(例如：保持高温液体流动性良好的温度为1350℃)，控制器9估算高炉渣液体在盛液器1内的预估液位(例如：预估液位在盛液器1高度的3/4处)，控制预估液位以下的加热体11开启加热，设置控制加热温度略高于保持高温物质流动性的温度值。
进一步地，对盛液器进行预热。控制器9控制盛液器1外壳加热层5上的加热体11开启，具体控制状态为：调大预估液位以下的每个加热体11的功率，例如：将预估液位以下(预计盛液器中有液体位置)的加热体11功率设置为50W，对盛液器进行预热，预估液位以上(预计不与高温液体接触位置)的加热体11功率为0W。
进一步的，倒入液体。待预估液位以下的加热体11温度稳定(例如达到1400℃)，且盛液器内保温层4蓄热完成后，将高温液态高炉渣从液体入口2倒入盛液器1中。
进一步地，根据实际液体状态调整参数。高温液态高炉渣倒入完成后，液位探测器8监测盛液器1内的高温液态高炉渣的实际液位和温度。控制器9根据液位探测器8探测到的实际液位调节各个加热体11的参数。
实际液位低于预估液位时：保持实际液位以下的每个加热体11的功率，例如50W；将实际液位以上的加热体11功率降低，例如由50W减小至0W。
实际液位高于预估液位时：将实际液位以下预估液位以上的加热体11功率保持或调高，例如由0W调至50W。
考虑到，倒入液体后，随着高温液态高炉渣不断地从盛液器1的液体入口2倒入盛液器1，同时盛液器1内的高温液态高炉渣也不断从液体出口3排出，液位探测器8实时监测到的液位高度和液体温度是变化的。
进一步地，实时反馈调节。液位探测器8将实时检测的液位高度和液体温度反馈给控制器9，控制器9根据反馈数据精确地、实时地、具体地调整每一个加热体11的参数，使高温液态高炉渣从盛液器液体出口3排出时，保持高温液体的良好流动性及所需的温度，例如熔点温度为1340℃的物质，保持其温度不低于1340℃，流动性较好。
与现有技术相比，本实施例提供的技术方案至少具有以下有益效果之一：
1)本发明实现了对高温液体的保温。本发明所提出的高温液体盛液器系统，通过在盛液器的结构夹层内设计加热层对盛液器及其内部液体进行加热，解决了传统盛液器无加热保温的问题。
2)实时温度监测。本发明的高温液体盛液器系统，设置液位探测器监测盛液器内液体的液位和温度，并反馈给控制器，实现了对盛液器内液体的实时监测。
3)多个加热体组合加热，独立控制，减少能源浪费。本发明在加热层设置多个加热体，每一个加热体都通过控制器独立控制。控制器根据液位探测器监测到的液体液位和温度信息，实时调整各个加热体的开启或关闭，及加热体的具体参数，如功率、电流、最高温度等。关闭液体液位上方的加热体，避免能源浪费。
4)实时动态调节，降低高温液体的保温能耗。
本发明的液位探测器、控制器、加热体构成了一个温度调节的实时温度反馈闭环。盛液器内液体的液面高度和温度会在一定范围内波动，液位探测器实时监测的液体的液位高度和液体温度并反馈给控制器，控制器根据反馈数据实时调整各个加热体的开闭及参数。在液体温度较高时降低加热体的功率，而在液体温度较低时，提高加热体的功率，实现了盛液器壳体内液体加热过程的动态调节，以及对高温液体的精准保温。
5)提高企业效益。本发明通过对高温液体实行在线监控与加热体的实时调控，能够精确调节盛液器内液体的温度，保证其流动性。本发明通过动态调节可以降低加热体单一功率条件下带来的高能耗，降低了电能，减少了能源浪费，为企业增加了经济效益。因此，本系统具有提高企业生产水平、增加企业效益的优势，有很大的推广价值。
实施例2
如图1、图2、图5所示，本实施例本实施例提供当高温液体为高温液态高炉渣时，高温液体盛液器系统的操作过程：
在高温液态高炉渣，温度为1350℃。高温液态高炉渣倒入盛液器1之前，根据倒入高炉渣的量(体积)和温度，控制器9估算高炉渣液体在盛液器1内的预估液位，例如预估液位在盛液器1高度的3/4处；保持高炉渣流动性良好的温度为1350℃。
然后，控制器9控制盛液器1外壳加热层5上的加热体11开启，具体为：调节预估液位以下的每个加热体11的功率为50W，预估液位以上的加热体11功率为0W。
待液位以下的加热体11温度稳定达到1400℃，且盛液器内保温层4蓄热完成后，将高温液态高炉渣从液体入口2倒入盛液器1中。
高温液态高炉渣倒入完成后，液位探测器8监测盛液器1内的高温液态高炉渣的实际液位和温度。控制器9根据液位探测器8探测到的实际液位调节各个加热体11的参数：调节实际液位以下的每个加热体11的功率为50W，实际液位低于预估液位时，将实际液位以上的加热体11功率由50W减小至0W。
随着高温液态高炉渣不断地从盛液器液体入口2倒入盛液器1，同时盛液器1内的高温液态高炉渣也不断从液体出口3排出，液位探测器8实时监测到的液位高度和液体温度是变化的，液位探测器8将实时检测的液位高度和液体温度反馈给控制器9，控制器9根据反馈数据可精确地实时调整各个加热体11的参数，使高温液态高炉渣从盛液器液体出口3排出时温度为1340℃，流动性较好。
实施例3
如图1、图3、图5所示，本实施例提供当高温液体为高温铬铁水时，高温液体盛液器系统的操作过程：
在高温铬铁水(温度为1600℃)倒入盛液器1之前，根据倒入铬铁水的量(体积)和温度，控制器9估算液体倒入后盛液器1内的预估液位(例如：液位在盛液器1高度的4/5处)和温度(1600℃)，然后控制器9控制盛液器1壳体上的加热体11开启，调节预估液位以下的每个加热体11的功率为均为80W，预估液位以上的加热体11功率为0W。
预估待液位以下的加热体11温度稳定达到1600℃，且盛液器内保温层4蓄热完成后，将铬铁水从盛液器液体入口2倒入盛液器1中。铬铁水倒入完成后，控制器9再根据液位探测器8探测到的铬铁水实际的液位调节各个加热体11的参数：实际液位以下的每个加热体11的功率为均为80W；实际液位以上的加热体11功率由80W递减至0W(实际液位低于预估液位时)。
随着铬铁水不断地从盛液器液体入口2倒入盛液器1，同时盛液器1内的铬铁水也不断从液体出口3排出，液位探测器8将实时检测的液位高度和液体温度并反馈给控制器9，控制器9根据反馈数据可精确地实时调整各个加热体11的参数。
具体为：当液体温度高于维持其良好流动性的所需温度值时，调低实际液位以下加热体11的功率，避免过度加热和能源浪费；当液体温度低于维持其良好流动性的所需温度值时，调高实际液位以下加热体11的功率对盛液器1内的铬铁水进行加热，保证铬铁水从盛液器液体出口3排出时温度不低于1580℃，流动性较好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种高温液体盛液器系统的保温方法，其特征在于，采用高温液体盛液器系统进行保温，所述盛液器系统包括：盛液器(1)、液位探测器(8)和控制器(9)；
所述盛液器(1)的夹层中设置有加热体(11)，所述加热体(11)用于对盛液器(1)中的液体进行加热；加热体(11)为硅钼棒发热体，硅钼棒发热体设置在高铝耐材中；
所述液位探测器(8)用于监测盛液器(1)中液体的温度和液面高度；所述控制器(9)用于接收并处理所述液位探测器(8)监测到的液体信息；
所述加热体(11)有多个；所述控制器(9)能够独立控制每一个加热体(11)；
所述盛液器(1)包括：内保温层(4)、加热层(5)、外保温层(6)和外壳(7)；所述内保温层(4)为镁铝碳复合耐火材料；所述加热层(5)包括：加热体(11)和耐高温高压的耐材；所述外保温层(6)为耐高温耐火材料；所述外壳(7)为钢结构；所述盛液器(1)包括：液体入口(2)和液体出口(3)；所述液体出口(3)为圆形、椭圆形、矩形或菱形；
所述加热体(11)设置在所述加热层(5)中，且在所述加热层(5)中均匀分布；
每个加热体(11)均通过导线(10)与所述控制器(9)连接；
包括以下步骤：
步骤S1：将高温液体倒入盛液器(1)之前，所述控制器(9)根据倒入液体的量计算倒入液体后盛液器(1)中的预估液位；控制器(9)控制加热体(11)开启，对盛液器(1)进行预热；
步骤S2：预热完成后，加热体(11)温度稳定且盛液器(1)的内保温层(4)蓄热完成；将高温液体从液体入口(2)倒入盛液器(1)；
步骤S3：高温液体倒入盛液器(1)后，所述控制器(9)根据液位探测器(8)监测到的实际液位和液体温度，调节加热体(11)；
步骤S3中，高温液体的实际液位与预估液位不同时，根据液位探测器(8)监测到的实际液位调整加热体11的开启数量；
实际液位低于预估液位时：实际液位以下的加热体11的功率保持不变；将实际液位以上的加热体11的功率降低或关闭；
实际液位高于预估液位时：将实际液位以下预估液位以上的加热体11开启或功率调高，实际液位以上的加热体11状态保持不变；
所述步骤S1中，对盛液器(1)进行预热时，所述控制器(9)控制预估液位以下的加热体(11)开启；所述控制器(9)根据高温液体的类型、熔点和预热时间，调节所述加热体(11)的功率；
所述步骤S3中，液位探测器(8)实时监测的液体的液位高度和液体温度并反馈给控制器(9)，控制器(9)根据反馈数据实时调整各个加热体(11)的开启或闭合以及加热体(11)的功率。
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