CN111500816A - 转炉煤气点火放散方法以及转炉煤气点火放散控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及炼钢领域，具体而言，涉及一种转炉煤气点火放散方法以及转炉煤气点火放散控制系统。在放散塔上设置多对点火电极杆；每对点火电极杆之间的间距为8～15mm；多对点火电极杆一一对应地连接于多组高能点火器的正负极。在转炉煤气中一氧化碳浓度大于等于20％时，高能点火器高压放电点火，将转炉煤气直接点燃放散。通过采用高能点火器高压放电产生热量，能够直接将转炉煤气点燃放散。相对于现有技术中，需要借助天燃气等其他辅助性可燃气体来点燃转炉煤气的方法，本申请的方案，不需要额外引入辅助燃烧的气体，提高了转炉煤气点燃放散的便利性。解决了现有技术中使用天燃气等长明火点燃放散转炉煤气时存在的能源成本高等问题。

Description

转炉煤气点火放散方法以及转炉煤气点火放散控制系统

技术领域

本申请涉及炼钢领域，具体而言，涉及一种转炉煤气点火放散方法以及转炉煤气点火放散控制系统。

背景技术

转炉在吹氧冶炼的过程中，产生烟气含有大量的一氧化碳、二氧化碳及少许其他气体，正常情况下这些烟气经除尘系统除尘、洗涤、过滤，煤气浓度达标及氧气含量符合要求后，进入气柜回收利用。

烟气进入除尘风机前，除尘管道有一个激光检测仪用于检测烟气中一氧化碳及氧气的含量，当氧气浓度低于2％且一氧化碳浓度高于25％，转炉煤气具备回收条件，转炉煤气回收三通阀动作，将烟气阀门由放散位转为回收位，烟气经过回收三通阀改称为转炉煤气，进入转炉回收再利用。

一旦气柜煤气量大、液位高或者三通阀故障，转炉煤气无法回收，转炉煤气回收三通阀保持在放散位，转炉生产出来的烟气无法回收，经放散塔直接排放到空气中。根据国家安全管理要求，烟气放散时必须经过点火放散，将一氧化碳有毒有害气体转化为无毒的二氧化碳排放到空气中。

放散塔放散口距地面60m左右的位置，生产时放散塔放散口周围有一氧化碳，人们无法达到放散塔顶部。为了保证烟气放散时能够点火，传统采用天然气作为长明火的方式来引燃放散的烟气。

用天然气作为长明火存在以下几点问题：1、天然气长期使用，对于能源成本是不小的投入。2、遇到恶劣天气或更换天然气瓶，会使得天然气熄火而无法点着火，煤气直接排放存在很大的安全隐患。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种转炉煤气点火放散方法以及转炉煤气点火放散控制系统，不需要借助天燃气等长明火进行转炉煤气点火放散。

第一方面，本申请提供一种转炉煤气点火放散方法，在放散塔上设置多对点火电极杆；每对点火电极杆之间的间距为8～15mm；多对点火电极杆一一对应地连接于多组高能点火器的正负极；

该方法包括：

当转炉煤气中一氧化碳浓度大于等于20％时，高能点火器高压放电点火，将转炉煤气直接点燃放散。

第二方面，本申请提供一种转炉煤气点火放散控制系统，能够实施前述的转炉煤气点火放散方法，系统包括：

多对点火电极杆，用于设置在放散塔上；每对点火电极杆之间的间距为8～15mm；以及

多组高能点火器，多组高能点火器一一对应地连接于多对点火电极杆的正负极；多组高能点火器用于在转炉煤气中一氧化碳浓度大于等于20％时，放电点火，将转炉煤气直接点燃放散。

本申请实施方式提供的转炉煤气点火放散方法以及转炉煤气点火放散控制系统的有益效果包括：

通过采用高能点火器高压放电产生热量，能够直接将转炉煤气点燃放散。相对于现有技术中，需要借助天燃气等其他辅助性可燃气体来点燃转炉煤气的方法，本申请的方案，不需要额外引入辅助燃烧的气体，提高了转炉煤气点燃放散的便利性。解决了现有技术中使用天燃气等长明火点燃放散转炉煤气时存在的能源成本高等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一对高能点火器低压电气原理图；

图2为本申请实施例提供的一对高能点火器主回路及放散塔分布示意图。

图1中：QF-空气开关；RJ-热继电器；SA-转换开关；KA-自动点火中间继电器；SB1-机旁手动点火；KM1-继电器；KM2-A2高能点火器电源。

图2中：KM1-A1高能点火器电源；KM2-A2高能点火器电源；A1-高能点火器；A2-高能点火器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实施方式提供了一种转炉煤气点火放散方法，在放散塔上设置多对点火电极杆；每对点火电极杆之间的间距为8～15mm；多对点火电极杆一一对应地连接于多组高能点火器的正负极。

该方法包括：

当转炉煤气中一氧化碳浓度大于等于20％时，高能点火器高压放电点火，将转炉煤气直接点燃放散。

该方法，通过采用高能点火器高压放电产生热量，能够直接将转炉煤气点燃放散。相对于现有技术中，需要借助天燃气等其他辅助性可燃气体来点燃转炉煤气的方法，本申请的方案，不需要额外引入辅助燃烧的气体，提高了转炉煤气点燃放散的便利性。解决了现有技术中使用天燃气等长明火点燃放散转炉煤气时存在的能源成本高等问题。

进一步地，高能点火器高压放电点火步骤，包括：

高能点火器分多次点火，每次点火时间持续8～12S；点火一次后，间隔15～20S，然后再进行下一次点火。

通过将高能点火器分多次点火，能够进一步地提高点火成功率。尤其是当点火点不着时，多次点火能够提高点火成功率。

进一步可选地，高能点火器分多次点火，每次点火时间持续9～11S；点火一次后，间隔18～20S，然后再进行下一次点火。

进一步地，高能点火器的电压为27～33KV时，高能点火器点火。

进一步可选地，高能点火器的电压为28～32KV时，高能点火器点火。

示例性地，高能点火器的电压为30KV时，高能点火器点火。

进一步地，高能点火器点火次数等于4次。

在本申请一些具体的实施例中，上述的高能点火器点火次数为4次。每次点火持续10秒，点火一次后，间隔20S，然后再进行下一次点火。

当转炉煤气点不着火的时候，每次煤气放散的过程中高能点火器多次点火。进一步地，高能点火器点火次数小于等于4次(1～4次)。由于煤气浓度变化，初次点火持续8～12S可能因为煤气浓度小于20％或风向的原因点不着火，通过多次点火，能够提高点火成功率。

通过将点火次数设置为小于等于4次(1～4次)，不仅能够提高点火成功率，而且能够保证避免高能点火器过度放电烧坏。

在1～4次点火的过程中，一氧化碳的浓度及风向都在变化，可能第一次点火，条件不具备，无法点着火焰，进行第二次点火，以此类推连续点4次，增加煤气被点燃的可能性，减少点不着转炉煤气的因素。4次都点不着，停止点火，避免高能点火器过度放电烧坏。

进一步地，结合转炉煤气直接点燃时的CO含量、水蒸气含量等，确定点火时间持续8～12S，低于该点火持续时间，转炉煤气无法直接点燃，高于该点火持续时间，高能点火器易于烧坏。

进一步地，相比天然气长明火等方式低压放电引燃，由于采用27～33KV的高压放电，高能点火器受点火冲击大，因此设置与27～33KV高压放电相匹配的点火间隔时间15～20S。低于15S，高能点火器等易于损坏，高于20s，起不到连续点火的作用。

进一步地，高能点火器点火后，当放散塔顶部热电阻检测环境温度达到180～220℃时，能够确认转炉煤气点着火，停止点火，可以有效保护高能点火器。

进一步可选地，高能点火器点火后，当放散塔的温度达到190～210℃时，停止点火。

示例性地，高能点火器点火后，当放散塔的温度达到200℃时，停止点火。

当转炉点着火时，放散塔的温度(放散塔上设置热电阻)会急剧升高，当放散塔的温度达到180～220℃时，表示已经点着火，此时停止点火。

当放散塔的温度达到180～220℃时，判定点火成功，主要考虑以下因素：现有技术中，利用天然气点火等常规点火方式，点火成功的判断通常以100摄氏度以下温度为依据，但是采用本申请方法对转炉煤气直接点火时，由于转炉煤气水蒸气含量高，未经净化，本身气体温度较高，此外，受季节等环境影响以及几个放散塔距离较近温度相互影响等因素，采用常规的100摄氏度以下温度为点火成功依据，会导致无法准确判断转炉煤气直接利用时点火是否成功。因此，结合转炉煤气水蒸气含量高、未经净化、本身气体温度较高、受季节等环境影响以及几个放散塔距离较近温度相互影响等因素，发明人创造性的发现将点火成功依据设置为放散塔的温度达到180～220℃，能够准确判断出采用本申请方法直接点燃转炉煤气时点火是否成功。当放散塔的温度低于180～220℃，受转炉煤气水蒸气含量、季节温度、放散塔距离影响大，无法准确判断采用本申请方法直接点燃转炉煤气时点火是否成功；当放散塔的温度高于180～220℃，高能点火器在较高温度下点火，严重影响高能点火器的使用寿命，且已点火成功时无法判断是否点火成功会导致高能点火器的自动控制系统给出错误判断，带来安全隐患。

进一步地，多对点火电极杆沿放散塔周向均匀设置，且设置在距离放散塔的塔顶0.8～1.2m范围内。

进一步可选地，多对点火电极杆沿放散塔周向均匀设置，且设置在距离放散塔的塔顶0.9～1.1m范围内。

示例性地，多对点火电极杆沿放散塔周向均匀设置，且设置在距离放散塔的塔顶1.0m范围内。

现有技术中，采用天然气辅助点火等方式时，其点火电极杆往往设置在放散塔某一位置处，通常是最顶部或者高出顶部。但是采用本申请的方法直接点燃转炉煤气时，点火难度更大，且风向影响点火成功率，不能稳定实现转炉煤气的直接点火，点火电极杆设置在放散塔某一位置处会造成不易点火成功，设置在放散塔最顶部或者高出顶部，由于正处于火焰燃烧的高温区，点火电极杆易于损坏。由于相比传统的天然气辅助点火等方式，本申请的直接点燃转炉煤气的方法，需要更频繁的使用点火电极杆点火，点火电极杆需要设置在相对比较低的温度下。基于此，本申请将多对点火电极杆沿放散塔周向均匀设置，且设置在距离放散塔的塔顶0.9～1.1m范围内，不仅能够有效地降低风向对点火的影响，而且温度更低，使得点火电极杆的使用寿命更长，该位置处氧气浓度也易于实现点火，更有利于提高点火的成功率。距离大于1.2m，氧气浓度低不易实现转炉煤气的直接点火，距离小于0.8m，点火电极杆仍处于火焰高温范围内，易损坏。

进一步地，在本申请一些实施方式中，在距离塔顶0.8-1.2m范围内，设置有9对组合式高能点火器系统、分为3组，每组3个，每一组高能点火器系统连接在一对点火电极杆。

进一步地，在放散塔上设置安装孔，每一个安装孔内设置一对点火电极杆，一个点火电极杆连接于高能点火器的正极，另一个点火电极杆连接于高能点火器的负极。总共连接形成9对高能点火器系统。进一步地，每一个点火电极杆的一端均延伸至放散塔的内部，另一端暴露在放散塔的外部。进一步地，每一个点火电极杆的一端用耐高温陶瓷固定在放散塔的安装孔内，另一端用绝缘陶瓷固定，用于连接高能点火器。

点火电极杆处于塔内，且该位置处氧气浓度也易于实现点火，在转炉煤气燃烧后塔外氧气浓度高于塔内，燃烧火焰向上，点火电极杆处于火焰高温区的下部低温区，可有效降低点火电极杆的损坏频次，提高点火成功率。

进一步地，每对点火电极杆之间的间距为8～15mm。

通过将上述的每对点火电极杆之间的间距为8～15mm，能够提高点火成功率。小于15mm确保能够发生放电，产生电弧，大于8mm，能够避免距离太近烧坏高能点火器。将上述的每对点火电极杆之间的间距为8～15mm，能够与高能点火器的电压为27～33KV的电压等级匹配，使得点火成功率在99％以上。

本申请的一些实施方式提供一种转炉煤气点火放散控制系统，能够实施前述实施方式提供的转炉煤气点火放散方法，该系统包括：

多对点火电极杆，用于设置在放散塔上；每对点火电极杆之间的间距为8～15mm；以及

多组高能点火器，多组高能点火器一一对应地连接于多对点火电极杆的正负极；多组高能点火器用于在转炉煤气中一氧化碳浓度大于等于20％时，放电点火，将转炉煤气直接点燃放散。

采用该系统能够通过采用高能点火器高压放电产生热量，能够直接将转炉煤气点燃放散。相对于现有技术中，需要借助天燃气等其他辅助性可燃气体来点燃转炉煤气的方法，本申请的方案，不需要额外引入辅助燃烧的气体，极大地减低了成本，提高了转炉煤气点燃放散的便利性。

进一步地，多对点火电极杆沿放散塔周向均匀设置，且设置在距离放散塔的塔顶0.8～1.2m范围内。

在上述的范围内，不仅能够提高点火成功率，而且能够保护点火电极杆，提高点火电极杆的使用寿命。

进一步地，放散塔上设置有多个安装孔，多个安装孔沿放散塔周向均匀分布，每一个安装孔均用于设置一对点火电极杆。

进一步地，每一组高能点火器均包括2个串联的高能点火器，每一组高能点火器均能够产生27～33KV的高压。

在本申请一个具体的实施例中，上述的转炉煤气点火放散控制系统设置有9组高能点火器。在放散塔上距离放散塔的塔顶0.8～1.2m范围内开设9个安装孔，在安装孔内各设置一对点火电极杆。每一对点火电极杆通过电线连接一组高能点火器。

放散塔高65米(距离地面65m)，在放散塔的16m处设置有平台，9组高能点火器设置在该平台上，采用高压引出线接到塔顶(距离塔顶0.8～1.2m处)的点火电极杆，高能点火器的低压电缆从低压电气室引出来。

在电气室安装好接触器、中间继电器及PLC相关配置。

编写PLC程序、烟气一氧化碳浓度低于20％或三通阀位置在回收位置，煤气正在回收，高能点火器不点火。当一氧化碳浓度大于20％且三通阀位置在放散位，PLC程序控制输出中间继电器动作，低压接触器吸合，高能点火器开始点火。分4次点火，每次持续时间10S。热电阻监测到点着火(放散塔的温度达到180～220℃时)，点火器停止点火。

打点、检查线路确认没有问题，手动测试点火电极杆放电情况，有问题及时处理，包括调整点火电极杆间距等措施。程序模拟测试点火情况，确认无异常。

正常生产时、检查自动动火情况，修改完善部分参数、确保煤气放散时可以自动点火。

参照图1～2，图1是一对高能点火器低压电气原理图。图2是一对高能点火器主回路及放散塔分布示意图。图1中：QF为空气开关；RJ为热继电器；SA为转换开关；KA为自动点火中间继电器；SB1为机旁手动点火；KM1为继电器；KM2为A2高能点火器电源。图2中：KM1为A1高能点火器电源；KM2为A2高能点火器电源；A1为高能点火器；A2为高能点火器。

高能点火器电压等级15KV、两个高能点火器组成一个点火电气系统，两个点火器首尾串联，将电压等级提高到30KV，确保正负极在点火电极杆间距(8-15mm)内打火放电，产生足够的热量引燃煤气。

点火电极杆要求：材质310S不锈钢，直径φ6-12mm，可以耐1200°-1400°高温，火焰烘烤不变形保证点火电极杆正负极间距不变。点火电极杆下端固定在绝缘陶瓷上，点火电极杆上端固定耐高温陶瓷，点火电极杆放电部位伸进放散塔内，正负极间距在8mm-15mm直接，保证尖端有效放电，产生足够的热量，又不能短路烧坏高能点火器。

参见图1、图2，手动控制方式：将电源开关QF合上，将SA转到就地，接通SB1，继电器KM1、KM2得电吸合，A1、A2得电，形成30KV的高压在放散塔顶部点火电极杆近距离放电，产生热量足够引燃煤气。

参见图1、图2，自动控制方式：将电源开关QF合上，将SA转到远程，三通阀在放散位、一氧化碳浓度检测大于20％，PLC程序Q点输出，KA1吸合，继电器KM1、KM2得电吸合，A1、A2得电，形成30KV的高压在放散塔顶部点火电极杆近距离放电，产生热量足够引燃煤气。

上述的一氧化碳浓度检测可以通过设置烟气一氧化碳检测装置进行检测。可选地，通过安装红外激光检测仪，用于检测一氧化碳浓度。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转炉煤气点火放散方法，其特征在于，在放散塔上设置多对点火电极杆；每对所述点火电极杆之间的间距为8～15mm；所述多对点火电极杆一一对应地连接于多组高能点火器的正负极；

所述方法包括：

当所述转炉煤气中一氧化碳浓度大于等于20％时，所述高能点火器高压放电点火，将转炉煤气直接点燃放散。

2.根据权利要求1所述的转炉煤气点火放散方法，其特征在于，

所述高能点火器高压放电点火步骤，包括：

所述高能点火器分多次点火，每次点火时间持续8～12S；点火一次后，间隔15～20S，然后再进行下一次点火。

3.根据权利要求1所述的转炉煤气点火放散方法，其特征在于，

所述高能点火器点火次数小于等于4次。

4.根据权利要求1所述的转炉煤气点火放散方法，其特征在于，

所述高能点火器点火后，当所述放散塔顶部热电阻检测环境温度达到180～220℃时，能够确认转炉煤气点着火，停止点火，可以有效保护高能点火器。

5.根据权利要求1所述的转炉煤气点火放散方法，其特征在于，

所述高能点火器的电压为27～33KV时，所述高能点火器点火。

6.根据权利要求1-5任一项所述的转炉煤气点火放散方法，其特征在于，

所述多对点火电极杆沿所述放散塔周向均匀设置，且设置在距离所述放散塔的塔顶0.8～1.2m范围内。

7.一种转炉煤气点火放散控制系统，其特征在于，能够实施权利要求1～6任一项所述的转炉煤气点火放散方法，所述系统包括：

多对点火电极杆，用于设置在所述放散塔上；每对所述点火电极杆之间的间距为8～15mm；以及

多组高能点火器，所述多组高能点火器一一对应地连接于所述多对点火电极杆的正负极；所述多组高能点火器用于在转炉煤气中一氧化碳浓度大于等于20％时，放电点火，将转炉煤气直接点燃放散。

8.根据权利要求7所述的转炉煤气点火放散控制系统，其特征在于，

所述多对点火电极杆沿所述放散塔周向均匀设置，且设置在距离所述放散塔的塔顶0.8～1.2m范围内。

9.根据权利要求7所述的转炉煤气点火放散控制系统，其特征在于，

所述放散塔上设置有多个安装孔，所述多个安装孔沿所述放散塔周向均匀分布，每一个所述安装孔均用于设置一对所述点火电极杆。

10.根据权利要求7所述的转炉煤气点火放散控制系统，其特征在于，

每一组所述高能点火器均包括2个串联的高能点火器，每一组所述高能点火器均能够产生27～33KV的高压。

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