CN111795572A - 一种低温纯氧燃烧熔铝炉用炉压自动调节机构及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温纯氧燃烧熔铝炉用炉压自动调节机构及调节方法，该炉压自动调节机构包括闸板、杠杆、平衡配重块、气缸、压力传感器、电磁阀以及控制器；杠杆套设于烟道外部的支撑轴的一端固定连接有闸板，另一端悬挂有平衡配重块；压力传感器与控制器电连接，控制器与电磁阀电连接，电磁阀与气缸电连接，气缸与杠杆远离闸板的一端相连接；烟道侧壁上开设有凹槽，当炉内压力大于50pa时，闸板与平衡配重块处于转动平衡状态，高压气体的冲击使闸板绕支撑轴转动而使烟道快速打开一开度，炉内压力下降，气缸的动作使闸板绕支撑轴转动以细微调整烟道的开度使炉内保持稳定。利用该机构可快速高效的调节炉内压力，进而使熔铝炉炉内压力稳定在1‑20Pa。

Description

一种低温纯氧燃烧熔铝炉用炉压自动调节机构及调节方法

技术领域

本发明涉及低温纯氧燃烧熔铝炉炉压调节技术领域，尤其是涉及一种低温纯氧燃烧熔铝炉用炉压自动调节机构及调节方法。

背景技术

目前常用的熔铝炉燃烧方式一般包括 “压缩空气+天然气（煤气）” 和“液氧+天然气”两种方式，利用这两种燃烧方式的燃烧器分别被称之为蓄热式熔铝炉和低温纯氧燃烧熔铝炉，其中低温纯氧燃烧熔铝炉是为进一步提高蓄热式熔铝炉的热效率、降低氮氧化物排放量和减少金属熔损而发展的新的燃烧器，其具体燃烧熔炉过程如下：常温或一定温度下，向熔炉内装完所需熔化金属物料后，熔铝炉燃烧器点火枪开始点火，点火后转入正常的燃烧器燃烧，当炉内温度达到800℃以上后，纯氧和天然气进入弥散分布状态，炉内燃烧进入无焰模式，此时熔炼炉内温度约达到1000℃，炉内金属开始大量熔化，当金属熔化完成后达到720~740℃范围时炉内温度需要保持恒定，此时燃烧嘴处于启-停-启-停工作模式，在整个熔炼保温过程中需要保持熔铝炉内压力较为恒定，一般控制在1~20pa微正压，在该范围内燃料损失最少，金属损失最高，热效率最高。现有的控制炉压的设计是通过电磁阀控制气缸使阀门开度发生变化进而调节炉内压力，采用该设计的缺点是：在烧嘴初始气动和后续保温段启-停-启-停工作模式下，瞬间炉内进入的天然气和氧气的量会突然增大，致使炉内压力突然增大，最大幅度可达到400pa，这时电磁阀转化后的信号经闭路反馈后由气缸来执行调节阀门，但气缸执行速度远远慢于压力的瞬间变化速度，及其容易造成压力调节系统紊乱且无法在短时间内达到稳定（现有的炉压调节时间一般大于10min），最终造成炉内压力不稳定，压力调节系统失效等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种低温纯氧燃烧熔铝炉用炉压自动调节机构及调节方法，利用该炉压自动调节机构可快速高效的调节炉内压力，进而使熔铝炉炉内压力稳定在1-20Pa。

本发明为了解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种低温纯氧燃烧熔铝炉用炉压自动调节机构，其是借助设于熔铝炉外的与炉膛通过排烟口连通的烟道进行炉压调节的，包括闸板、杠杆、平衡配重块、气缸、压力传感器、电磁阀以及控制器；

所述杠杆的一端套设于烟道外部的支撑轴上并能够绕支撑轴转动，烟道侧壁上开设有凹槽，所述杠杆套设于支撑轴上的一端固定连接有固定连接有延伸至烟道内部的用于控制烟道开合的闸板，杠杆远离闸板的一端竖直悬挂有用于平衡闸板的平衡配重块；

所述压力传感器安装于熔铝炉的顶部，压力传感器与控制器电连接，所述控制器与所述电磁阀电连接，所述电磁阀与气缸电连接，所述气缸与杠杆远离闸板的一端相连接；

初始条件下，闸板水平支撑在凹槽侧壁上使烟道闭合，闸板与平衡配重块处于静止平衡状态；当压力大于50pa的高压气体经排烟口排至烟道内时，闸板与平衡配重块处于转动平衡状态，高压气体的冲击能够引起闸板绕支撑轴转动而使烟道快速打开一开度，炉内压力随高压气体的排出而下降，气缸的动作也能够引起闸板绕支撑轴转动以细微调整烟道的开度使炉内压力稳定在1~20Pa。

进一步地，所述杠杆包括环形部以及与环形部固定连接的弯折部，所述环形部能够套设于支撑轴上，所述平衡配重块设于弯折部远离环形部的一端。

进一步地，当闸板呈水平状态时，所述弯折部沿远离烟道的方向倾斜向上延伸，所述弯折部与闸板之间呈100~180°夹角。

进一步地，控制器能够控制气缸于平衡配重块动作1-5min后再做出反应。

一种低温纯氧燃烧熔铝炉炉压自动调节方法，其是炉压自动调节机构将熔铝炉中的高压气体排至炉外而实现炉压调节的，初始条件下，闸板水平支撑在凹槽侧壁上使烟道闭合，闸板与平衡配重块处于静止平衡状态；当熔铝炉炉内压力大于50pa时，高压气体从炉内经排烟口排至烟道内，闸板与平衡配重块处于转动平衡状态，受到高压气体冲击的闸板绕支撑轴旋转使烟道快速打开一开度以实现炉内压力的粗调，高压气体经烟道排出至炉内压力基本稳定；随后控制器根据接收到压力传感器的信号通过电磁阀控制气缸动作使闸板绕支撑轴旋转以微调烟道的开度，以实现炉内压力的细调，最终使炉内压力稳定在1~20pa之间。

进一步地，当熔铝炉炉内压力稳定在1~20pa时，闸板与烟道的夹角为20~40°。

有益效果：

如上所述，本发明的一种低温纯氧燃烧熔铝炉用炉压自动调节机构及调节方法，具有以下有益效果：

1、本发明结合杠杆原理采用两路压力调节方式共同作用以实现对熔铝炉炉压的自动调节：其一、在从炉内排出的高压气体的冲击下，闸板绕支撑轴旋转使烟道打开一开度，高压气体经烟道排出至炉内压力基本稳定，以实现炉内压力的粗调；其二、压力传感器将检测到的压力信号传送给控制器，控制器通过电磁阀控制气缸动作使闸板绕支撑轴旋转以调整烟道的开度，以实现炉内压力的细调，最终使炉内压力稳定在1~20pa之间，两路压力调节方式结合能够快速、高效的调节熔铝炉的炉内压力。

2、本发明提供的炉压自动调节机构，解决了现有技术中低温纯氧燃烧熔铝炉炉压快速、高效、自动调节的技术需要，能够确保炉内压力保持在工艺要求的范围之内，利用该机构可有效提升压力调节的反馈时间，提高压力调节的稳定性，进而为熔铝炉的高效率运行提供了技术保障。

下面结合实施例附图和具体实施例对本发明做进一步具体详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明中炉压自动调节机构使烟道打开一开度时的状态图。

图2是本发明中烟道闭合时的状态图。

图示标记，1、闸板，2、压力传感器，3、控制器，4、配重板，5、电磁阀，6、气缸，7、调节杆，8、支撑轴。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种低温纯氧燃烧熔铝炉用炉压自动调节机构及调节方法，利用该炉压自动调节机构能够快速高效的使熔铝炉炉内压力稳定在1-20Pa。

一种低温纯氧燃烧熔铝炉用炉压自动调节机构，其是借助设于熔铝炉外的与炉膛通过排烟口连通的烟道进行炉压调节的，请参考图1和图2，该炉压自动调节机构包括闸板1、杠杆7、平衡配重块4、气缸6、压力传感器2、电磁阀5以及控制器3；所述杠杆7的一端套设于烟道外部的支撑轴8上并能够绕支撑轴8转动，烟道侧壁上开设有凹槽，所述杠杆7套设于支撑轴8上的一端固定连接有用于控制烟道开合的闸板1，杠杆7远离闸板1的一端竖直悬挂有用于平衡闸板1的平衡配重块4；所述压力传感器2安装于熔铝炉的顶部，压力传感器2与控制器3电连接，所述控制器3与所述电磁阀5电连接，所述电磁阀5与气缸6电连接，所述气缸6与杠杆7远离闸板1的一端相连接；初始条件下，闸板1水平支撑在凹槽侧壁上使烟道闭合，闸板1与平衡配重块4处于静止平衡状态；当压力大于50pa的高压气体经排烟口排至烟道内时，闸板1与平衡配重块4处于转动平衡状态，高压气体的冲击能够引起闸板1绕支撑轴8转动而使烟道快速打开一开度，炉内压力随高压气体的排出而下降，气缸6的动作也能够引起闸板1绕支撑轴8转动以细微调整烟道的开度使炉内压力稳定在1~20Pa。

详细地，所述杠杆7包括环形部以及与环形部固定连接的弯折部，所述环形部能够套设于支撑轴8上，所述平衡配重块4设于弯折部远离环形部的一端。

需要说明的是，当闸板1呈水平状态时，所述弯折部沿远离烟道的方向倾斜向上延伸，所述弯折部与闸板1之间呈100~180°夹角，此设计能保证平衡配重块4的运动不会受干涉。

一种低温纯氧燃烧熔铝炉炉压自动调节方法，通过炉压自动调节机构将熔铝炉中的高压气体排至炉外而实现炉压调节的，初始条件下，闸板1水平支撑在凹槽侧壁上使烟道闭合，闸板1与平衡配重块4处于静止平衡状态；当熔铝炉炉内压力大于50pa时，高压气体从炉内经排烟口排至烟道内，闸板1与平衡配重块4处于转动平衡状态，受到高压气体冲击的闸板1绕支撑轴8旋转使烟道快速打开一开度以实现炉内压力的粗调，高压气体经烟道排出至炉内压力基本稳定此时平衡配重块4向熔铝炉的底部延伸，下部以达到人工可手动操作为宜；随后控制器3根据接收到的压力传感器2的信号通过电磁阀5控制气缸6动作使闸板1绕支撑轴8旋转以调整烟道的开度，以实现炉内压力的细调，最终使炉内压力稳定在1~20pa之间。

需要说明的是，控制器4能够控制气缸6于平衡配重块4动作1-5min后再做出反应，即当熔铝炉内的高压气体压力大于50pa时，1~5min内控制器3只做压力的监测，而不控制气缸动作，当炉内压力基本稳定时，控制器3通过电磁阀5控制气缸6动作，慢速精确推动闸板1旋转，对烟道的开度进行细调。

详细地，当熔铝炉炉内压力稳定在1~20pa时，闸板1与烟道的夹角为20~40°。

详细地，所述电磁阀5一般选择能够实施调整的电磁阀5。

以10T圆形低温纯氧燃烧熔铝炉为例，一般在炉内部对称布置两套烧嘴系统，炉顶部安装有监测炉内压力的压力传感器2，同时在与垂直于两套烧嘴连接线正面布置炉门及加料系统，在其中一套烧嘴上部布置排烟系统，自排烟口引出至炉外部进入室外收尘系统，在烟道内部设置有闸板1，由于两套烧嘴燃烧在初始阶段和控温阶段频繁启停加之炉膛内部的有限空间，瞬时造成炉膛内部检测压力在-200-400pa范围内波动，根据杠杆平衡原理，在高压气体冲击闸板1时，闸板1绕支撑轴8旋转使烟道打开一开度，高压气体经烟道排出，1~2min后炉内压力基本稳定；压力传感器2将检测到的压力信号传送给控制器3，控制器3通过电磁阀5控制气缸6动作带动闸板1绕支撑轴8旋转以微调烟道的开度，此时为保证控制精度以及各零部件的反应时间，气缸6需要在低工作压力下慢速动作，最终使炉内压力稳定在1~20pa之间，此时气缸6工作压力不大于0.05MPa。

以上对本发明所提供的一种低温纯氧燃烧熔铝炉用炉压自动调节机构及调节方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理和具体实施方式进行了阐述，上述实施例仅用来帮助理解本发明的方法和核心思想。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种低温纯氧燃烧熔铝炉用炉压自动调节机构，其是借助设于熔铝炉外部的与炉膛通过排烟口连通的烟道进行炉压调节的，其特征在于：包括闸板(1)、杠杆(7)、平衡配重块(4)、气缸(6)、压力传感器(2)、电磁阀(5)以及控制器(3)；

所述杠杆(7)的一端套设于烟道外部的支撑轴(8)上并能够绕支撑轴(8)转动，所述杠杆(7)套设于支撑轴(8)上的一端固定连接有延伸至烟道内部的用于控制烟道开合的闸板(1)，杠杆(7)远离闸板(1)的一端竖直悬挂有用于平衡闸板(1)的平衡配重块(4)；

所述压力传感器(2)安装于熔铝炉的顶部，压力传感器(2)与控制器(3)电连接，所述控制器(3)与所述电磁阀(5)电连接，所述电磁阀(5)与气缸(6)电连接，所述气缸(6)与杠杆(7)远离闸板(1)的一端相连接；

烟道侧壁上开设有凹槽，初始条件下，闸板(1)水平支撑在凹槽侧壁上使烟道闭合，闸板(1)与平衡配重块(4)处于静止平衡状态；当压力大于50pa的高压气体经排烟口排至烟道内时，闸板(1)与平衡配重块(4)处于转动平衡状态，高压气体的冲击能够引起闸板(1)绕支撑轴(8)转动而使烟道快速打开一开度，炉内压力随高压气体的排出而下降，气缸(6)的动作能够带动闸板(1)绕支撑轴(8)转动以细微调整烟道的开度使炉内压力稳定在1~20Pa。

2.根据权利要求1所述的一种低温纯氧燃烧熔铝炉用炉压自动调节机构，其特征在于：所述杠杆(7)包括环形部以及与环形部固定连接的弯折部，所述环形部能够套设于支撑轴(8)上，所述平衡配重块(4)设于弯折部远离环形部的一端。

3.根据权利要求2所述的一种低温纯氧燃烧熔铝炉用炉压自动调节机构，其特征在于：当闸板(1)呈水平状态时，所述弯折部沿远离烟道的方向倾斜向上延伸，所述弯折部与闸板(1)之间呈100~180°夹角。

4.根据权利要求1所述的一种低温纯氧燃烧熔铝炉炉压自动调节机构，其特征在于：控制器(3)能够控制气缸(6)于平衡配重块(4)动作1-5min后再做出反应。

5.一种低温纯氧燃烧熔铝炉炉压自动调节方法，其特征在于：其是通过权利要求1中的炉压自动调节机构将熔铝炉中的高压气体排至炉外而实现炉压调节的，初始条件下，闸板(1)水平支撑在凹槽侧壁上使烟道闭合，闸板(1)与平衡配重块(4)处于静止平衡状态；当熔铝炉炉内压力大于50pa时，高压气体从炉内经排烟口排至烟道内，闸板(1)与平衡配重块(4)处于转动平衡状态，受到高压气体冲击的闸板(1)绕支撑轴(8)旋转使烟道快速打开一开度以实现炉内压力的粗调，高压气体经烟道排出至炉内压力基本稳定；随后控制器(3)根据接收到的压力传感器(2)的信号通过电磁阀(5)控制气缸(6)动作使闸板(1)绕支撑轴(8)旋转以调整烟道的开度，以实现炉内压力的细调，最终使炉内压力稳定在1~20pa之间。

6.根据权利要求5所述的一种低温纯氧燃烧熔铝炉炉压自动调节方法，其特征在于：当熔铝炉炉内压力稳定在1~20pa时，闸板(1)与烟道的夹角为20~40°。

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