CN112378267A - 一种提高半密闭矿热炉烟气温度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种提高半密闭矿热炉烟气温度的方法，涉及矿热炉余热回收利用，通过传感器测量烟罩内多个位置的压力，通过控制器将测得的压力值与目标压力值进行对比，控制引风机和各烟囱开率调节阀，从而控制炉内各位置压力处于目标压力值范围内，防止炉内压力过低或过高，防止过多冷气进入炉内，提高烟气温度，维持炉内各位置压力均衡。

Description

一种提高半密闭矿热炉烟气温度的方法

技术领域

本发明属于金属冶炼设备技术领域，涉及矿热炉余热回收利用，具体涉及一种提高半密闭矿热炉烟气温度的方法。

背景技术

当前国内环保政策日益严格，同时金属冶炼行业竞争激烈，从环保与利润的角度来看，冶炼设备的能源回收利用对节能降耗、降低生产成本具有十分重要的作用。半密闭矿热炉作为一种重要的金属冶炼设备，对冶炼过程中产生的烟气的余热能源进行利用，是能源回收利用的重要方式。

半密闭式矿热炉烟气的余热能源利用主要通过使用烟气进行余热发电或原料烘干进行，烟气的温度越高，对烟气能源的利用率也越高。现有的矿热炉烟气的余热能源利用主要存在以下问题：为了满足环保要求，矿热炉在实际生产中以较大的操作负压进行生产，较大的操作负压导致混入高温烟尘中的冷空气量较大，从而降低了电炉烟尘的温度；矿热炉内的三项电极常出现电极刺火或三项电极的稳定性相差较大，此时电炉中电极所在的位置的烟尘量具有较大差异，若电炉采用了多支烟囱，则每支烟囱的实际所需风量存在差异，使用相同的烟囱开度容易导致炉内压力不均；为控制烟气的排放，除尘器引风机的工作频率常为固定频率且远大于实际所需的功率；电炉烟囱在设计时往往会选择两支或两支以上，根据电炉其它设备的位置摆放以及厂区的整体规划，会存在除尘器管网长度不一致现象，会使除尘器支管道由于烟气阻力不同产生压力不平衡，导致各电炉烟囱中的压力不均衡。

文献CN110081704A公开了一种半密闭无固定阳极直流矿热炉，在烟罩上设置了两支烟道，收集矿热炉中产生的高温烟气并导入余热发电、原料烘干等设施，进行烟气余热能源利用。其高温烟气引出矿热炉的过程中，未对炉内压力进行控制，结合其使用的半密闭式烟罩，容易因引出烟气时产生的负压导致冷空气大量混入高温烟气中，从而降低了电炉烟尘的温度；其在烟罩上设置多个烟道，但未对烟道开闭程度进行控制，电极发生刺火并产生烟尘时，容易导致各个烟罩内压力不均，进而引起各位置空气流入量不同并导致炉内温度不均。

文献CN105403056A公开了一种提高矿热炉余热回收利用效果的方法，在余热锅炉本体内或余热锅炉外的烟气管线上设置了空气预热器，通过对空气进行预热并将预热后的空气通过热风加入管输入半密闭矿热炉的烟罩内，来提高烟气温度和流量。但是其通过热风加入管将预热后的空气输入半密闭矿热炉且未对输入速率进行控制，使炉内的负压环境不稳定，容易使半密闭矿热炉的操作不满足环保要求；电极刺火带来的烟量差异与输入的预热后的空气进一步加剧了矿热炉内的压力不均，进而引起各位置空气流入量不同并导致炉内温度不均。

发明内容

本发明针对现有技术存在的负压操作要求引起冷气过多、电极刺火导致的炉内压力不均的问题，提供了一种提高半密闭矿热炉烟气温度的方法。本发明采用的技术方案如下：

一种提高半密闭矿热炉烟气温度的方法，所述半密闭矿热炉包括烟罩、电极、烟囱、烟囱开率调节阀、压力传感器、烟气余热回收利用装置、引风机、引风机变频器、控制器，所述烟罩包括加料口、捣炉作业门，所述烟囱与所述烟罩连接，所述电极穿透所述烟罩并形成电炉三角区，在所述加料口、捣炉作业门、烟囱入口、电炉三角区设置所述压力传感器，所述烟囱中安装所述烟囱开率调节阀，由所述压力传感器测量炉压，并反馈给所述控制器，由所述控制器比较测得的压力值与目标炉压范围值间的差异，调节所述引风机变频器频率和所述烟囱开率调节阀，直至所测得压力值位于目标炉压范围值内，其特征在于：

所述提高半密闭矿热炉烟气温度的方法包括如下步骤：

(1)通过所述烟罩内所述压力传感器获取相应位置压力数值，并将所得压力数值传递给所述控制器；

(2)所述控制器比较所述电炉三角区、捣炉作业门处的所述压力传感器所测得的压力数值与目标炉压范围值，自动调节所述引风机变频器频率；

(3)所述控制器比较所述加料口、捣炉作业门、烟囱入口、电炉三角区的所述压力传感器所测得的压力数值与目标炉压范围值，自动调节对应的所述烟囱开率调节阀。

进一步地，所述目标炉压范围值ΔP＝[P_min，P_max]，ΔP为微负压。

进一步地，所述步骤(2)中，当所述压力数值超出目标炉压范围值ΔP时，大于P_max时所述引风机变频器频率增加，小于P_min时所述引风机变频器频率降低。

进一步地，所述步骤(3)中，当某一压力传感器所测得的压力数值不包含于ΔP时，通过其距离最近的烟囱中的所述开率调节阀调节该烟囱的开度，大于P_max时将该烟囱开度调节至最大，小于P_min时减小该烟囱开度。

优选地，设定炉压参考值P₀∈ΔP。

优选地，当压力传感器获取到的压力数值偏离P₀时，若压力数值在设定时间内无法恢复至P₀，自动再次调节所述引风机变频器频率；当获取到的压力数值恢复至P₀时，自动再次调节所述引风机变频器频率。

优选地，当压力传感器获取到的压力数值在短时间内上涨至高于P_max时，认定为大塌料，所述控制器累加一次塌料次数。

优选地，对所述引风机变频器频率进行限幅。

优选地，所述半密闭矿热炉还包括除尘器，通过各个所述压力传感器所得压力数值、所述开率调节阀状态、所述引风机变频器频率，对所述除尘器的功率进行调节。

优选地，所述控制器处理的所述压力传感器测得的压力数值、所述开率调节阀状态、所述引风机变频器频率、塌料次数信息通过中控仪表显示。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：通过压力传感器监测控制炉内压力，控制器对比炉内压力与设定的压力范围间的差异并控制引风机变频器频率与开率调节阀，从而控制炉内压力在设定范围内，降低炉内压力波动并减少过剩冷空气进入，实现烟气减量化，提高烟气温度，提升烟气余热的再利用价值；减少过剩空气进入电炉内，有利于减少矿热炉碳质还原剂与空气中氧的接触，减少了碳质材质的消耗，减缓电极的表面氧化；通过炉内压力来调节除尘器的风量，降低除尘器的动力消耗；自动控制阀门开度和风机频率和炉压，加强中控仪表操作管理。

附图说明

图1为烟罩顶部加装压力传感器位置示意图。

图2为烟囱加装开度调节阀门位置示意图。

图3为矿热炉烟气余热利用设备连接关系示意图。

其中，1为压力传感器，1-1为1号炉压检测点，1-2为2号炉压检测点，1-3为3号炉压检测点，1-4为4号炉压检测点，2为烟罩，3为电极，4为烟囱，5为烟囱开率调节阀，6烟气余热回收利用装置，7为引风机，8为引风机变频器，9为除尘器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：如图1至图3所示，一种提高半密闭矿热炉烟气温度的方法，半密闭矿热炉包括烟罩2、电极3、烟囱4、烟囱开率调节阀5、压力传感器1、烟气余热回收利用装置6、引风机7、引风机变频器8、控制器，烟罩2包括加料口、捣炉作业门，烟囱4与烟罩2连接，电极3穿透烟罩2并形成电炉三角区，在烟罩2上的加料口、捣炉作业门、烟囱4入口、电炉三角区布置压力传感器1，在烟囱4中安装烟囱开率调节阀5。其中，电炉三角区处布置有1号炉压检测点1-1，烟囱入口附近布置有2号炉压检测点1-2、3号炉压检测点1-3、4号炉压检测点-14。烟囱开率调节阀5能够分别单独调节，由压力传感器1测得炉内各位置的压力数值，并反馈给控制器，由控制器比较测得的压力数值与目标炉压范围值间的差异，从而调节引风机变频器8频率和烟囱开率调节阀5，直至所测得压力数值位于目标炉压范围值内。提高半密闭矿热炉烟气温度的方法包括如下步骤：

(1)通过烟罩2内各个部位安装的压力传感器1测量烟罩2内各位置的压力，获取相应位置压力数值，并将所得压力数值传递给所述控制器；

(2)控制器比较电路三角区捣炉作业门处的压力传感器所测得的压力数值与目标炉压范围值，自动调节引风机变频器8频率，从而改变引风机7的引凤效果，从而对烟罩2内压力进行整体调节，使压力数值处于目标炉压范围值内；

(3)控制器比较加料口、捣炉作业门、烟囱入口、电炉三角区的压力传感器所测得的压力数值与目标炉压范围值，自动调节对应的烟囱开率调节阀，从而对炉内各个局部压力进行调节，使其压力数值处于目标炉压范围值内。

为了通过负压使空气流入烟罩内、防止烟罩内烟尘流出烟罩，所述目标炉压范围值ΔP＝[P_min，P_max]，ΔP为微负压，一般使ΔP＝[-100，0]Pa，即P_max＝0Pa、P_min＝-100Pa。

引风机7可将烟罩2内气体通过烟囱4引出烟罩2，气体被引出烟罩2的速率大于气体进入烟罩2的速率，从而在烟罩2内产生负压。为了整体调整烟罩2内负压在ΔP内，防止冷气过多进入炉内，提高烟气温度，使进入烟气余热回收利用装置6的烟气温度更高，在所述步骤(2)中，当1号炉压检测点1-1和加料口处的压力传感器1所测得的压力数值超出ΔP时，若压力数值大于P_max，则引风机变频器8频率增加，从而增强引风机7的引风效率，使炉内压力降低；若压力数值小于P_min，引风机变频器8频率降低，减弱引风机7的引风效率，使炉内压力回升。

电炉烟囱4在设计时往往会选择两支或两支以上，由于电炉容易因电极3刺火、稳定性差异或塌料导致其电极3所在位置的烟尘量产生差别，则相应烟囱4的实际所需风量也会存在差异。同时，当电炉需要处理料面时，捣炉作业门的开启会造成大量冷空气混入电炉，降低烟气温度。为了解决不同电极3附近的所需风量差异，同时减少捣炉作业门开启时冷空气混入电炉，防止对电炉内压力整体调节时导致炉压不均并引起局部温度异常，在所述步骤(3)中，当2号炉压检测点1-2、3号炉压检测点1-3、4号炉压检测点-14中的某一压力传感器1所测得的压力数值超出ΔP时，通过距离最近的烟囱4中的所述烟囱开率调节阀5调节该烟囱4的开度，大于P_max时将该烟囱4开度调节至最大，增加引风机7在该烟囱4中的引风效果，降低局部炉压；小于P_min时减小该烟囱4开度，减弱引风机7在该烟囱4中的引风效果，提高局部炉压。

实施例二：在实施例一的基础上，设定炉压参考值P₀∈ΔP，P₀一般为-10Pa。

为了使炉压趋近于P₀，当压力传感器1获取到的压力数值偏离P₀时，若压力数值在设定时间内无法恢复至P₀，自动再次调节引风机变频器8频率，再次调节炉内压力；当获取到的压力数值恢复至P₀时，自动再次调节引风机变频器8频率，减小炉内压力变化。

实施例三：在实施例一到实施例二的任意一项的基础上，当压力传感器1获取到的压力数值在短时间内上涨至高于P_max时，认定为大塌料，控制器累加一次塌料次数。所得到的塌料次数，能够作为炉况的判断依据之一，为操作者提供必要的参考。

实施例四：在实施例一到实施例三的任意一项的基础上，对引风机变频器8频率进行限幅，防止引风机变频器8频率无限制增加给炉内压力带来负面影响。

实施例五：在实施例一到实施例四的任意一项的基础上，半密闭矿热炉还包括除尘器，通过各个压力传感器1所得压力数值、开率调节阀5状态、引风机变频器8频率，对除尘器9的功率进行调节。

实施例六：在实施例一到实施例五的任意一项的基础上，控制器处理的压力传感器1测得的压力数值、开率调节阀5状态、引风机变频器8频率、塌料次数信息通过中控仪表显示，便于查看与管理。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种提高半密闭矿热炉烟气温度的方法，所述半密闭矿热炉包括烟罩、电极、烟囱、烟囱开率调节阀、压力传感器、烟气余热回收利用装置、引风机、引风机变频器、控制器，所述烟罩包括加料口、捣炉作业门，所述烟囱与所述烟罩连接，所述电极穿透所述烟罩并形成电炉三角区，在所述加料口、捣炉作业门、烟囱入口、电炉三角区设置所述压力传感器，所述烟囱中安装所述烟囱开率调节阀，由所述压力传感器测量炉压，并反馈给所述控制器，由所述控制器比较测得的压力值与目标炉压范围值间的差异，调节所述引风机变频器频率和所述烟囱开率调节阀，直至所测得压力值位于目标炉压范围值内，其特征在于：

所述提高半密闭矿热炉烟气温度的方法包括如下步骤：

(1)通过所述烟罩内所述压力传感器获取相应位置压力数值，并将所得压力数值传递给所述控制器；

(2)所述控制器比较所述电炉三角区、捣炉作业门处的所述压力传感器所测得的压力数值与目标炉压范围值，自动调节所述引风机变频器频率；

(3)所述控制器比较所述加料口、捣炉作业门、烟囱入口、电炉三角区处的所述压力传感器所测得的压力数值与目标炉压范围值，自动调节对应的所述烟囱开率调节阀。

2.基于权利要求1所述的一种提高半密闭矿热炉烟气温度的方法，其特征在于：所述目标炉压范围值ΔP＝[P_min，P_max]，ΔP为微负压。

3.基于权利要求1所述的一种提高半密闭矿热炉烟气温度的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，当所述压力数值超出目标炉压范围值ΔP时，大于P_max时所述引风机变频器频率增加，小于P_min时所述引风机变频器频率降低。

4.基于权利要求1所述的一种提高半密闭矿热炉烟气温度的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，当某一压力传感器所测得的压力数值不包含于ΔP时，通过其距离最近的烟囱中的所述开率调节阀调节该烟囱的开度，大于P_max时将该烟囱开度调节至最大，小于P_min时减小该烟囱开度。

5.基于权利要求1所述的一种提高半密闭矿热炉烟气温度的方法，其特征在于：设定炉压参考值P₀∈ΔP。

6.基于权利要求4所述的一种提高半密闭矿热炉烟气温度的方法，其特征在于：当压力传感器获取到的压力数值偏离P₀时，若压力数值在设定时间内无法恢复至P₀时，自动再次调节所述引风机变频器频率；当获取到的压力数值恢复至P₀时，自动再次调节所述引风机变频器频率。

7.基于权利要求3所述的一种提高半密闭矿热炉烟气温度的方法，其特征在于：当压力传感器获取到的压力数值在短时间内上涨至高于P_max时，认定为大塌料，所述控制器累加一次塌料次数。

8.基于权利要求1所述的一种提高半密闭矿热炉烟气温度的方法，其特征在于：对所述引风机变频器频率进行限幅。

9.基于权利要求3所述的一种提高半密闭矿热炉烟气温度的方法，其特征在于：所述半密闭矿热炉还包括除尘器，通过各个所述压力传感器所得压力数值、所述开率控制阀状态、所述引风机变频器频率，对所述除尘器的功率进行调节。

10.基于权利要求1所述的一种提高半密闭矿热炉烟气温度的方法，其特征在于：所述控制器处理的所述压力传感器测得的压力数值、所述开率控制阀状态、所述引风机变频器频率、塌料次数信息通过中控仪表显示。

Images