CN1138097C - 工业炉窑多路煤粉浓相传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明是对工业炉窑煤粉喷供系统的改进，发明方案主要对系统中的喷吹罐结构进行改进，并配套了完整监测、调节机构和控制装置。改进的关键是将喷吹罐中引出两路以上的输煤总管，每路总管包含两种不同管径的输煤管道，并对每种管道配套相应的流量计和可控调节阀，管道采取端口内补气措施并配套改进了流化床结构为分区独立床面和非金属料粒烧结，不但提高了安全性，而且实现多路传输即时在线调控。

Description

工业炉窑多路煤粉浓相传输系统

本发明涉及粉状物料气相传输技术，特别是对现代工业炉窑采取喷煤粉燃烧工艺的装备改进。

工业炉窑变焦炭为煤粉喷吹技术不仅是因为焦炭资源的短缺，而且在于喷吹煤粉的技术可以大大地降低生产成本和提高能源的利用率。并可高精度地控制生产过程，提高产品的质量和降低工业污染。然而目前的工业炉窑煤粉传输多数采用浓度较低，采取的基本上是三罐串联，或两罐串联式的直接传输，传输系统和高炉所需的喷粉计量单一对应。为了实现浓相输送以节约气量和提高效率而不得不采用两个传输系统向一个炉窑传输煤粉的工艺设施。在传统的输送系统中，包括煤粉仓(这是个贮库)、中间罐、流化器(也称流态化喷吹罐)和工业炉窑前的分配器组成，前三者成串联结构由总输煤管相连，借助罐体结构特征和充气加压等措施实现连续向流化器中送入煤粉。中间罐是平衡稳流的辅助装置。进入喷吹罐的煤粉在流态化床的作用下通过高压气流导入形煤粉流态化，再借助喷吹罐内形成的压力将流态化煤粉送入输煤管送到炉前分配器，再通过分配器从炉窑设置的多个风口喷入。在传输过程中保持良好的流态化仍是十分重要的技术措施。现行技术是在喷吹罐外的对中间传输管补气，以保护管内煤粉的流态化保持。外补气的工艺方法本身就决定了进入输煤管端口的煤相不能过高，否则很容易阻塞，所以需要高浓相喷粉的场合就不得不采取双系列供煤系统，造成设备复杂和庞大，使成本加大。在煤粉传输过程中各个主要仓罐和连通管路之间均设置有压力、流量传感器和电磁调控阀，以实现在控制机构的操作下的自动化程度。但总而言之，现行的传输系统无法实现浓相多路传输，而大大限制了控制的灵活性和精度使喷煤系统的工作效率低，气量消耗大，急待于改造。

本发明的目的在于给出一个多路浓相煤粉传输系统设计，使其不但可以同时多路供给不同浓相和流量的工业炉窑喷粉需要，而且可以实现多种喷粉计量的快速调整和精确修正，从而实现高效率，低能耗下的工艺自动控制，实现煤粉喷吹工艺的改进。

为了适应每个工业炉窑工艺要求需要不同浓相和流量的喷煤要求，所以每个炉窑均配备独立的输送煤粉系统。即使是同一炉窑由于工艺条件的变化在某些时段内的浓相和流量也有较大的不同，所以有时又不得不使用两个系统对应一个工业炉窑，这就极大地造成了设备投资过高，而设备利用率又太低的问题。其实问题的关键是针对不同的工业炉窑如何调整煤粉的传输指标问题。本发明的关键就在于将煤粉的传输系统中将喷吹罐的结构进行改造，改造后的喷吹罐中引出两路以上的输煤总管，每路输煤总管中又包括至少两条直径有差异的输煤管道接至工业炉窑的分配器上。采用两种直径有差异的输煤管是为了使其具有流量上的差异，可以通过这两根输煤管对一个分配器供应，实现较大数量级别的快速调整。比如两种同时开通是最大输送值，选大或小直径开通分别产生不同数量级别的流量调整。这个大级别的转换可以在短时间内通过两路管道的开与闭完成快速转换，这样就能在一个相当大的范围内实现某一工业炉窑的工艺要求和实施变化。如果再加上适当对每道输道管的流量或浓相做出适当调整，就可以在这路传输系统中在较大的范围内实现快速而准确地调整控制适应该输送对象的要求。当然，如果从喷吹罐引出多路(两路以上)的输煤总管，那么就有可能实现多路对不同工业炉窑供给的发明目的。

下面根据给出的附图和实施例进一步说明本发明的目的是如何实现的：

图1为本系统的结构示意图。

图2为喷吹罐的结构示意图。

图3为图2的A-A向视图。

图4为内补气式输煤管结构示意图。

图5为喷吹罐控制系统示意图。

图6为控制装置电原理图。

图7为控制软件的主程序框图。

以上附图中，1代表贮煤粉仓，2代表中间罐，3代表喷吹罐，4代表分配器，5代表工业炉，3A、3B、3C为三路输煤总管，FICS01～FICS06代表煤粉流量计，LSA1～LSA2为料位计传感器，PIC01～PIC02为压力传感器FIC01～FIC02为高压气体流量计，FV01～FV08为电磁调节阀，YV01～YV06为电磁阀，3A为流态化气室，3B为隔板，3C为非金属材料烧结的流化床面，3D为流化床的支架3A1、3A2、3B1、3B2、3C1、3C2为内补气式输煤管路，6为高压补气管，7为金属材料烧结的滤过材料，8为密封外套管，PV07-PV09为气体调节阀。

喷吹罐的改进是本发明目的实现的关键，本次改进设计将保持圆桶状的仓体，下端以圆台状收缩成为底部圆柱形的流态化气室3A，上仓体与中间罐的连通形式和结构设置基本保持不变，关键在于将流态化气室3A上部设置的流态化床面用隔板3B分割为独立区域床面3C，在每个独立区域上空设置有两条直径不同的煤粉传输管3A1和3A2(3B和3B2，3C1和3C2)。每两条传输管引出喷吹罐3后组成一路输煤总管通过管路接向所供给的工业炉窑的分配器4。由于采取分隔独立流化床区域的改进设计，使得同一喷吹罐中可以形成三个独立的流态化环境，我们可以根据设计流量的差异，在采取分隔床面的烧结材料和粒度上进行选择，而形成不同透过间隙的床面，从而使每个区域上空的流态化程度产生差异，进一步可以设计不同的输煤粉管直径和调节内进风量，从而形成不同数量级的输煤粉流量，为不同的供应目标及相应的流量调控奠定了物质基础。

各条输煤管路的结构上亦做了较大改进。过去的工艺设备中都是采用外补气措施。即在流态化煤粉进入输煤管路后在喷吹罐3外某一中间过程再次向输煤管路中加补高压气体，以防止煤粉因流态化不良而形成滞留阻塞，并加快其传输速度，这是一个被动式的补气方式。为使进入输煤管的煤粉保持良好流态化，本发明中采取内补气方式的输煤管结构，即在每条输煤管的端部即开始补气，具体是在每条输煤管端口部的管侧壁上镶嵌一块由全金属材料烧结而成的过滤材料7。并在输煤管端口部位外包裹一个密封外套管8，然后将高压补气管6从端部插入。这样高压气就可以进入密封外套管8，并通过过滤材料7从侧壁进入输煤管端，可以使进入输煤管路的煤粉流态化更加优秀，同时还可以通过高压补气管6的进气量控制实现对该输煤管流量的微量调节，使控制的精度大大提高。

本次实施例中给出了一个三路输出的喷吹罐结构设计。该设计中流化床被Y形隔板分隔成三个独立的区域。每个床面均采用非金属材料如石英砂粒料烧结而成，可以有效地防止静电高压引起的击穿事故。每个床面上空设计有两条直径差异的输煤管形成一路输送总管。每根输煤管均采取端口外补气结构，所形成的6条输煤管可以同时分别向三座工业炉窑输送不同浓相和流量的煤粉。

本发明的主要目的是为了实现多路供应和高质量的调控，喷吹罐3结构上的改进已经为多路传输提供了物质基础。而高质量的调控主要是借助完善的微电脑控制装置，本发明所设计的控制装置中，包括对传输管路的监测传感装置和对压力、流量的阀门调节装置。如图5所示，在喷吹罐3的每条输出管路上均设置了流量传感计，图5所示为某路两根传输管上设置的流量传感计FICS01、FICS02，也配套设置了电磁调节阀YV01、YV02，在该两传输管的内补气高压气管上还加设了电磁调节阀FV01、FV02。这样的设置可以根据流量计FICS01、02发出的信号准确监测到每条输煤管通过的煤粉数量，根据工艺现控制现场需要的喷粉量判断出应当加大或减小流量去控制不同阀门和补气量最后达到精确地实现随机在线喷粉量的调整。如果按三路独立输出，独立地实现监测和控制，则就可实现多路传输不同工业炉窑并精确完成工艺条件调整的发明目的。

并配合全自动的调控过程，在喷吹罐3上还加设了罐内压力传感器PIC01和气压调节阀PV07和平衡压力调节阀PV08，它的作用是调节罐内压力使其与中间罐2内压力平衡并且保持一定的内压，以使流态化的煤粉能顺利进入输煤管。在罐外还设置有铯-137粒位计的传感器LSA01、LSA02，其作为加料和料满的信号发给控制装置以决定是否向喷吹罐加送煤粉。另外喷吹罐3底部的流态化气室3A相通的高压气管路上设置有压力传感器PIC02和气流量计FIC01，配套设置电磁调节阀PV09，用以来控制进入流态化气室的高压气流量，实现对流态化过程的基本参数控制。

附图6进一步给出了该煤粉传输系统自动控制装置的实施例电原理图。该装置可由51系列单片机构成中央控制单元CPU，配套贮有各种标准工艺参数随机存贮器RAM，存有按设定参数控制调整过程的程序软件EPROM，设有修改参数控制的输入键盘K，转换转成信号的D/A转换器和发出控制指令的A/D转换器及配套中间存贮器74LS137，以上的基本集成电路块按微处理器结构搭成本系统的控制装置。来自传感器的信号通过模数转换器D/A和中间存贮器74LS137进入CPU，经过主程序与标准工艺参数的对比、计算得出控制信号自CPU发出经中间存贮器74LS137和数模转换器A/D变成相应调节阀门的触发信号进行控制，变换工艺条件完成在线工艺参数(即煤粉流量传输)的调节，从而保证与工艺标准设定的参数基本一致，达到准确、节能、高质、低损的发明目的。

图7给出了控制主程序的框图。该图说明从引进传感参数到完成调整的软件工作过程，主程序的调用可以完成对各路的煤粉供应实行不同的控制，从而实现多路传输向多个工业炉窑实施精确调控的发明目的。

按以上设计建成的多路煤粉浓相传输系统不但可以实现同时向多个工业炉窑实施煤粉供应传输，而且在工艺控制过程中，调整范围大而且快速、精确、节约能源明显，控制质量高，特别是采用非金属流化床面，直接避免了高压静电击穿事故，用风量大大减少，实现了浓相传输又直接降低了管路损耗损，是对本系统的重大改进。

Claims (6)

1、工业炉窑多路浓相煤粉传输系统，系统由煤粉仓(1)、中间罐(2)、喷吹罐(3)和炉前分配器(4)组成，各装置之间通过输煤管相连通，并设有监测粉料状态和流量的仪表及控制装置，其特征在于从喷吹罐(3)中引出两路以上的输煤总管，每路总管包含两种直径的输煤管路接至所供应的工业炉窑(5)的炉前分配器(4)上，该喷吹罐是由圆桶状上仓体，底部以圆台形收缩成圆柱形流态化气室(3A)构成，流态化气室(3A)上方设置有借助中间隔板(3B)将流化床面分割成独立区域(3C)的流化床结构，每个独立区域上方设置有两条口径不同的煤粉传输管路引出喷吹罐(3)以外，并通过管路接至工业炉窑(5)的炉前分配器(4)。

2、根据权利要求1所说的多路浓相煤粉传输系统，其特征在于每根输煤管均采用内补气结构，具体结构为在每条输煤管(3A1)的端部侧壁镶嵌一块金属烧结的过滤材料(7)，端部借助外包密封套管(8)包裹定位密封，在密封外套管(8)上端插入高压补气管(6)。

3、根据权利要求1所说的多路浓相煤粉传输系统，其特征在于喷吹罐中的流化床被隔板(3B)分隔成三个独立的床面(3C)，床面采用非金属材料如石英砂料烧结制成，每个床面上设有两条直径不同的输煤管，每条输煤管均采用端口侧补气的结构，6根输煤管分别向三座工业炉窑浓相传输煤粉。

4、根据权利要求1所说的多路浓相煤粉传输系统，其特征在于煤粉传输的控制装置在喷吹罐(3)上的每路输煤管路上均加设了煤粉流量传感器(FICS01-FICS06)和电磁气动阀(YV01-YV06)在高压补气管上加设了电磁调节阀(FV01-FV06)和气流传感器(FI01-FI03)。

5、根据权利要求1所说的多路浓相煤粉传输系统，其特征在于在喷吹罐上加设罐压传感器(PIC01)，气压调节阀(PV07)和平衡压力调节阀(PV08)，铯-137上、下料位传感计(LSA01、LSA02)，并在喷吹罐下端的流态化气室充气管路上加设压力传感器(PIC02)和气体流量计(FIC01)以及电磁调节阀(PV09)。

6、根据权利要求4和5所说的多路煤粉浓相传输系统，其特征在于煤粉传输自动控制装置由单板机CPU中央控制单元，存有标准参数值的中间存贮器RAM，存有按标准设定的参数值控制煤粉流量控制程序的EPROM，设定和修改参数的键盘K，数模转换器A/D和模数转换器D/A及配套中间存贮器74LS137，按微控制器的标准结构搭接组成，来自喷吹罐压力传感器(PIC01)、流态化气体压力传感器(PIC02)和流态化气体流量传感器(FIC01)、输煤总管内补气气体流量传感器(FI01-FI03)及煤粉流量传感器(FICS01-FICS06)以及喷吹罐上、下料位仪传感器(LSA01、LSA02)的信号经模数转换器D/A转换为换字信号，经中间存贮器74LS137送入中央控制单元，经比较计算得出的控制指令，再由中央控制单元CPU发出经中间存贮器74LS137和数模转换器A/D转化为执行触发信号传至相应调节阀门。

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