CN114636573A - 实验室高炉模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于冶金工程技术领域，提供了实验室高炉模拟装置，包括：原料准备区、气氛加热区和水淬区；原料准备区、气氛加热区和水淬区的进气处均设有气体控制阀，气体控制阀用于控制气体流量和流速以及监控气体含量，同时用于控制炉内一氧化碳气氛曲线，并通过与温度控制模块配合的方式模拟在高炉中物料下落过程中的气氛变化情况；推杆机构用于推动瓷舟。本发明三分区独立使用，减少热损失，防止一氧化碳外泄；能够实时补充或稀释炉内气氛，模拟在高炉中物料下落过程中的气氛变化情况；能够减少长期在高温条件下运动件的使用，提高设备稳定性；能够延长点火器的使用寿命，确保尾气完全燃烧处理，通过光控开关在尾气处理机构出现异常后及时报警。
Description
技术领域
本发明属于冶金工程技术领域，尤其涉及实验室高炉模拟装置。
背景技术
高炉作为大型的连续反应器，其由进料，反应，产品产出是一系列连续的过程。由于高炉设备本身体型庞大、炉内高温、一氧化碳还原性气氛等特性，常规实验室无法直接对于高炉条件进行模拟。现阶段暂无有效了解炉内动态变化情况的方法，仅能借助一些检测手段来模拟高炉内变化情况或对产品进行检测，反推高炉情况，具有一定的滞后性。同时在对于高炉进行实验室级实验时，仅针对单一环节进行模拟，无法有效分析在高炉生产过程中从初始进料到最终水淬的原料变化情况。
在设备安全方面，常规实验设备的尾气处置一般为直排到空气中，容易对实验人员造成安全威胁，另一种使用点火器将尾气中的一氧化碳点燃生成二氧化碳后排出，但点火方式多为电热丝持续性点火，导致点火器寿命较短，存在无法实时确定是否将尾气点燃且点火器异常失效后无法及时提醒设备异常的问题。针对现有设备无法完整模拟高炉冶金过程的问题，需要一种可以独立控制炉内反应区气氛和温度。且具有连续加料运行功能，能够模拟从加料开始到水淬结束的全过程的设备用于在实验室条件下模拟高炉冶金；现有设备大多是单一区域，更换物料时能量损失较大，且等待时间较长；现有设备尾气处理方式不完善，一氧化碳有排放到空气中的可能性，容易造成危险。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供实验室高炉模拟装置，旨在解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
实验室高炉模拟装置，包括：
原料准备区、气氛加热区和水淬区，所述原料准备区和气氛加热区均与气路管道相连通；
所述气路管道用于为原料准备区、气氛加热区和水淬区提供气体以及抽真空，所述原料准备区、气氛加热区和水淬区的进气处均设有气体控制阀，气体控制阀用于控制气体流量和流速以及监控气体含量，同时用于控制炉内一氧化碳气氛曲线，并通过与温度控制模块配合的方式模拟在高炉中物料下落过程中的气氛变化情况；
所述原料准备区内设有推杆机构，所述推杆机构用于推动瓷舟，且所述原料准备区上设有进料管路；
所述气氛加热区上设有尾气处理机构，所述尾气处理机构用于通过检测气流和光亮的方式减少点火器无效点火以及确保尾气完全燃烧处理。
进一步的，所述推杆机构通过齿轮和齿条协同作用的方式推动瓷舟，所述推杆机构的推杆内设有水冷管道，水冷管道用于降温冷却。
进一步的，所述进料管路的尺寸与原料的尺寸相适配。
进一步的，所述进料管路上设有定量加料组件，所述定量加料组件用于控制落料量，且用于确保区域的气密性。
进一步的，所述定量加料组件包括转运料仓、原料储存空间和落料口。
进一步的，所述原料准备区和气氛加热区之间以及气氛加热区和水淬区之间均设有密封门，所述密封门用于减少旋转开合时产生的风压。
进一步的，所述水淬区与水淬槽相连通，所述水淬槽为可分离式。
进一步的，所述尾气处理机构包括气流检测器，气流检测器设于尾气管路内，尾气管路与燃烧室相连通，燃烧室内设有点火器，且燃烧室的侧壁上设有光电传感器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)原料准备区、气氛加热区和水淬区三分区独立使用，减少热损失，防止一氧化碳外泄；
(2)使用气体探头分别与一氧化碳、二氧化碳和氮气三路气体管道连接，实时补充或稀释炉内气氛，模拟在高炉中物料下落过程中的气氛变化情况；
(3)通过设置推杆机构移动物料，能够减少长期在高温条件下运动件的使用，提高设备稳定性；
(4)尾气处理机构同时检测气流和光亮，减少点火器无效点火，延长点火器的使用寿命，确保尾气完全燃烧处理，通过光控开关在尾气处理机构出现异常后及时报警。
附图说明
图1为实验室高炉模拟装置的结构示意图。
图2为实验室高炉模拟装置中点火器的控制流程结构示意图。
图3为实验室高炉模拟装置中尾气处理机构的结构示意图。
图4为实验室高炉模拟装置中定量加料组件的结构示意图。
图中：11-推杆机构，12-原料准备区，13-进料管路，14-密封门，15-气氛加热区，16-尾气处理机构，17-水淬区，18-气路管道，19-水淬槽，21-尾气管路，22-气流检测器，23-点火器，24-光电传感器，25-燃烧室，31-落料口，32-转运料仓，33-原料储存空间。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
如图1-4所示，为本发明一个实施例提供的实验室高炉模拟装置，包括：
原料准备区12、气氛加热区15和水淬区17，所述原料准备区12和气氛加热区15均与气路管道18相连通；
所述气路管道18用于为原料准备区12、气氛加热区15和水淬区17提供气体以及抽真空，所述原料准备区12、气氛加热区15和水淬区17的进气处均设有气体控制阀，气体控制阀用于控制气体流量和流速以及监控气体含量，同时用于控制炉内一氧化碳气氛曲线，并通过与温度控制模块配合的方式模拟在高炉中物料下落过程中的气氛变化情况；
所述原料准备区12内设有推杆机构11，所述推杆机构11用于推动瓷舟，且所述原料准备区12上设有进料管路13；
所述气氛加热区15上设有尾气处理机构16，所述尾气处理机构16用于通过检测气流和光亮的方式减少点火器23无效点火以及确保尾气完全燃烧处理。
在本发明实施例中，优选的，气路管道18为四路管道，具备为原料准备区12、气氛加热区15和水淬区17三个主要区域提供特定气体和抽真空的能力，使用四路管道是因为高炉内气体主要是三种气体，同时需要抽真空。原料准备区12、气氛加热区15和水淬区17三分区独立使用，减少热损失，防止一氧化碳外泄；为了满足独立控制反应器内温度和气氛的条件，使用气体探头分别与一氧化碳、二氧化碳和氮气三路气体管道连接，实时补充或稀释炉内气氛，模拟在高炉中物料下落过程中的气氛变化情况；设置推杆机构11移动物料，能够减少长期在高温条件下运动件的使用，提高设备稳定性；尾气处理机构16用于同时检测气流和光亮，减少点火器23无效点火，延长点火器23的使用寿命，确保尾气完全燃烧处理，通过光控开关在尾气处理机构16出现异常后及时报警。
如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述推杆机构11通过齿轮和齿条协同作用的方式推动瓷舟，所述推杆机构11的推杆内设有水冷管道，水冷管道用于降温冷却。
在本发明实施例中，推杆机构11使用齿轮和齿条协同驱动，直接推动瓷舟进入特定区域，同时推杆内使用水冷管道，用于降温冷却，防止过热。
如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述进料管路13的尺寸与原料的尺寸相适配。
在本发明实施例中，优选的，进料管路13的尺寸应当由原料尺寸确定，以原料能够顺利落入瓷舟中为标准。太粗难以控制原料落入速率，太细则容易原料堵塞。
如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述进料管路13上设有定量加料组件，所述定量加料组件用于控制落料量，且用于确保区域的气密性。
在本发明实施例中，优选的，定量加料组件在控制落料量的同时确保了区域的气密性。
如图4所示，作为本发明的一种优选实施例，所述定量加料组件包括转运料仓32、原料储存空间33和落料口31。
在本发明实施例中，优选的，使用定量加料组件时，通过旋转转运料仓32到原料储存空间33的下方，控制一定体积的原料进入转运料仓32，继续旋转转运料仓32到落料口1，原料落入瓷舟中。
如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述原料准备区12和气氛加热区15之间以及气氛加热区15和水淬区17之间均设有密封门14，所述密封门14用于减少旋转开合时产生的风压。
在本发明实施例中，密封门14为上下开合式，减少旋转开合时产生的风压，避免导致不同分区内气体互相流动，影响气氛稳定性。
如图1所示，作为本发明的一种优选实施例，所述水淬区17与水淬槽19相连通，所述水淬槽19为可分离式。
在本发明实施例中，水淬槽19为可分离式，能够及时取出和更换。
如图2和图3所示，作为本发明的一种优选实施例，所述尾气处理机构16包括气流检测器22，气流检测器22设于尾气管路21内，尾气管路21与燃烧室25相连通，燃烧室25内设有点火器23，且燃烧室25的侧壁上设有光电传感器24。
在本发明实施例中，具体的，气流检测器22和光电传感器24与点火器23共同作用，在有气流且燃烧室25无明火时，点火器23工作，有效减少了点火器23的无效工作时长，延长点火器23的寿命；当有气流、无明火、点火器23未通电或通电后，未检测到光线后设备发出警报，提醒尾气处理可能存在异常。
本发明的工作原理是：
该实验室高炉模拟装置，利用多分区分布执行高炉的不同区域的功能，减少各分区间的互相影响；利用推杆移动瓷舟达到连续实验，减少各组实验间隔的目的；使用双开关共同控制点火，确保点火的有效性和延长点火器23的寿命。流程化模拟高炉冶炼全过程，相当于获得了从加料开始到冶炼结束全过程的相关特性，可以直接用于高炉冶金的过程数据的计算；有效处理尾气中的一氧化碳，将其点燃形成二氧化碳，确保尾气排放的安全性。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些均不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (8)
1.实验室高炉模拟装置，其特征在于，包括：
原料准备区、气氛加热区和水淬区，所述原料准备区和气氛加热区均与气路管道相连通；
所述气路管道用于为原料准备区、气氛加热区和水淬区提供气体以及抽真空，所述原料准备区、气氛加热区和水淬区的进气处均设有气体控制阀，气体控制阀用于控制气体流量和流速以及监控气体含量，同时用于控制炉内一氧化碳气氛曲线，并通过与温度控制模块配合的方式模拟在高炉中物料下落过程中的气氛变化情况；
所述原料准备区内设有推杆机构，所述推杆机构用于推动瓷舟，且所述原料准备区上设有进料管路；
所述气氛加热区上设有尾气处理机构，所述尾气处理机构用于通过检测气流和光亮的方式减少点火器无效点火以及确保尾气完全燃烧处理。
2.根据权利要求1所述的实验室高炉模拟装置，其特征在于，所述推杆机构通过齿轮和齿条协同作用的方式推动瓷舟，所述推杆机构的推杆内设有水冷管道，水冷管道用于降温冷却。
3.根据权利要求1所述的实验室高炉模拟装置，其特征在于，所述进料管路的尺寸与原料的尺寸相适配。
4.根据权利要求3所述的实验室高炉模拟装置，其特征在于，所述进料管路上设有定量加料组件，所述定量加料组件用于控制落料量，且用于确保区域的气密性。
5.根据权利要求4所述的实验室高炉模拟装置，其特征在于，所述定量加料组件包括转运料仓、原料储存空间和落料口。
6.根据权利要求1所述的实验室高炉模拟装置，其特征在于，所述原料准备区和气氛加热区之间以及气氛加热区和水淬区之间均设有密封门，所述密封门用于减少旋转开合时产生的风压。
7.根据权利要求6所述的实验室高炉模拟装置，其特征在于，所述水淬区与水淬槽相连通，所述水淬槽为可分离式。
8.根据权利要求1所述的实验室高炉模拟装置，其特征在于，所述尾气处理机构包括气流检测器，气流检测器设于尾气管路内，尾气管路与燃烧室相连通，燃烧室内设有点火器，且燃烧室的侧壁上设有光电传感器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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