CN115198048B - 一种能够实现换炉应力监测的高炉热风系统 - Google Patents

一种能够实现换炉应力监测的高炉热风系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种能够实现换炉应力监测的高炉热风系统，属于高炉送风监控技术领域。本发明热风炉的出口短管均连接热风总管，热风总管连接高炉；所述热风炉的出口短管侧边设置大拉杆，大拉杆的一端连接热风总管，另一端连接热风炉；大拉杆的第一拉杆、第二拉杆之间设置应力监测装置，第一连接件连接第一拉杆，第二连接件连接第二拉杆，应力感应装置设置于第三连接件、第四连接件之间，且第一连接件与第四连接件之间、第二连接件与第三连接件之间通过连接螺杆、第一螺母配合实现固定连接。本发明实时检测热风炉出口短管运行应力数据，精准调节换炉阀门的运行速度，实现换炉产生的动应力波动平稳控制，保障高炉热风管系长周期安全平稳运行。

Description

一种能够实现换炉应力监测的高炉热风系统
技术领域
本发明涉及高炉送风监控技术领域，更具体地说，涉及一种能够实现换炉应力监测的高炉热风系统。
背景技术
高炉炼铁是钢铁生产的重要环节，且仍是现代炼铁的主要方法。随着我国钢铁工业的快速发展，高炉炉容不断大型化、冶炼风温、风压、风量持续提升。
热风炉换炉操作时，6000～7000m3的风量、450Kpa的压力、风速度45m/s，换炉应力波动范围高达5×106～20×106牛顿，导致每座热风炉出口钢壳结构位移高达15～20mm,直接造成热风阀法兰松动漏风、波纹补偿器发红、耐材松动脱落、总管发红、热风炉出口松动脱硫、及热风炉出口区域大墙砖破损等系列问题；更有波纹补偿器爆炸、出口炉壳烧穿、热风总管断裂等恶性事故，热风炉稳定运行直接关系到低碳冶炼。。
随着智慧制造不断发展，应用精准控制技术，实时准确采集高炉热风管系应力波动数据，分析换炉应力波动与各阀门动作的对应关系、研发换炉阀门开关动作曲线、实现换炉应力智能线性控制，保障热风设备安全运行，降低设备疲劳负荷、延长使用寿命，已成为实现高质量本质安全的长寿热风炉的迫切需求。
经检索，中国专利申请号202010432707.5，公开了一种用于多座高炉热风炉的换炉方法、换炉装置及控制设备；该申请案采集所述多座高炉热风炉的运行数据；根据采集结果，结合多座高炉的个数，对多座高炉热风炉进行换炉的类型分类；根据类型分类的结果，结合多座高炉热风炉运行数据的分析结果，计算高炉热风炉的换炉时间。该申请案能够实现多个热风炉有序和规则地运行。但换炉应力波动仍然存在，没有解决换炉应力波动的问题，更无换炉应力检测及平稳控制的方案。
中国专利公开号CN2016107156024，公开了一种高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置及其应用系统和方法，该申请案包括上、下压板、压头和压力传感器；上、下压板的工作面相对；压力传感器底端面紧贴下压板的工作面设置，感应端抵紧压头的底端面；压力传感器连接高炉控制系统。该申请案的应用系统包括4套应力装置，分成2组，在作为热风总管和热风炉之间拉杆的2段H型钢两侧对称设置，2段H型钢通过法兰固定连接；每组应力装置在法兰的上、下对称式设置，并通过螺栓穿过2个上压板、2个下压板和2个法兰将2套高炉单列式热风炉检测热风出口应力装置固定在一起。该申请案通过在拉杆连接点设置应力装置采集应力变化数据并分析数据。但间接的4套应力装置结构复杂，检测的应力不够精确，无法精准调控。
中国专利公开号CN2016107197081，公开了一种单列式高炉热风炉热风出口应力调节装置及其调节方法，该申请案包括热风支管两侧用以拉紧高炉热风炉和热风总管的2根大拉杆，所述大拉杆由H型钢固定连接而成，形成箱式稳定的绑定结构，保证了应力检测装置数据检测的稳定性；每根大拉杆中的H型钢连接处设置有应力检测装置和应力调节机构，应力检测装置的数据采集经过分析后，再通过应力调节机构在H型钢连接点进行调节，反过来提高箱式绑定结构的稳定性，两者协同作用，能够保证整个单列式高炉热风炉工作的稳定性，很大程度上避免由于应力变化的复杂性造成管道和热风炉连接的错位。但该申请案同样存在结构复杂，检测的应力不够精确的问题，且不能进行应力控制。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明针对现代大型高炉热风管系运行出现的热风阀法兰松动漏风、波纹补偿器发红、耐材松动脱落、总管发红、热风炉出口松动脱硫、及热风炉出口区域大墙砖破损等系列问题；提供了一种能够实现换炉应力监测的高炉热风系统；本发明通过实时检测热风炉出口短管运行应力数据，并对应力数据进行分析，精准调节换炉阀门的运行速度，实现换炉产生的动应力波动平稳控制，保障高炉热风管系长周期安全平稳运行，实现高炉热风炉长寿目标，提供低碳冶炼智能技术保障措施。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种能够实现换炉应力监测的高炉热风系统，包括至少一座热风炉，所述热风炉的出口短管均连接热风总管，热风总管连接高炉；所述热风炉的出口短管侧边设置大拉杆，大拉杆的一端连接热风总管，另一端连接热风炉；大拉杆分为第一拉杆和第二拉杆，第一拉杆、第二拉杆之间设置应力监测装置，所述的应力监测装置包括第一连接件、第二连接件、第三连接件、第四连接件、连接螺杆、第一螺母和应力感应装置，所述的第一连接件连接第一拉杆，第二连接件连接第二拉杆，所述的应力感应装置设置于第三连接件、第四连接件之间，且第一连接件与第四连接件之间、第二连接件与第三连接件之间通过连接螺杆、第一螺母配合实现固定连接。
更进一步地，一座高炉配备四座热风炉，四座热风炉上均设置半环抱箍，该半环抱箍的两端连接大拉杆，大拉杆另一端连接热风总管上抱箍，所有大拉杆上均设置应力监测装置。
更进一步地，所述的第一连接件、第二连接件、第三连接件、第四连接件均采用法兰结构。
更进一步地，所述第一拉杆包括H型钢和连接板，H型钢的一端设置连接板，该连接板上开设有连接孔，H型钢的另一端与第一连接件焊接固定；所述的第二拉杆与第一拉杆的形状结构相同。
更进一步地，所述的应力感应装置采用压力式称重传感器，应力感应装置连接控制系统。
更进一步地，所述的第一连接件、第二连接件、第三连接件、第四连接件上开设的法兰孔均为偶数且均匀设置；连接第一连接件与第四连接件的连接螺杆从奇数号法兰孔穿过；对应地，连接固定第二连接件与第三连接件的连接螺杆从偶数号法兰孔穿过，反之亦可。
更进一步地，还设置有第二螺母，该第二螺母与第一螺母配合，调整应力感应装置所受应力。
更进一步地，所述的第一连接件、第二连接件、第三连接件、第四连接件的法兰结构为圆形、正三角形、正方形或正多边形。
更进一步地，所述应力监测装置不受大拉杆安装限制，大拉杆可垂直热风总管安装，也可斜拉安装。
更进一步地，所述的出口短管和大拉杆之间还设置有小拉杆。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种能够实现换炉应力监测的高炉热风系统，通过在热风炉出口短管的两侧保护拉杆上设置应力监测装置，实时检测热风炉出口短管运行应力数据，构建热风管系应力监测模型，精准调节换炉阀门的运行速度，实现换炉产生的动应力波动平稳控制，保障高炉热风管系长周期安全平稳运行，实现高炉热风炉长寿目标。
(2)本发明的一种能够实现换炉应力监测的高炉热风系统，其将应力感应装置设置于第三连接件、第四连接件之间，第一连接件与第四连接件之间、第二连接件与第三连接件之间通过连接螺杆、第一螺母配合实现固定连接；且第一连接件、第二连接件、第三连接件、第四连接件采用法兰结构，通过简单的法兰、螺栓组合结构，就实现了对第一拉杆和第二拉杆承受拉力的实时检测，结构设计简单、实现成本低；
(3)本发明的一种能够实现换炉应力监测的高炉热风系统，其应力感应装置采用压力式称重传感器，量程可高达5×106N，能够实时监测第一拉杆和第二拉杆的超大应力变化情况。
附图说明
图1为大型高炉热风系统的结构示意图；
图2为本发明的一种能够实现换炉应力监测的高炉热风系统的结构示意图；
图3为本发明中应力监测装置的结构示意图；
图4为图3的A-A面剖视图；
图5为图3的B-B面剖视图。
示意图中的标号说明：
1、1#热风炉；11、半环抱箍；12、大拉杆；121、第一拉杆；1211、H型钢；1212、连接板；1213、连接孔；122、第二拉杆；13、小拉杆；141、第一连接件；142、第二连接件；143、第三连接件；144、第四连接件；145、连接螺杆；146、第一螺母；147、第二螺母；148、应力感应装置；15、出口短管；2、2#热风炉；3、3#热风炉；4、4#热风炉；5、热风总管。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
结合图1，大型高炉热风系统，提出由4座热风炉组成并成单列式布置，为了保障送入高炉的热风稳定在1200℃以上，通常采用“三烧一送”的运行工艺，每座热风炉由热风阀连接热风总管，冷风阀连接鼓风机送来的冷风总管。
高炉生产鼓风作业率保持99％，通常每两小时“换炉”一次，换炉工艺为：投送风热风炉均压→投送风热风炉热风阀开→投送风热风炉冷风阀开→退出风热风炉冷风阀关→退出风热风炉热风阀关。每次换炉热风炉出口应力在300秒内由5×106牛顿无序增加到20×106牛顿，冲击应力导致热风管系频繁损坏。
结合图2，本实施例提供了一种能够实现换炉应力监测的高炉热风系统，该高炉热风系统，一座高炉配备四座热风炉，即为图2中的1#热风炉1、2#热风炉2、3#热风炉3和4#热风炉4，所述热风炉的出口短管15均连接热风总管5，热风总管5连接高炉。四座热风炉上均设置半环抱箍11，该半环抱箍11的两端连接大拉杆12，大拉杆12另一端连接热风总管5上抱箍，大拉杆12设置于热风炉的出口短管15侧边，所有大拉杆12上均设置应力监测装置。所述的出口短管5和大拉杆12之间还设置有小拉杆13。
本实施例中将大拉杆12分为两段，即为第一拉杆121和第二拉杆122，第一拉杆121、第二拉杆122之间设置应力监测装置，结合图3，所述的应力监测装置包括第一连接件141、第二连接件142、第三连接件143、第四连接件144、连接螺杆145、第一螺母146和应力感应装置148。其中，所述的第一连接件141、第二连接件142、第三连接件143、第四连接件144采用法兰结构。
结合图4和图5，所述第一拉杆121包括H型钢1211和连接板1212，H型钢1211的一端设置连接板1212，该连接板1212上开设有连接孔1213，H型钢1211的另一端与第一连接件141焊接固定；所述的第二拉杆122与第一拉杆121的形状结构相同。该第一拉杆121、第二拉杆122的结构设计，适合超大设备，只要螺栓数量足够多、足够大，满足超大应力安全需求即可。
连接螺杆145穿过第二连接件142、第三连接件143并通过第一螺母146连接固定。
所述的应力感应装置148设置于第三连接件143、第四连接件144之间。
应力感应装置148选用压力式称重传感器。压力式称重传感器量程可高达5×106牛顿，应力感应装置连接控制系统。
所述的第一连接件141、第二连接件142、第三连接件143、第四连接件144上开设的法兰孔均为偶数且均匀设置；连接第一连接件141与第四连接件144的连接螺杆145从奇数号法兰孔穿过；对应地，连接固定第二连接件142与第三连接件143的连接螺杆145从偶数号法兰孔穿过，反之亦可。连接螺杆145交替均匀布置，保障应力感应装置148受力均匀。
在实际使用时，需将所有连接螺杆145紧固到应力感应装置148有数据显示，并设置第二螺母147，也即调整螺母，利用第二螺母147与第一螺母146配合，将压力式称重传感器固定牢固。
所述的第一连接件141、第二连接件142、第三连接件143、第四连接件144的法兰结构不限于圆形、可以为正三角形、正方形、正多边形，只要对称错开不影响连接螺杆145的均匀布置且保证压力式称重传感器受力均匀。
本实施例的大拉杆12中间安装一同型号压力式称重传感器，压力式称重传感器输送检测信号给控制系统，出口短管两侧传感器之和即为热风炉的出口短管应力量模拟数据。每个大拉杆12初始显示传感器的数据保持一致。所述应力监测装置不受大拉杆12安装限制，大拉杆可垂直热风总管安装，也可斜拉安装。
本实施例在热风炉的出口短管等加强保护拉杆中，介入法兰及螺栓组合结构的调整安装压力式应力传感器，实时监测拉杆超大的应力变化情况，结合计算建立设备应力实时监测模型，准确掌握对应的设备运行状况，能够结合设备运行的工艺特点，对应力增加趋势进行预判，精准调控设备运行参数，实现应力变化的有效控制，降低应力冲击载荷，保障设备安全平稳运行，降低设备疲劳负荷、延长设备使用寿命，真正实现高质量发展的本质安全，为智能控制采集实时、准确的大里程应力数据。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种能够实现换炉应力监测的高炉热风系统，包括至少一座热风炉，所述热风炉的出口短管(15)均连接热风总管(5)，热风总管(5)连接高炉；其特征在于：所述热风炉的出口短管(15)侧边设置大拉杆(12)，大拉杆(12)的一端连接热风总管(5)，另一端连接热风炉；大拉杆(12)分为第一拉杆(121)和第二拉杆(122)，第一拉杆(121)、第二拉杆(122)之间设置应力监测装置，所述的应力监测装置包括第一连接件(141)、第二连接件(142)、第三连接件(143)、第四连接件(144)、连接螺杆(145)、第一螺母(146)和应力感应装置(148)，所述的第一连接件(141)连接第一拉杆(121)，第二连接件(142)连接第二拉杆(122)，所述的应力感应装置(148)设置于第三连接件(143)、第四连接件(144)之间，且第一连接件(141)与第四连接件(144)之间、第二连接件(142)与第三连接件(143)之间通过连接螺杆(145)、第一螺母(146)配合实现固定连接；
所述第一拉杆(121)包括H型钢(1211)和连接板(1212)，H型钢(1211)的一端设置连接板(1212)，该连接板(1212)上开设有连接孔(1213)，H型钢(1211)的另一端与第一连接件(141)焊接固定；所述的第二拉杆(122)与第一拉杆(121)的形状结构相同；
所述的第一连接件(141)、第二连接件(142)、第三连接件(143)、第四连接件(144)上开设的法兰孔均为偶数且均匀设置；连接第一连接件(141)与第四连接件(144)的连接螺杆(145)从奇数号法兰孔穿过；对应地，连接固定第二连接件(142)与第三连接件(143)的连接螺杆(145)从偶数号法兰孔穿过，反之连接第一连接件(141)与第四连接件(144)的连接螺杆(145)从偶数号法兰孔穿过；对应地，连接固定第二连接件(142)与第三连接件(143)的连接螺杆(145)从奇数号法兰孔穿过亦可；
还设置有第二螺母(147)，该第二螺母(147)与第一螺母(146)配合，调整应力感应装置(148)所受应力。
2.根据权利要求1所述的一种能够实现换炉应力监测的高炉热风系统，其特征在于：一座高炉配备四座热风炉，四座热风炉上均设置半环抱箍(11)，该半环抱箍(11)的两端连接大拉杆(12)，大拉杆(12)另一端连接热风总管(5)上抱箍，所有大拉杆(12)上均设置应力监测装置。
3.根据权利要求2所述的一种能够实现换炉应力监测的高炉热风系统，其特征在于：所述的第一连接件(141)、第二连接件(142)、第三连接件(143)、第四连接件(144)均采用法兰结构。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种能够实现换炉应力监测的高炉热风系统，其特征在于：所述的应力感应装置(148)采用压力式称重传感器，应力感应装置(148)连接控制系统。
5.根据权利要求4所述的一种能够实现换炉应力监测的高炉热风系统，其特征在于：所述的第一连接件(141)、第二连接件(142)、第三连接件(143)、第四连接件(144)的法兰结构为圆形、正三角形、正方形或正多边形。
6.根据权利要求5所述的一种能够实现换炉应力监测的高炉热风系统，其特征在于：所述应力监测装置不受大拉杆(12)安装限制，大拉杆(12)可垂直热风总管(5)安装，也可斜拉安装。
7.根据权利要求6所述的一种能够实现换炉应力监测的高炉热风系统，其特征在于：所述的出口短管(5)和大拉杆(12)之间还设置有小拉杆(13)。
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