CN116356092A - 设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉及其控制方法，属于钢铁冶炼技术领域。包括高炉本体、煤气加热炉及中央控制器；煤气加热炉包括火焰燃烧器及加热炉本体，高炉本体与煤气加热炉之间设置有第一管路、第二管路及第三管路，高炉本体的炉顶通过第一管路与火焰燃烧器连通，高炉本体的炉顶通过第二管路加热炉本体连通，加热炉本体通过第三管路与高炉本体连通。本发明能够对火焰燃烧器的燃烧情况以及各个管路上的流量、压力进行监测、调节，实现对碳循环高炉的安全控制，快速精准地调节各煤气管道和空气管道的流量和压力，避免煤气发生泄露、回火、爆炸等事故，增加碳循环高炉的安全性能，保证生产安全运行。

Description

设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉及其控制方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼设备技术领域，特别是涉及一种设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉及其控制方法。

背景技术

高炉工艺中有34％左右的碳素是以高炉煤气的形式排放的，这部分煤气对于钢铁冶炼来说是没有利用上的碳资源。高炉煤气作为炼铁生产过程中产生的副产品，主要成分为CO、CO₂、N₂、H₂和CH₄等，其中可燃成分CO约占25％左右，CO₂和N₂含量分别占15％和55％，H₂和CH₄的含量很少，热值仅为3500KJ/m³左右。目前的高炉煤气多用在热风炉加热上，但受各种因素影响，高炉煤气的温度必须远高于着火点，才能够确保燃烧的稳定性。而碳循环高炉，是以炉顶煤气循环还原的低碳炼铁技术，可以实现高炉煤气中化学能的最大化利用，降低高炉还原剂比例及炼铁生产系统的工序能耗。高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气均属于易燃易爆气体，而煤气脱碳后会增加煤气的爆炸性，高炉煤气的爆炸极限为40.0％-70.0％，因此碳循环高炉在煤气燃烧、加热和喷吹过程均具有一定的安全风险。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉及其控制方法，用于解决现有技术中碳循环高炉在煤气燃烧、加热和喷吹过程均具有一定安全风险的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉，包括高炉本体、煤气加热炉及中央控制器；

所述煤气加热炉包括火焰燃烧器及加热炉本体，所述高炉本体与所述煤气加热炉之间设置有第一管路、第二管路及第三管路，所述高炉本体的炉顶通过所述第一管路与所述火焰燃烧器连通，所述高炉本体的炉顶通过所述第二管路所述加热炉本体连通，所述加热炉本体通过所述第三管路与所述高炉本体连通；

所述高炉本体的炉顶煤气通过所述第一管路进入所述火焰燃烧器进行燃烧，并对所述加热炉本体进行加热，当所述加热炉本体加热至满足预设温度阈值后，所述高炉本体的炉顶煤气通过所述第二管路进入所述加热炉本体，所述加热炉本体对所述炉顶煤气进行加热，所述加热炉本体中的加热后的炉顶煤气通过所述第三管路进入所述高炉本体，所述火焰燃烧器连通有助燃管路，助燃气体通过所述助燃管路进入所述火焰燃烧器；

所述煤气加热炉上设置有火焰监测装置及炉膛压力监测装置，所述火焰监测装置及所述炉膛压力监测装置分别与所述中央控制单元信号连接；

所述加热炉本体上设置有温度监测装置及气体成分监测装置，所述温度监测装置及所述气体成分监测装置分别与所述中央控制器信号连接；

所述第一管路、所述第二管路及所述助燃管路上均设置有压力监测装置、压力调节装置、流量监测调节装置，所述第三管路上设置有压力监测装置、压力调节装置及流量监测装置，所述压力监测装置、所述压力调节装置、所述流量监测装置、所述温度监测装置、所述气体成分监测装置以及所述流量监测调节装置分别与所述中央控制器信号连接。

可选地，所述煤气加热炉至少为两个，所述高炉本体的炉顶通过所述第一管路分别与各个所述火焰燃烧器连通，所述高炉本体的炉顶通过所述第二管路分别与各个所述加热炉本体连通，各个所述加热炉本体均通过第三管路与所述高炉本体连通。

可选地，所述煤气加热炉为三个。

可选地，所述第二管路上设置有除碳装置，所述除碳装置用于脱出炉顶煤气中的二氧化碳。

可选地，所述第二管路还与富余煤气管路连通，所述富余煤气管路中的煤气通过所述第二管路进入所述加热炉本体。

本发明还提供一种碳循环高炉的安全控制方法，采用如上任一项所述的碳循环高炉，包括以下步骤：

通过火焰监测装置监测火焰燃烧器的燃烧情况，

若火焰熄灭，则通过气体成分监测所述加热炉本体炉膛中的当前的煤气成分，根据所述加热炉本体炉膛中当前的煤气成分确定安全阈值，

关闭所述第一管路并增大助燃路管流量，直至所述加热炉本体炉膛中的煤气成分低于所述安全阈值后重新点火。

可选地，通过设置在所述第一管路上压力监测装置获取所述第一管路中的压力，通过所述炉膛压力监测装置获取所述加热炉本体炉膛中压力，所述第一管路中的压力与所述加热炉本体炉膛中压力之差为压差值；

将所述压差值与预设的压差阈值进行比较，若所述压差值低于所述压差阈值，则增大第一管路中炉顶煤气的压力和/或减小助燃管路中助燃气体的压力。

可选地，通过气体成分在线监测装置监测火焰燃烧器的燃烧后氧气浓度，若所述燃烧后氧气浓度超出预先设置的氧气浓度阈值，则调节助燃管路中流量和与第一管路中流量，直至所述燃烧后氧气浓度低于所述氧气浓度阈值。

可选地，通过温度监测装置获取加热炉本体的温度，

若所述加热炉本体的温度低于或等于所述温度阈值，则开启第一管路并关闭第二管路，通过火焰燃烧器对加热炉本体进行加热；

若所述加热炉本体的温度高于预先设置的温度阈值，则关闭第一管路并开启第二管路，通过所述加热炉本体对所述加热炉本体中的煤气进行加热。

可选地，通过设置在第三管路上的压力监测装置获取第三管路中的压力值，若所述压力值低于预设的压力阈值，则需要通过设置在第三管路上的压力调节装置进行加压，直至所述压力值满足所述压力阈值。

如上所述，本发明的一种设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉及其控制方法，具有以下有益效果：通过设置火焰监测装置、炉膛压力监测装置、温度监测装置、气体成分监测装置、压力监测装置、压力调节装置、流量监测装置、流量监测调节装置及中央控制器，能够对火焰燃烧器的燃烧情况以及各个管路上的流量、压力进行监测、调节，实现对碳循环高炉的安全控制，快速精准地调节各煤气管道和空气管道的流量和压力，避免煤气发生泄露、回火、爆炸等事故，增加碳循环高炉的安全性能，保证生产安全运行。

附图说明

图1显示为本发明实施例中设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉的结构示意图。

图2显示为图1中煤气加热炉的放大示意图。

图3显示为图2中物料导向道的结构示意图。

图4显示为本发明实施例中碳循环高炉的安全控制逻辑框图。

图5显示为本发明实施例中碳循环高炉的炉顶煤气循环控制逻辑框图。

附图标记说明：

高炉本体1、热风喷吹管道2、炉顶3、除碳装置4、煤气加热炉5、中央控制器6、流量监测调节装置7、压力调节装置8、压力监测装置9、第一管路10、第二管路20、第三管路30、煤气喷枪31、助燃管路40、富余煤气管路50、火焰燃烧器51、加热炉本体52、高温废气管路60、火焰监测装置61、炉膛压力监测装置62、气体成分监测装置63、温度监测装置64、流量监测装置65。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

请参阅图1及图2，本实施例提供一种设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉，包括高炉本体1、煤气加热炉5及中央控制器6；

煤气加热炉5包括火焰燃烧器51及加热炉本体52，高炉本体1与煤气加热炉5之间设置有第一管路10、第二管路20及第三管路30，高炉本体1的炉顶3通过第一管路10与火焰燃烧器51连通，高炉本体1的炉顶3通过第二管路20加热炉本体52连通，加热炉本体52通过第三管路30与高炉本体1连通；

高炉本体1的炉顶煤气通过第一管路10进入火焰燃烧器51进行燃烧，并对加热炉本体52进行加热，当加热炉本体52加热至满足预设温度阈值后，高炉本体1的炉顶煤气通过第二管路20进入加热炉本体52，加热炉本体52对炉顶煤气进行加热，加热炉本体52中的加热后的炉顶煤气通过第三管路30进入高炉本体1，火焰燃烧器51连通有助燃管路40，助燃气体通过助燃管路40进入火焰燃烧器51；

煤气加热炉5上设置有火焰监测装置61及炉膛压力监测装置62，火焰监测装置61及炉膛压力监测装置62分别与中央控制单元信号连接；

加热炉本体52上设置有温度监测装置64及气体成分监测装置63，温度监测装置64及气体成分监测装置63分别与中央控制器6信号连接；

第一管路10、第二管路20及助燃管路40上均设置有压力监测装置9、压力调节装置8、流量监测调节装置7，第三管路30上设置有压力监测装置9、压力调节装置8及流量监测装置65，压力监测装置9、压力调节装置8、流量监测装置65、温度监测装置64、气体成分监测装置63及流量监测调节装置7分别与中央控制器6信号连接。

火焰监测装置61设置在煤气加热炉5的火焰燃烧器51附近，用于监测煤气加热炉5的火焰燃烧器51是否正常燃烧。炉膛压力监测装置62、气体成分监测装置63和温度监测装置64设置在煤气加热炉5的加热炉本体52上，用于监测加热炉本体52炉膛中气体成分、压力和温度是否正常。

本实施例中，通过设置火焰监测装置61、炉膛压力监测装置62、温度监测装置64、气体成分监测装置63、压力监测装置9、压力调节装置8、流量监测装置65、流量监测调节装置7及中央控制器6，能够对火焰燃烧器51的燃烧情况以及各个管路上的流量、压力进行监测、调节，实现对碳循环高炉的安全控制，快速精准地调节各煤气管道和空气管道的流量和压力，避免煤气发生泄露、回火、爆炸等事故，增加碳循环高炉的安全性能，保证生产安全运行。

本实施例中，煤气加热炉5至少为两个，高炉本体1的炉顶3通过第一管路10分别与各个火焰燃烧器51连通，高炉本体1的炉顶3通过第二管路20分别与各个加热炉本体52连通，各个加热炉本体52均通过第三管路30与高炉本体1连通。两个煤气加热炉5可以交替工作，实现对炉顶煤气的连续加热，使炉顶煤气可以向高炉本体1持续供给。

具体的，本实施例中，煤气加热炉5为三个。两个煤气加热炉5处于工作状态，另一个煤气加热炉5处于备用状态，当一个工作状态的煤气加热炉5因故障等原因停止工作时，可以启用备用状态的煤气加热炉5，保证多炉顶煤气的持续加热。

具体的，本实施例中，第二管路20上设置有除碳装置4，除碳装置4能够脱出炉顶煤气中的二氧化碳。在一些实施例中，第二管路20上还设置有除尘、发电、脱硫和脱水等装置，在脱碳前对高炉煤气进行净化。

本实施例中，第二管路20还与富余煤气管路50连通，富余煤气管路50中的煤气在煤气混合装置内与炉顶煤气混合后通过第二管路20进入加热炉本体52。富余煤气管路50中的煤气可以通过第二管路20上的除碳装置4进行除碳，也可以除碳后与第二管路20中的炉顶煤气混合。

图1中虚线表示信号连接。火焰监测装置61、炉膛压力监测装置62、温度监测装置64、气体成分监测装置63、压力监测装置9、压力调节装置8、流量监测装置65及流量监测调节装置7分别将采集到的数据以信号的形式传递至中央控制器6，中央控制器6根据收到的各个数据以及高炉本体1的工况等参数，生成控制指令，中央控制器6可以将控制指令以信号的形式传递至各个流量监测调节装置7及压力调节装置8，流量调节装置及压力调节装置8根据中央控制器6的控制指令，调节压力及流量，以实现碳循环高炉生产过程的安全调节。

例如，中央控制器6可以根据温度监测装置64得到的煤气加热炉5的燃烧工况，以及第一管路10上的流量监测调节装置7及压力监测装置9得到的第一管路10中煤气的流量及压力，通过第一管路10上的流量监测调节装置7及压力调节装置8调节第一管路10中煤气通入火焰燃烧器51的流量和压力。

中央控制器6也可以根据温度监测装置64得到的煤气加热炉5的燃烧工况，以及第二管路20上的流量监测调节装置7及压力监测装置9得到的第二管路20中煤气的流量及压力，通过第二管路20上的流量监测调节装置7及压力调节装置8调节第二管路20中煤气通入加热炉本体52的流量和压力。

富余煤气管路50上可以设置流量调节装置，以调整富余煤气管路50通入第一管路10的煤气流量。中央控制器6可以与富余煤气管路50上流量调节装置及高炉本体1信号连接，根据温度监测装置64得到的煤气加热炉5的燃烧工况，第二管路20上的流量监测调节装置7及压力监测装置9得到的第二管路20中煤气的流量及压力，以及高炉本体1的需求，通过第二管路20上的流量监测调节装置7、压力调节装置8以及富余煤气管路50上的流量调节装置，调节第二管路20中煤气通入加热炉本体52的流量和压力。

中央控制器6可以根据温度监测装置64得到的煤气加热炉5的燃烧工况，以及第二管路20上的流量监测调节装置7及压力监测装置9得到的第二管路20中煤气的流量及压力，通过第二管路20上的流量监测调节装置7及压力调节装置8调节第二管路20中煤气通入加热炉本体52的流量和压力。

火焰监测装置61可以监测火焰燃烧器51是否正常燃烧，并将数据反馈至中央控制器6。中央控制器6可以根据火焰监测装置61得到的火焰燃烧器51的燃烧情况，第一管路10上的流量监测调节装置7及压力监测装置9得到的第一管路10中煤气的流量及压力，以及助燃管路40上的流量监测调节装置7及压力监测装置9得到的助燃管路40中助燃气体的流量及压力，通过第一管路10上的流量监测调节装置7及压力调节装置8，以及助燃管路40上的流量监测调节装置7及压力调节装置8，调节第一管路10中通入火焰燃烧器51煤气的流量和压力，以及助燃管路40中通入火焰燃烧器51的助燃气体的流量及压力。

本实施例中温度监测装置64为热电偶，炉膛压力监测装置62、气体成分监测装置63和温度监测装置64可监测加热炉本体52炉膛中的气体成分、压力和温度是否正常，并将监测数据反馈至中央控制器6。

中央控制器6可以根据炉膛压力监测装置62、气体成分监测装置63和温度监测装置64得到监测数据、第一管路10上的流量监测调节装置7及压力监测装置9得到的第一管路10中煤气的流量及压力以及助燃管路40上的流量监测调节装置7及压力监测装置9得到的助燃管路40中助燃气体的流量及压力，通过第一管路10上的流量监测调节装置7及压力调节装置8以及助燃管路40上的流量监测调节装置7及压力调节装置8，调节第一管路10中通入火焰燃烧器51煤气的流量和压力以及助燃管路40中通入火焰燃烧器51的助燃气体的流量和压力。

高炉本体1的热风喷吹管路上可以设置流量调节装置，中央控制器6可以与热风喷吹管路上的流量调节装置信号连接，第三管路30上的压力监测装置9和流量监测装置65可以监测输入给高炉本体1的脱碳后的炉顶煤气的压力和流量，并将监测数据反馈至中央控制器6。

中央控制器6可以根据炉膛压力监测装置62、气体成分监测装置63和温度监测装置64得到监测数据、第三管路30上的压力监测装置9和流量监测装置65监测得到的第三管路30中煤气的流量及压力，通过第三管路30上的流量监测装置65及压力调节装置8，调节第三管路30中通入高炉本体1煤气的压力，并通过热风喷吹管路上的流量调节装置调节热风喷吹管路的热风流量，以保证高炉风口的进气量不变。

请参阅图3，本实施例中还提供一种碳循环高炉的安全控制方法，采用如上所述的碳循环高炉，包括以下步骤：

S10：通过火焰监测装置61监测火焰燃烧器51的燃烧情况。

S11：若火焰熄灭，则通过气体成分监测装置63监测加热炉本体52炉膛中的当前的煤气成分，根据加热炉本体52炉膛中当前的煤气成分确定安全阈值。

S12：关闭第一管路10并增大助燃路管流量，直至火焰燃烧器51炉膛中的煤气成分低于安全阈值后重新点火。

具体的，火焰监测装置61可以监测火焰燃烧器51是否正常燃烧，如果火焰熄灭，则迅速关闭第一管路10，增大助燃管路40的空气流量对煤气加热炉5进行吹扫。气体成分监测装置63实时监测煤气加热炉5，也即加热炉本体52炉膛内的气体成分。例如，气体成分可以如下表所示：

采用勒夏特列原理，并参考如图4所示的煤气爆炸极限图，可以计算得到当前煤气成分下的爆炸下限(LEL)为32.98％，当助燃管路40中的空气吹扫至煤气加热炉5中的煤气浓度至安全阈值(例如：25％LEL)以下即8.25％时，可重新进行煤气加热炉5的点火操作。其中，煤气爆炸极限图可以根据实际生产经验或者有限次的实验得到，安全阈值根据生产实际情况确定。

在一些实施例中，安全控制方法还包括以下步骤：

S20：通过设置在第一管路10上压力监测装置9获取第一管路10中的压力，通过炉膛压力监测装置62获取热炉本体52炉膛内中压力，第一管路10中的压力与火焰燃烧器51中的压力之差为压差值；

S21：将压差值与预设的压差阈值进行比较，若压差值低于压差阈值，则增大第一管路10中炉顶煤气的压力和/或减小助燃管路40中助燃气体的压力。

具体的，中央控制器6可以实时计算第一管路10中压力与煤气加热炉5炉膛内压力之间的压差值，并判断压差值是否高于压差阈值。若第一管路10中压力与煤气加热炉5炉膛内压力之间的压差值低于压差阈值，则需要增大第一管路10中煤气的压力和/或减小助燃管路40中助燃气体的压力，以保证火焰燃烧器51的正常燃烧，避免炉膛向外喷火。

在一些实施例中，安全控制方法还包括以下步骤：

S30：通过气体成分在线监测装置监测火焰燃烧器51的燃烧后氧气浓度，若燃烧后氧气浓度超出预先设置的氧气浓度阈值，则调节助燃管路40中流量和与第一管路10中流量，直至燃烧后氧气浓度低于氧气浓度阈值。

具体的，气体成分监测装置63可实时监测煤气加热炉5中燃烧尾气的氧气浓度，若监测到氧气浓度超过预先设定的氧气浓度阈值，则说明火焰燃烧器51中燃烧不充分，燃烧效率低。中央控制器6通过控制助燃管路40和第一管路10上的流量监测调节装置7，调整进入火焰燃烧器51的空气与燃料的流量，进而调整空燃比，直至燃烧尾气的氧气浓度稳定于氧气浓度阈值以下。

如图5所示，在一些实施例中，安全控制方法还包括以下步骤：

S40：通过温度监测装置64获取加热炉本体52的温度，

S41：若加热炉本体52的温度低于或等于预先设置的温度阈值，则开启第一管路10并关闭第二管路20，通过火焰燃烧器51对加热炉本体52进行加热；

S42：若加热炉本体52的温度高于温度阈值，则关闭第一管路10并开启第二管路20，通过加热炉本体52对加热炉本体52中的煤气进行加热。

具体的，本实施例中，煤气加热炉5为三个。两个煤气加热炉5处于工作状态，分别为Ⅰ号煤气加热炉5及Ⅱ号煤气加热炉5，另一个煤气加热炉5处于备用状态，为Ⅲ号煤气加热炉5。当一个工作状态的煤气加热炉5因故障等原因停止工作时，可以启用备用状态的煤气加热炉5，保证多炉顶煤气的持续加热。

温度监测装置64也即热电偶可以实时监测Ⅰ号煤气加热炉5加热后煤气的温度，当煤气温度低于预先设定的温度阈值时，则说明Ⅰ号煤气加热炉5的热量不足，此时第二管路20应当停止向Ⅰ号煤气加热炉5的加热炉本体52输送煤气，改由通向Ⅱ号煤气加热炉5继续进行煤气加热，以保证对高炉本体1加热煤气的持续供给。

同时，第一管路10及助燃管路40向Ⅰ号煤气加热炉5的火焰燃烧器51供给煤气及空气，重新对Ⅰ号煤气加热炉5进行升温，以待后续Ⅱ号煤气加热炉5温度低于温度阈值时，对煤气进行加热。

在一些实施例中，安全控制方法还包括以下步骤：

S50：通过设置在第三管路30上的压力监测装置9获取第三管路30中的压力值，若压力值低于预设的压力阈值，则需要通过设置在第三管路30上的压力调节装置8进行加压，直至压力值满足压力阈值。

具体的，第三管路30上的压力监测装置9监测第三管路30中煤气的压力，若煤气压力低于设定压力，也即预先设定的压力阈值，则需要通过第三管路30上的压力调节装置8对第三管路30中的煤气进行加压，当第三管路30中煤气的压力满足压力阈值后，即可对高炉风口进行喷吹。若第三管路30上的压力调节装置8发生故障，则可以通过中央控制器6控制热风喷吹管道2增加热风喷吹流量，以保证高炉本体1的风口进气量不变。

第三管路30上的流量监测装置65用于监测第三管路30中煤气的流量是否达到设定流量，也即预先设定的流量阈值，当第三管路30中煤气的流量未达到流量阈值时，也可以通过中央控制器6控制热风喷吹管道2增加热风喷吹流量，也即增加热风炉风量，以保证高炉本体1的风口进气量不变。

本实施例中，煤气加热炉5可以采用换热式加热炉或蓄热式加热炉。其中，火焰燃烧器51选用平焰燃烧器。煤气加热炉5的助燃气体为经预热的空气，作为煤气加热炉5燃料的煤气需要预热。煤气加热炉5上设置有高温废气管路60，煤气加热炉5产生的高温废气可以通过高温废气管路60直接排出，也可以可用于预热煤气加热炉5的燃料和助燃气体。碳循环高炉煤气加热和喷吹系统所用煤气包括但不限于高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气。第一管路10、第二管路20、第三管路30等各个管路外均需包裹保温棉。

在实际情况下，高炉本体1产生的炉顶煤气由炉顶3输出，经除尘、脱硫、发电后，可以经由第一管路10进入煤气加热炉5中的火焰燃烧器51，与通过助燃管路40进入火焰燃烧器51的助燃气体一起，经火焰燃烧器51中燃烧，对加热炉本体52进行加热。燃烧后的高温废气经由高温废气管路60排出，排出的废气可以用于预热进入火焰燃气器的炉顶煤气及助燃气体。

炉顶煤气由炉顶3输出，经除尘、脱硫、发电后，也可以经由第二管路20，通过在除碳装置4进行脱碳后进入加热炉本体52，加热炉本体52对炉顶煤气进行加热，加热后的炉顶煤气由第三管路30经由煤气喷枪31喷入高炉本体1。

综上所述，本实施例提供的一种设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉及其控制方法，通过设置火焰监测装置61、炉膛压力监测装置62、温度监测装置64、气体成分监测装置63、压力监测装置9、压力调节装置8、流量监测装置65、流量监测调节装置7及中央控制器6，能够对火焰燃烧器51的燃烧情况以及各个管路上的流量、压力进行监测、调节，实现对碳循环高炉的安全控制，快速精准地调节各煤气管道和空气管道的流量和压力，避免煤气发生泄露、回火、爆炸等事故，增加碳循环高炉的安全性能，保证生产安全运行。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉，其特征在于：包括高炉本体、煤气加热炉及中央控制器；

所述煤气加热炉包括火焰燃烧器及加热炉本体，所述高炉本体与所述煤气加热炉之间设置有第一管路、第二管路及第三管路，所述高炉本体的炉顶通过所述第一管路与所述火焰燃烧器连通，所述高炉本体的炉顶通过所述第二管路所述加热炉本体连通，所述加热炉本体通过所述第三管路与所述高炉本体连通；

所述高炉本体的炉顶煤气通过所述第一管路进入所述火焰燃烧器进行燃烧，并对所述加热炉本体进行加热，当所述加热炉本体加热至满足预设温度阈值后，所述高炉本体的炉顶煤气通过所述第二管路进入所述加热炉本体，所述加热炉本体对所述炉顶煤气进行加热，所述加热炉本体中的加热后的炉顶煤气通过所述第三管路进入所述高炉本体，所述火焰燃烧器连通有助燃管路，助燃气体通过所述助燃管路进入所述火焰燃烧器；

所述煤气加热炉上设置有火焰监测装置及炉膛压力监测装置，所述火焰监测装置及所述炉膛压力监测装置分别与所述中央控制单元信号连接；

所述加热炉本体上设置有温度监测装置及气体成分监测装置，所述温度监测装置及所述气体成分监测装置分别与所述中央控制器信号连接；

所述第一管路、所述第二管路及所述助燃管路上均设置有压力监测装置、压力调节装置、流量监测调节装置，所述第三管路上设置有压力监测装置、压力调节装置及流量监测装置，所述压力监测装置、所述压力调节装置、所述流量监测装置、所述温度监测装置、所述气体成分监测装置以及所述流量监测调节装置分别与所述中央控制器信号连接。

2.根据权利要求1所述的设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉，其特征在于：所述煤气加热炉至少为两个，所述高炉本体的炉顶通过所述第一管路分别与各个所述火焰燃烧器连通，所述高炉本体的炉顶通过所述第二管路分别与各个所述加热炉本体连通，各个所述加热炉本体均通过第三管路与所述高炉本体连通。

3.根据权利要求2所述的设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉，其特征在于：所述煤气加热炉为三个。

4.根据权利要求1所述的设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉，其特征在于：所述第二管路上设置有除碳装置，所述除碳装置用于脱出炉顶煤气中的二氧化碳。

5.根据权利要求1所述的设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉，其特征在于：所述第二管路还与富余煤气管路连通，所述富余煤气管路中的煤气通过所述第二管路进入所述加热炉本体。

6.一种碳循环高炉的安全控制方法，其特征在于，采用如权利要求1～5任一项所述的碳循环高炉，包括以下步骤：

通过火焰监测装置监测火焰燃烧器的燃烧情况，

若火焰熄灭，则通过气体成分监测所述加热炉本体炉膛中的当前的煤气成分，根据所述加热炉本体炉膛中当前的煤气成分确定安全阈值，

关闭所述第一管路并增大所述助燃路管中助燃气体的流量，直至所述加热炉本体炉膛中的煤气成分低于所述安全阈值后重新点火。

7.根据权利要求6所述的一种碳循环高炉的安全控制方法，包括以下步骤：

通过设置在所述第一管路上的压力监测装置获取所述第一管路中的压力，通过所述炉膛压力监测装置获取所述加热炉本体炉膛中压力，所述第一管路中的压力与所述加热炉本体炉膛中压力之差为压差值；

将所述压差值与预设的压差阈值进行比较，若所述压差值低于所述压差阈值，则增大第一管路中炉顶煤气的压力和/或减小助燃管路中助燃气体的压力。

8.根据权利要求6所述的一种碳循环高炉的安全控制方法，包括以下步骤：

通过气体成分在线监测装置监测火焰燃烧器的燃烧后氧气浓度，若所述燃烧后氧气浓度超出预先设置的氧气浓度阈值，则调节助燃管路中流量和与第一管路中流量，直至所述燃烧后氧气浓度低于所述氧气浓度阈值。

9.根据权利要求6所述的一种碳循环高炉的安全控制方法，包括以下步骤：

通过温度监测装置获取加热炉本体的温度，

若所述加热炉本体的温度低于或等于所述温度阈值，则开启第一管路并关闭第二管路，通过火焰燃烧器对加热炉本体进行加热；

若所述加热炉本体的温度高于预先设置的温度阈值，则关闭第一管路并开启第二管路，通过所述加热炉本体对所述加热炉本体中的煤气进行加热_。

10.根据权利要求6所述的一种碳循环高炉的安全控制方法，包括以下步骤：

通过设置在第三管路上的压力监测装置获取第三管路中的压力值，若所述压力值低于预设的压力阈值，则需要通过设置在第三管路上的压力调节装置进行加压，直至所述压力值满足所述压力阈值。

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