CN117344069A - 一种独立式热风炉换炉期高炉煤气稳压系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种独立式热风炉换炉期高炉煤气稳压系统及方法，包括：多个高炉煤气稳压装置以及用于控制多座热风炉和多个高炉煤气稳压装置的自动控制系统；稳压装置的煤气进口与高炉煤气管道连接；稳压装置的煤气出口与热风炉燃烧室连接；装置包括：稳压装置外壳、高炉煤气储气气囊和压力控制机构；稳压装置外壳为圆桶状，外壳上安装有高炉煤气气囊煤气储量检测仪表；高炉煤气储气气囊放置于外壳内，高炉煤气管道经煤气进口与高炉煤气储气气囊密封连接；压力控制机构设置于高炉煤气气囊上方。本发明通过在每座热风炉前增加独立高炉煤气稳压系统，避免高炉煤气系统在热风炉换炉期煤气消耗量突然增加或切断。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁行业高炉煤气稳压技术领域，尤其涉及一种独立式热风炉换炉期高炉煤气稳压系统及方法。
背景技术
热风炉作为高炉的重要辅助生产设备，是高炉煤气主要用户，高炉炼铁产生的高炉煤气约30％用于热风炉。炼铁高炉一般配套3～4座热风炉，采取两烧一送或者两烧两送的送风制。各高炉的热风炉燃烧节奏缺乏同一协调性，经常出现多个热风炉同时换炉情况，导致热风炉总高炉煤气用量波动大，从而导致高炉煤气压力波动。
现有技术中，如专利CN111414024B，一种高炉热风炉煤气管网协调换炉方法，公开了一种基于高炉热风炉烧炉状态和未来状态预估，协调各个高炉热风炉之间换炉时机的方法。包括建立服务器与高炉热风炉的光纤物理链路，采集各热老夫的运行参数等参数数据等信息，错峰实现热风炉换炉，最大限度减少多座热风炉同时换炉的现象，从而减少热风炉多同时炉换炉对高炉煤气管网压力冲击，从而达到温度高炉煤气压力的目的。该发明技术方案在稳定高炉煤气压力方面起到了积极作用，但即使是单座热风炉换炉仍然对高炉煤气压力有冲击，无法从根本上解决热风炉换炉对高炉煤气压力的影响。
文章“一种高炉热风炉协调换炉方法”详细设计了一种高炉间热风炉协调换炉的方法。通过对热风炉工艺状态计算，制定合理的错峰换炉制度与评价指标，有效预测热风炉运行状态，并通过设计的控制策略和安全策略对热风炉进行自动燃烧优化控制。该方法有效实现了热风炉错峰换炉，保证了热风炉蓄热和送风风温，降低了煤气管网压力波动，减小了操作人员工作强度。该论文的方法对稳定高炉煤气压力方面取得了很好的效果，但同样无法从根本上解决热风炉换炉对高炉煤气压力的影响。
专利CN201811241499.X，一种精确控制高炉热风炉烧炉烟道温度的方法及装置，公开了一种通过采集热风炉控制系统的运行参数数据，判断热风炉状态，从而实现热风炉烟道温度的精确控制，该方法考虑了热风炉换炉对高炉煤气压力波动的影响，增加了热风炉工艺控制精度，但没有对热风炉换炉导致的煤气压力波动提供解决手段。
综上可知：热风炉换炉过程，尤其是具有多座高炉的热风炉集中换炉时，由于热风炉集中停止或使用高炉煤气，导致高炉煤气压力波动大，使高炉煤气用户工况不稳定，已成为钢铁行业的共性问题，需要从热风炉工艺特点出发，开发一种能够稳定高炉煤气压力的技术手段。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种独立式热风炉换炉期高炉煤气稳压系统及方法，旨在解决热风炉换炉尤其是多座高炉热风炉同时换炉而导致的高炉煤气压力波动的问题。
为此，本发明提供了以下技术方案：
发明公开了一种独立式热风炉换炉期高炉煤气稳压系统，包括：
多个高炉煤气稳压装置以及用于控制多座热风炉和多个高炉煤气稳压装置的自动控制系统；
所述高炉煤气稳压装置的煤气进口与高炉煤气管道连接；所述煤气进口设置有煤气进口阀门；每个所述高炉煤气稳压装置的煤气出口与一座热风炉的热风炉燃烧室连接；所述煤气出口设置有煤气出口阀门；
所述高炉煤气稳压装置包括：稳压装置外壳、高炉煤气储气气囊和压力控制机构；所述稳压装置外壳为圆桶状，也可为其它形状；所述高炉煤气储气气囊放置于所述稳压装置外壳内，所述高炉煤气管道经所述煤气进口与所述高炉煤气储气气囊密封连接；所述压力控制机构设置于高炉煤气气囊上方；
所述自动控制系统，与多座热风炉以及多个高炉煤气稳压装置连接，用于高炉煤气气囊高炉煤气量信息获取、每个热风炉运行状态判断和热风炉换炉期高炉煤气稳压控制；高炉煤气气囊高炉煤气量信息包括高炉煤气气囊内实际煤气量和剩氧煤气储存能力；热风炉运行状态判断，包括：烧炉开始、烧炉结束、送风开始、送风结束判断；热风炉换炉期高炉煤气稳压控制，包括：根据高炉煤气气囊高炉煤气量信息、每个热风炉运行状态判断实现热风炉换炉期高炉煤气稳压系统自动运行。
进一步地，所述高炉煤气储气气囊整体呈圆柱形，也可为其它形状，底部到1/3高的地方为平滑结构，底部上方1/3至顶部为波纹结构，当高炉煤气气囊内高炉煤气量发生变化时能够实现自由伸缩。
进一步地，所述煤气进口与所述煤气出口在高度方向上错位布置；所述煤气进口布置在高炉煤气气囊底部上方1/8～1/6的地方；所述煤气出口布置在高炉煤气气囊底部上方1/6～1/3的地方。
进一步地，所述压力控制机构包括压力控制砝码和悬挂机构；所述压力控制砝码包括工作压力控制砝码和备用压力控制砝码；所述工作压力控制砝码放置于高炉煤气气囊上，所述备用压力控制砝码通过悬挂机构悬挂在所述稳压装置外壳顶部。
进一步地，所述工作压力控制砝码为多个，所述备用压力控制砝码为多个。
本发明还公开了一种独立式热风炉换炉期高炉煤气稳压方法，将每座热风炉的热风炉燃烧室与上述高炉煤气稳压装置连接；所述方法包括：
S1、当第一热风炉烧炉停止前预设时间时，所述第一热风炉的高炉煤气稳压装置煤气入口阀门和煤气出口阀门均处于打开状态；打开第二热风炉的高炉煤气稳压装置的煤气入口阀门，煤气出口阀门保持关闭状态；此时第二热风炉的高炉煤气稳压装置无高炉煤气进入；所述第一热风炉为烧炉终了热风炉；所述第二热风炉为下一时刻即将进入烧炉期的热风炉；
S2、关闭所述第一热风炉的高炉煤气稳压装置煤气出口阀门，所述第一热风炉停止烧炉，关闭所述第一热风炉的高炉煤气稳压装置煤气入口阀门，此时前一时刻供所述第一热风炉的高炉煤气进入所述第二热风炉的高炉煤气稳压装置；
S3、打开所述第二热风炉的高炉煤气稳压装置煤气出口阀门，所述第二热风炉开始烧炉，此时所述第二热风炉的高炉煤气稳压装置煤气出口阀门和煤气入口阀门均处于打开状态；
循环S1～S3，实现高炉热风炉高炉煤气压力无波动平稳换炉。
进一步地，所述方法自动运行，或手动运行。
本发明的优点和积极效果：
本发明通过在每座热风炉前增加独立高炉煤气稳压系统，当热风炉烧炉结束时，高炉煤气气源可按热风炉烧炉煤气量向缓冲系统提供煤气；热风炉烧炉开始时刻，由热风炉高炉煤气缓冲系统向热风炉提供高炉煤气，避免热风炉换炉期高炉煤气系统煤气消耗量突然增加或切断。
本发明技术方案的应用能够使热风炉换炉时导致的高炉煤气瞬间的切断或供气的断崖式刚性变化过程，变成柔性渐变过程，从根本上解决了钢铁企业热风炉换炉尤其是多座热风炉同时换炉而导致高炉煤气压力波动大的技术难题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中一种独立式热风炉换炉期高炉煤气稳压系统；
图中，1、高炉煤气管道，2、煤气进口阀门，3、煤气进口，4、高炉煤气稳压装置，5、压力控制机构，6、煤气出口，7、煤气出口阀门，8、热风炉燃烧室。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1所示，本发明实施例中提供了一种独立式热风炉换炉期高炉煤气稳压系统，包括多个高炉煤气稳压装置4；高炉煤气稳压装置4的煤气进口3与高炉煤气管道1连接；煤气进口3设置有煤气进口阀门2；每个高炉煤气稳压装置4的煤气出口6与一座热风炉的热风炉燃烧室8连接；煤气出口6设置有煤气出口阀门7。
高炉煤气稳压装置4包括稳压装置外壳、高炉煤气储气气囊和压力控制机构5。
稳压装置外壳形状为圆桶，也可为其它形状，壁厚为8mm～12mm，材质为Q235钢，也可为其它钢材，稳压装置外壳高度为高炉煤气储气气囊充满高炉煤气时的高度与压力控制机构5的高度之和，稳压装置外壳上安装有高炉煤气气囊煤气储量检测仪表，煤气储量检测结果实时传递给热风炉高炉煤气稳压系统的控制系统，稳压装置外壳顶部安装压力控制机构5。
高炉煤气储气气囊放置于稳压装置外壳内，其材质优选耐磨、耐腐蚀橡胶，也可为其它柔性材质；高炉煤气储气气囊为整体呈圆柱形，也可为其它形状，底部到1/3高的地方为平滑结构，底部上方1/3至顶部为波纹结构，当高炉煤气气囊内高炉煤气量发生变化时能够实现自由伸缩；高炉煤气管道1与高炉煤气储气气囊密封连接，保证高炉煤气能够稳定进、出高炉煤气气囊，稳压装置煤气进口3与稳压装置煤气出口6在高度方向上进行错位布置；煤气进口3布置在高炉煤气气囊底部上方1/8至1/6的地方；煤气出口6布置在高炉煤气气囊底部上方1/6至1/3的地方；高炉煤气气囊最大容量为其对应高炉热风炉总煤气小时消耗量的1/2，高炉煤气气囊内高炉煤气储量控制在总容量的1/2～3/4。
煤气压力控制机构5设置于高炉煤气气囊上方；压力控制机构5包括压力控制砝码和悬挂机构；压力控制砝码为圆饼状，材质为普通钢；将压力控制砝码放置于高炉煤气储气气囊上放，使高炉煤气气囊内的高炉煤气压力根据具体热风炉要求确定，通常压力不低于15KPa，压力大小通过放置于高炉煤气气囊上压力控制砝码数量来控制，放置于高炉煤气气囊上的压力控制砝码称为工作压力控制砝码，其余压力控制砝码称为备用压力控制砝码，备用压力控制砝码通过悬挂机构悬挂在在稳压装置外壳顶部；压力控制砝码可为多个，最佳个数为4个，工作压力控制砝码为2～3个，备用压力控制砝码1～2个；高炉煤气气囊内的高炉煤气压力控制范围为热风炉设计煤气工况压力。
自动控制系统，用于高炉煤气气囊高炉煤气量信息获取、单个热风炉运行状态判断和热风炉换炉期高炉煤气稳压控制。高炉煤气气囊高炉煤气量信息包括高炉煤气气囊内实际煤气量和剩氧煤气储存能力；单个热风炉运行状态判断，包括：烧炉开始、烧炉结束、送风开始、送风结束判断；热风炉换炉期高炉煤气稳压控制，包括：根据高炉煤气气囊高炉煤气量信息、单个热风炉运行状态判断实现热风炉换炉期高炉煤气稳压系统自动运行。
上述高炉煤气稳压系统适合外燃式热风炉、顶燃式热风炉和内燃式热风炉，适合配备3座热风炉和4座热风炉的高炉，每座热风炉配备独立的稳压系统。
上述高炉煤气稳压系统适合配备单座或多座高炉的钢铁企业，尤其适合多座高炉的钢铁企业，有效避免了多个热风炉换炉尤其是多个热风炉同时换炉导致的高炉煤气压力波动的问题。
本发明实施例中提供了一种独立式热风炉换炉期高炉煤气稳压方法，在每座热风炉前增加独立的高炉煤气稳压装置；该方法包括：
第一步，当高炉的某座热风炉烧炉停止前5～10秒时，将该热炉称作烧炉终了热风炉，此时烧炉终了热风炉的高炉煤气稳压装置煤气入口阀门和煤气出口阀门均处于打开状态；打开下一时刻即将进入烧炉期的热风炉的高炉煤气稳压装置的煤气入口阀门，煤气出口阀门保持关闭状态，将该热风炉称作烧炉开始热风炉，由于高炉煤气气源压力没有改变，烧炉开始热风炉的高炉煤气稳压装置无高炉煤气进入。
第二步，关闭烧炉终了热风炉的高炉煤气稳压装置煤气出口阀门，烧炉终了热风炉停止烧炉，然后关闭烧炉终了热风炉的高炉煤气稳压装置煤气入口阀门，此时烧炉终了热风炉的高炉煤气稳压装置煤气入口阀门和煤气口阀门均处于关闭状态，前一时刻供烧炉终了热风炉的高炉煤气进入烧炉开始热风炉的高炉煤气稳压装置，避免了烧炉终了热风炉停止烧炉引起的高炉煤气压力波动。
第三步，打开烧炉开始热风炉的高炉煤气稳压装置煤气出口阀门，烧炉开始热风炉开始烧炉，此时烧炉开始热风炉的高炉煤气稳压装置煤气出口阀门和煤气入口阀门均处于打开状态，由于高炉煤气稳压装置储存有高炉煤气，其顶端的压力控制砝码使高炉煤气稳压装置内的高炉煤气始终保持在一个稳定的工作压力，对烧炉开始热风炉高炉煤气的突然供气过程起到了缓冲作用，避免了热风炉烧炉开始过程对高炉煤气管网压力的冲击。
循环第一至第三步，即可实现高炉热风炉高炉煤气压力无波动平稳换炉。
上述实施例中的方法适合所有高炉热风炉换炉过程，尤其适合配备4座热风炉高炉的二烧二送的热风炉烧炉制度和配备3座热风炉高炉二烧一送的热风炉烧炉制度。
上述方法可以自动和手动方式运行。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种独立式热风炉换炉期高炉煤气稳压系统，其特征在于，包括：
多个高炉煤气稳压装置以及用于控制多座热风炉和多个高炉煤气稳压装置的自动控制系统；
所述高炉煤气稳压装置的煤气进口与高炉煤气管道连接；所述煤气进口设置有煤气进口阀门；每个所述高炉煤气稳压装置的煤气出口与一座热风炉的热风炉燃烧室连接；所述煤气出口设置有煤气出口阀门；
所述高炉煤气稳压装置包括：稳压装置外壳、高炉煤气储气气囊和压力控制机构；所述高炉煤气储气气囊放置于所述稳压装置外壳内，所述高炉煤气管道经所述煤气进口与所述高炉煤气储气气囊密封连接；所述压力控制机构设置于高炉煤气气囊上方；
所述自动控制系统，与多座热风炉以及多个高炉煤气稳压装置连接，用于高炉煤气气囊高炉煤气量信息获取、每个热风炉运行状态判断和热风炉换炉期高炉煤气稳压控制；高炉煤气气囊高炉煤气量信息包括高炉煤气气囊内实际煤气量和剩氧煤气储存能力；热风炉运行状态判断，包括：烧炉开始、烧炉结束、送风开始、送风结束判断；热风炉换炉期高炉煤气稳压控制，包括：根据高炉煤气气囊高炉煤气量信息、每个热风炉运行状态判断实现热风炉换炉期高炉煤气稳压系统自动运行。
2.根据权利要求1所述的独立式热风炉换炉期高炉煤气稳压系统，其特征在于，所述高炉煤气储气气囊底部到1/3高的地方为平滑结构，底部上方1/3至顶部为波纹结构，当高炉煤气气囊内高炉煤气量发生变化时能够实现自由伸缩。
3.根据权利要求1所述的独立式热风炉换炉期高炉煤气稳压系统，其特征在于，所述煤气进口与所述煤气出口在高度方向上错位布置；所述煤气进口布置在高炉煤气气囊底部上方1/8～1/6的地方；所述煤气出口布置在高炉煤气气囊底部上方1/6～1/3的地方。
4.根据权利要求1所述的独立式热风炉换炉期高炉煤气稳压系统，其特征在于，所述压力控制机构包括压力控制砝码和悬挂机构；所述压力控制砝码包括工作压力控制砝码和备用压力控制砝码；所述工作压力控制砝码放置于高炉煤气气囊上，所述备用压力控制砝码通过悬挂机构悬挂在所述稳压装置外壳顶部。
5.根据权利要求4所述的独立式热风炉换炉期高炉煤气稳压系统，其特征在于，所述工作压力控制砝码为多个，所述备用压力控制砝码为多个。
6.一种独立式热风炉换炉期高炉煤气稳压方法，其特征在于，将每座热风炉的热风炉燃烧室与权利要求1～5任一项所述的高炉煤气稳压装置连接；所述方法包括：
S1、当第一热风炉烧炉停止前预设时间时，所述第一热风炉的高炉煤气稳压装置煤气入口阀门和煤气出口阀门均处于打开状态；打开第二热风炉的高炉煤气稳压装置的煤气入口阀门，煤气出口阀门保持关闭状态；此时第二热风炉的高炉煤气稳压装置无高炉煤气进入；所述第一热风炉为烧炉终了热风炉；所述第二热风炉为下一时刻即将进入烧炉期的热风炉；
S2、关闭所述第一热风炉的高炉煤气稳压装置煤气出口阀门，所述第一热风炉停止烧炉，关闭所述第一热风炉的高炉煤气稳压装置煤气入口阀门，此时前一时刻供所述第一热风炉的高炉煤气进入所述第二热风炉的高炉煤气稳压装置；
S3、打开所述第二热风炉的高炉煤气稳压装置煤气出口阀门，所述第二热风炉开始烧炉，此时所述第二热风炉的高炉煤气稳压装置煤气出口阀门和煤气入口阀门均处于打开状态；
循环S1～S3，实现高炉热风炉高炉煤气压力无波动平稳换炉。
7.根据权利要求6所述的独立式热风炉换炉期高炉煤气稳压方法，其特征在于，所述方法自动运行，或手动运行。
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2023
- 2023-10-07 CN CN202311290877.4A patent/CN117344069A/zh active Pending
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