CN210071715U - 一种熔化气化炉热态试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种熔化气化炉热态试验装置，属于冶金技术领域，包括炉体模型，上端设有装料口，内腔设有下料机构，热风机构连通炉体模型，测温元件设于炉体模型内；温度变送器连接测温元件；图像采集机构设在炉体模型一侧。本实用新型提供的一种熔化气化炉热态试验装置，通过装料口将模拟炉料装入炉体模型内模拟燃料，热风机构提供热风模拟熔化燃料，下料机构带动模拟炉料下降模拟燃料消耗，温度变送器通过测温元件测量炉体模型内的温度变化，同时利用图像采集机构采集炉料熔化状态的图像，能够模拟分析研究熔化气化炉内的情况，可以用其研究结果为实际生产提供参考和指导，也可以提供操作流程平台，加深对熔化气化炉理论知识的理解。

Description

一种熔化气化炉热态试验装置

技术领域

本实用新型属于冶金技术领域，涉及非高炉炼铁技术，特别涉及一种熔化气化炉热态试验装置。

背景技术

COREX熔化气化炉是COREX炼铁过程中的关键设备，主要用于进行煤的气化、DRI终还原等，其与高炉一样，都是典型的气-固逆流反应器，矿石(DRI)和煤(焦炭)等由熔化气化炉上部加入，产生的渣铁由下部排出，纯氧由风口吹入，完成燃烧过程，提供热量及还原性气体。在燃烧过程中伴随有炉料的消耗和熔化滴落来连续提供空间使炉料重新排列，并在重力作用下不断下降。熔化气化炉的稳定操作与炉料的平稳顺利下降密切相关。一旦某一局部炉料的正常下降条件遭到破坏，会出现管道、难行，甚至悬料等恶性现象。在COREX熔化气化炉内部，由上到下可能存在自由空间、填充床、软熔区、风口回旋区、死料柱及渣铁区。其中，软熔区域对矿石熔化、初渣形成、二次气流分布等方面具有重要影响，受到炼铁工作者的重视。

通过热态试验装置物理模拟研究COREX熔化气化炉物料运动行为，认识气化炉炼铁过程动力学规律。在此基础上，可建立熔化气化炉炼铁过程离散元数学模型，以此来描述熔化气化炉的物料运动行为，探讨提高熔化气化炉炼铁效率和煤气利用率的途径，为工艺优化提供依据和指导，并为今后COREX熔化气化炉朝绿色高效方向发展奠定基础。对于研究者更好地熟知和解决这些问题是一项十分重要的课题，而教育工作者也需要让冶金方面的学生去了解这个新工艺，更好地认识动力学规律，起到理论和实际结合的目的，所以建立COREX熔化气化炉热态试验装置是非常必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种熔化气化炉热态试验装置，主要用于实验室研究和分析COREX熔化气化炉炼铁情况，科研方面可以用其研究结果为实际生产提供参考和指导；教学方面可以提供操作流程平台，加深对熔化气化炉理论知识的理解。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种熔化气化炉热态试验装置，包括：

炉体模型，上端开设有装料口，内腔的下部设有下料机构，侧壁上开设有进风口和温度采集孔，所述温度采集孔位于所述进风口的上方，所述炉体模型的侧壁上还设有玻璃板；

热风机构，通过所述进风口连通所述炉体模型；

测温元件，设置于所述炉体模型内，用于测量所述炉体模型内的温度变化；

温度变送器，通过所述温度采集孔电连接所述测温元件，用于将所述测温元件的温度信号转换成电流信号和电压信号；以及

图像采集机构，设置在所述炉体模型的设置所述玻璃板的一侧，用于采集炉料熔化状态的图像。

进一步地，所述进风口的数量为多个，均开设于所述炉体模型的侧壁上。

进一步地，所述热风机构包括：

热风机，设置在所述炉体模型的一侧；和

气体分配器，连接所述热风机，并连通多个所述进风口。

进一步地，所述热风机包括：

鼓风机，设置在所述炉体模型的一侧；

加热器，一端连接所述鼓风机，另一端连接所述气体分配器；以及

流量计，设置在所述鼓风机和所述加热器之间，用于检测由所述鼓风机进入所述加热器的风量。

进一步地，所述测温元件为热电偶或热电阻，电连接所述温度变送器。

进一步地，所述一种熔化气化炉热态试验装置还包括：

工控机，电连接所述温度变送器，用于将所述温度变送器的电流信号或电压信号转化为数据信号。

进一步地，图像采集机构包括：

摄像机，设置在所述炉体模型的设置所述玻璃板的一侧，用于采集炉料熔化状态的图像；和

计算机，电连接所述摄像机，用于显示由所述摄像机采集的图像。

进一步地，所述下料机构包括：

挡料板，设置在所述炉体模型的内腔下部；

传动组件，连接所述挡料板，用于带动所述挡料板升降；以及

电机，连接所述传动组件，用于驱动所述传动组件运动。

进一步地，所述一种熔化气化炉热态试验装置还包括：

PLC控制器，电连接所述温度变送器和所述图像采集机构。

本实用新型提供的一种熔化气化炉热态试验装置的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型一种熔化气化炉热态试验装置，通过装料口将模拟炉料装入炉体模型内模拟燃料，热风机构提供热风模拟熔化燃料，下料机构带动模拟炉料下降模拟燃料消耗，温度变送器通过测温元件测量炉体模型内的温度变化，同时利用图像采集机构采集炉料熔化状态的图像，能够模拟分析研究熔化气化炉内的情况，可以用其研究结果为实际生产提供参考和指导，也可以提供操作流程平台，加深对熔化气化炉理论知识的理解。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种熔化气化炉热态试验装置的结构示意图。

图中：1、炉体模型；2、装料口；3、进风口；4、热风机；401、鼓风机；402、加热器；403、流量计；5、气体分配器；6、测温元件；7、工控机；8、摄像机；9、计算机；10、挡料板；11、传动组件；12、电机；13、温度变送器。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

现对本实用新型提供的一种熔化气化炉热态试验装置进行说明。请参阅图1，一种熔化气化炉热态试验装置，包括炉体模型1、下料机构、热风机构、测温元件6、温度变送器13和图像采集机构。

炉体模型1的上端开设有装料口2，内腔的下部设有下料机构，侧壁上开设有进风口3和温度采集孔，温度采集孔位于进风口3的上方，炉体模型1的侧壁上还设有玻璃板；热风机构通过进风口3连通炉体模型1；测温元件6设置于炉体模型1内，用于测量炉体模型1内的温度变化；温度变送器13通过温度采集孔电连接测温元件6，用于将测温元件6的温度信号转换成电流信号和电压信号；图像采集机构设置在炉体模型1的设置玻璃板的一侧，用于采集炉料熔化状态的图像。

炉体模型1为不锈钢容器，与熔化气化炉结构形状相同，且按一定比例缩小制成，上端开放形成装料口2，内腔的下部安装有下料机构，可带动熔化气化炉内的炉料下降，用以模拟实际生产中焦炭燃烧消耗过程中不断下降的过程。熔化气化炉的侧壁上的玻璃板为可拆卸的两层的钢化玻璃结构，尺寸可根据实际要求调整，同时为保证炉体的保温效果，除玻璃板外，炉体周围覆盖保温材料。

本实用新型提供的一种熔化气化炉热态试验装置，与现有技术相比，本实用新型一种熔化气化炉热态试验装置，通过装料口2将模拟炉料装入炉体模型1内模拟燃料，热风机构提供热风模拟熔化燃料，下料机构带动模拟炉料下降模拟燃料消耗，温度变送器13通过测温元件6测量炉体模型1内的温度变化，同时利用图像采集机构采集炉料熔化状态的图像，能够模拟分析研究熔化气化炉内的情况，可以用其研究结果为实际生产提供参考和指导，也可以提供操作流程平台，加深对熔化气化炉理论知识的理解。

作为本实用新型的一种具体实施方式，请参阅图1，进风口3的数量为多个，均开设于炉体模型1的侧壁上。本实施例中，通过多个的进风口3实现同时进风，使热风机构提供的风更加方便进入炉体模型1。

作为本实用新型的一种具体实施方式，请参阅图1，热风机构包括热风机4和气体分配器5。

热风机4设置在炉体模型1的一侧；气体分配器5连接热风机4，并连通多个进风口3。本实施例中，热风机4提供带有一定压力的高温气体，进入气体分配器5内，气体分配器5通过管道连通各个进风口3，通过各进风口3上进气阀控制高温气体进入炉体模型1。

作为本实用新型的一种具体实施方式，请参阅图1，热风机4包括鼓风机401、加热器402和流量计403。

鼓风机401设置在炉体模型1的一侧；加热器402的一端连接鼓风机401，另一端连接气体分配器5；流量计403设置在鼓风机401和加热器402之间，用于检测由鼓风机401进入加热器402的风量。本实施例中，鼓风机401提供风压，加热器402提升压力气体的温度，流量计403检测风量，确保进入炉体模型1的风量满足试验要求，当风量出现偏差时，可以调节鼓风机401的输出功率，从而改变风量大小。

作为本实用新型的一种具体实施方式，请参阅图1，测温元件6为热电偶或热电阻，电连接温度变送器13。本实施例中，测温元件6可采用WZP-201M型热电偶，纵向插入熔化气化炉内，测温元件6感应熔化气化炉内的温度并产生温度信号，从测温元件6输出温度信号传送到温度变送器13，经过稳压滤波、运算放大、非线性校正、V/I转换、恒流及反向保护等电路处理后，转换成与温度成线性关系的4-20mA电流信号0-5V/0-10V电压信号。

作为本实用新型的一种具体实施方式，请参阅图1，一种熔化气化炉热态试验装置还包括工控机7。

工控机7电连接温度变送器13，用于将温度变送器13的电流信号或电压信号转化为数据信号。本实施例中，工控机7接收来自变送器的电流信号或电压信号，并将其转化为数据信号，在工控机7的显示器上显示，时时监控熔化气化炉内温度变化。

作为本实用新型的一种具体实施方式，请参阅图1，图像采集机构包括摄像机8和计算机9。

摄像机8设置在炉体模型1的设置玻璃板的一侧，用于采集炉料熔化状态的图像；计算机9电连接摄像机8，用于显示由摄像机8采集的图像。本实施例中，摄像机8可透过玻璃板采集熔化气化炉内模拟炉料的熔化程度，拍摄成图片信息或视频信息传输至计算机9，在计算机9的显示装置上显示，便于观察。

作为本实用新型的一种具体实施方式，请参阅图1，下料机构包括挡料板10、传动组件11和电机12。

挡料板10设置在炉体模型1的内腔下部；传动组件11连接挡料板10，用于带动挡料板10升降；电机12连接传动组件11，用于驱动传动组件11运动。本实施例中，传动组件11为链轮传动或丝杠传动，通过电机12驱动，实现挡料板10的升降。

作为本实用新型的一种具体实施方式，请参阅图1，一种熔化气化炉热态试验装置还包括PLC控制器。

PLC控制器电连接温度变送器13和图像采集机构。本实施例中，PLC控制器由1套CPU、1台触摸屏组成，通过温度变送器13监测熔化气化炉内温度的变化信号、通过图像采集机构检测熔化气化炉内的软熔区域形状。

本实用新型的三电系统为仪表检测、智能调节、PLC、IPC等设备，其中该装置的检测控制系统主要由PLC控制系统、数控系统和过程仪表及工控机7组成，PLC控制器具有完成信号采集、控制、调节、逻辑控制、人机界面、数据记录处理等功能。过程仪表由气体分配器5，流量计403，热电偶组成。压缩空气流量控制，采用闭环方式控制，PLC根据流量计403的反馈自动控制。COREX熔化气化炉热态模拟试验装置的计算机控制系统HMI设4组基本画面：设备操作界面，包括所有集中操作设备的工艺参数设定、启动、运行、停止、故障或报警画面显示；实验数据实时记录与显示画面，包括瞬时值、趋势图；历史数据查询画面；根据工艺试验要求制作的画面，包括可实时测量炉内气体在纵向和横向的温度分布状态，同时考虑测量回旋区等关键部位的温度分布情况等，温度变送器13功能是将热电偶提供的模拟信号变成数字信号，并提供给计算机9进行进一步处理。工控机7用于接收由温度变送器13传来的数字信号，将数据以点的方式采集到计算机中，通过量程变换将电流信号的数据转化为温度数据，并保存在软件的实时数据库，以便进一步的调用分析。将数据库的数据点与组态画面中对应的画面对象建立连接，这样就可以使画面对象根据数据的变化改变自身的属性(如颜色变化，曲线分析等)，可以使温度变化直观可视。该系统可完成工艺工程压力、流量等过程参数检测、过程参数的显示与监视报警；自动流量调节控制；系统安全及工艺连锁、切断等控制；炉内温度监测控制；过程及实验数据的保存和查询等。

本实用新型的熔化气化炉热态试验装置工作过程：

将预定粒度的玉米粒子和石蜡粒子按一定体积比均匀混合后通过装料口2装入设定的高度，调节下料机构到设定的下降速度开始下料，上部装料与下部排料的速度相等，热风机构提供热风，含有一定压力的气体通入炉体模型1内，熔化石蜡粒子，通过图像采集机构跟踪拍摄熔化气化炉内的炉料变化，并处理得到熔化气化炉内软熔区域的边界，通过测温元件6和温度变送器13可以获得炉内温度分布情况，通过实验结果分析可以明确熔化气化炉炉料分布、合理温度分布的影响条件和具体参数，以便寻求合理解决措施。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种熔化气化炉热态试验装置，其特征在于，包括：

炉体模型，上端开设有装料口，内腔的下部设有下料机构，侧壁上开设有进风口和温度采集孔，所述温度采集孔位于所述进风口的上方，所述炉体模型的侧壁上还设有玻璃板；

热风机构，通过所述进风口连通所述炉体模型；

测温元件，设置于所述炉体模型内，用于测量所述炉体模型内的温度变化；

温度变送器，通过所述温度采集孔电连接所述测温元件，用于将所述测温元件的温度信号转换成电流信号和电压信号；以及

图像采集机构，设置在所述炉体模型的设置所述玻璃板的一侧，用于采集炉料熔化状态的图像。

2.如权利要求1所述的一种熔化气化炉热态试验装置，其特征在于，所述进风口的数量为多个，均开设于所述炉体模型的侧壁上。

3.如权利要求2所述的一种熔化气化炉热态试验装置，其特征在于，所述热风机构包括：

热风机，设置在所述炉体模型的一侧；和

气体分配器，连接所述热风机，并连通多个所述进风口。

4.如权利要求3所述的一种熔化气化炉热态试验装置，其特征在于，所述热风机包括：

鼓风机，设置在所述炉体模型的一侧；

加热器，一端连接所述鼓风机，另一端连接所述气体分配器；以及

流量计，设置在所述鼓风机和所述加热器之间，用于检测由所述鼓风机进入所述加热器的风量。

5.如权利要求1所述的一种熔化气化炉热态试验装置，其特征在于，所述测温元件为热电偶或热电阻，电连接所述温度变送器。

6.如权利要求5所述的一种熔化气化炉热态试验装置，其特征在于，所述一种熔化气化炉热态试验装置还包括：

工控机，电连接所述温度变送器，用于将所述温度变送器的电流信号或电压信号转化为数据信号。

7.如权利要求1所述的一种熔化气化炉热态试验装置，其特征在于，图像采集机构包括：

摄像机，设置在所述炉体模型的设置所述玻璃板的一侧，用于采集炉料熔化状态的图像；和

计算机，电连接所述摄像机，用于显示由所述摄像机采集的图像。

8.如权利要求1所述的一种熔化气化炉热态试验装置，其特征在于，所述下料机构包括：

挡料板，设置在所述炉体模型的内腔下部；

传动组件，连接所述挡料板，用于带动所述挡料板升降；以及

电机，连接所述传动组件，用于驱动所述传动组件运动。

9.如权利要求1-8任意一项所述的一种熔化气化炉热态试验装置，其特征在于，所述一种熔化气化炉热态试验装置还包括：

PLC控制器，电连接所述温度变送器和所述图像采集机构。

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