CN215328297U - 一种用于提高燃烧效率的烧结固体燃料粒级控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种用于提高燃烧效率的烧结固体燃料粒级控制系统，烧结机的烟气出口连接烧结主烟道，沿着烧结主烟道设置有多个风箱支管，所述烧结机的烧结固体燃料进料口，其中至少一个风箱支管上设有在位式激光过程气体分析仪，所述在位式激光过程气体分析仪输出所采集的气体参数信号至总控制器，所述烧结机的烧结固体燃料进料口设有在线粒级检测装置，所述在线粒级检测装置输出所采集的固体燃料粒级组成信号至总控制器。该系统能够获取到烧结机内可靠的参数信息，能够通过对获取参数的合理利用，进行烧结固体燃料的平均粒级的控制调整。

Description

一种用于提高燃烧效率的烧结固体燃料粒级控制系统

技术领域

本实用新型涉及烧结技术领域，尤其涉及一种基于燃烧效率的烧结固体燃料粒级控制系统。

背景技术

烧结矿是高炉生产中的主要含铁原料，它是将高炉返矿，烧结返矿，混匀矿，燃料及熔剂按照一定的比例组成混合料，配以适量水分，经混合制粒后在烧结机上烧结形成块状料的过程。影响烧结矿质量的因素很多，需要在烧结之前确定不同铁矿粉的适宜配比、燃料、熔剂的加入量，以满足高炉炉料结构的要求。

燃料的粒度对烧结过程影响较大，从烧结过程中碳燃烧的动力学和热力学分析可知：

1)当固体燃料的粒度过大时：燃烧速度变慢，燃烧带加宽，烧结料层透气性变差，垂直烧结速度和烧结机利用系数降低。在烧结布料过程中，大颗粒焦粉或煤粉会因偏析而在烧结料层下部集中，由于自动蓄热的作用使下层热量明显高于上层，从而出现过熔现象，进而导致烧结料层的透气性下降；

2)当固体燃料粒度过小时：碳燃烧速度过快，液相反应不完全，烧结矿强度和烧结成品率降低，烧结机利用系数降低。因而，在实际烧结生产过程中，应该确定适宜的固体燃料粒度范围。

由于市场资源和采购的原因，烧结用原料的种类不可避免常发生变化，其粒度也在发生波动；而传统的烧结燃料的控制一定程度上是稳定不波动的，即随着原料粒度的波动燃料粒度一般不做调整，或者仅根据烧结矿质量变化对燃料粒度进行被动调整，存在烧结燃料粒度与烧结原料粒度不匹配的问题。

目前也有公开的烧结固体燃料粒级控制技术，例如：

中国发明专利CN106939373B，公开了开了一种烧结燃料粒度的控制方法，属于烧结技术领域。所述控制方法包括：控制烧结原料的平均粒径D为2.5-6.5mm；根据所述烧结原料的平均粒径调节烧结燃料平均粒径，控制所述烧结燃料的平均粒径d为1.5-3mm，同时，控制所述烧结燃料平均粒径与所述烧结原料平均粒径的比值范围为0.3≤d/D≤0.6。本发明根据烧结原料粒度对烧结燃料粒度进行调节，使烧结燃料粒度与烧结原料粒度合理匹配，燃料燃烧速度适中，烧结料层透气性好，液相反应完全，达到提高烧结矿质量和降低燃耗的技术效果。

中国发明专利申请，公开号：CN110142095A，公开了一种烧结燃料破碎的智能控制方法及装置，根据当前时刻对应的烧结燃料粒度组成，确定烧结燃料中每一粒度组成的比例；计算前后两次烧结燃料粒度组成比例的平均值，以烧结燃料的平均粒度组成比例作为判断依据，可提高数据的准确性，避免出现误差。再判断该平均粒度组成比例是否满足粒度约束条件，如果不满足，则根据智能控制规则调整燃料破碎机的上两辊间隙和下两辊间隙。本申请提供的智能控制方法及装置，可精准地调整燃料破碎机的上两辊间隙和下两辊间隙，使破碎出的烧结燃料的粒度组成比例满足粒度约束条件。将此种烧结燃料应用在烧结工序中，不会使烧结料层出现上部燃料不足、下部燃料过剩的现象，还可提高产品的烧结质量。

中国发明专利CN106521145A公开了一种提高烧结燃料燃烧效率的方法及装置，方法包括：在配料室配备烧结所用的物料；对物料进行一次混合；对物料进行二次混合，二次混合后物料的配水量的质量百分比为6.0-8.0％；将二次混合后的物料布设在烧结机上形成烧结料面；控制烧结机的点火温度为1000～1200℃；其中，物料中的消石灰为粉末状；在配备物料时，将燃料总质量的40？80％在配料室添加至物料中，将燃料总质量的20-60％在二次混合的最后1min内加入至物料中。如此，利用消化器将白灰加工成粉末状的消石灰，在二次混合的制粒过程中，消石灰不会遇水膨胀，避免破坏在二次混合中加入的燃料的附着效果，进而避免燃料与其他颗粒分离，被抽风下移、带走；最终在保证了燃料的使用效果，提高了燃烧率。

上述方法均存在一定的不足之处，仅满足烧结过程的基本需求，未能充分考虑到烧结固体燃料的化学能的高效控制，故支撑烧结工艺过程的稳定顺行及降低烧结固体燃料消耗实际生产效果受限。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是实现一种能够采集烧结机内参数信息，来进行烧结固体燃料粒级的合理控制和调整的系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种用于提高燃烧效率的烧结固体燃料粒级控制系统，烧结机的烟气出口连接烧结主烟道，沿着烧结主烟道设置有多个风箱支管，所述烧结机的烧结固体燃料进料口，其中至少一个风箱支管上设有在位式激光过程气体分析仪，所述在位式激光过程气体分析仪输出所采集的气体参数信号至总控制器，所述烧结机的烧结固体燃料进料口设有在线粒级检测装置，所述在线粒级检测装置输出所采集的固体燃料粒级组成信号至总控制器。

所述风箱支管设有23个，沿着烧结主烟道内烟气流动方向，第一个风箱支管为1#风箱支管，第二个风箱支管为2#风箱支管，以此类推，最后一个风箱支管为23#风箱支管，其中5#风箱支管、15#风箱支管、16#风箱支管、22#风箱支管上均设置有在位式激光过程气体分析仪，每个所述在位式激光过程气体分析仪均输出所采集的信号至总控制器。

所述总控制器连接烧结固体燃料破碎系统，所述烧结固体燃料破碎系统输出烧结固体燃料至烧结固体燃料进料口。

本实用新型的优点在于通过合理的设计，使得系统能够获取到烧结机内可靠的参数信息，能够通过对获取参数的合理利用，进行烧结固体燃料的平均粒级的控制调整，使得固体燃料的碳的化学能的利用程度始终处于较优的控制区间内，从而支撑烧结过程的顺行以及利于满足烧结工艺需求条件下固体燃料消耗水平的有效降低。

附图说明

下面对本实用新型说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为用于提高燃烧效率的烧结固体燃料粒级控制系统原理图；

图2为在位式激光过程气体分析仪安装示意图；

上述图中的标记均为：1、烧结主烟道；2、风箱支管；3、在位式激光过程气体分析仪；4、发射单元；5、接受单元；6、正压控制模块。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

在位式激光过程气体分析仪3检测取样点设置在烧结中部风箱支管2处，见图1所示，以380m²烧结机为例，其烧结主抽烟道为双烟道设置，抽风风箱支管2共23个，烧结终点位置一般控制在上述22#风箱位置处，对应的烧结上升点位置一般在16#风箱位置处，基于上述烧结过程废气的规律，故将取样检测点设置在两个主抽烟道所对应的5#烧结风箱支管2以及15#烧结风箱支管2位置处，可避免1-2#风箱支管2位置处烧结点火炉点火对废气成分的影响，以及烧结上升点位置后由于固体燃料燃烧接近底部以及烧结料层透气性的变化而导致烧结废气组分会发生较为明显的变化，从而保证上述取样检测出的正常的烧结生产过程中烧结废气中CO和CO₂的浓度值，由此计算出的固体燃料燃烧比〔CO/(CO+CO₂)〕能够真实地反映出烧结过程中固体燃料碳的化学能的利用程度。

将上述4个取样所分析出的CO和CO₂的浓度值作均值处理，在按〔CO/(CO+CO₂)〕计算出烧结固体燃料的燃烧比R_b。当烧结停机或烧结过程终点位置异常提前时，及烧结终点的上升点位置会提前至15#烧结风箱位置之前，此时通过判别程序的设置，剔除上述所计算的烧结固体燃料燃烧比数值。

在位式激光过程气体分析系统如图2所示，测量探头由发射单元44和接收单元组成，具备了光谱分析、人机交互、正压控制、数据通讯等多项功能。发射单元4由人机界面、激光器驱动模块、中央处理模块、半导体激光器和精密光学元件等器件组成，主要实现半导体激光发射、光谱数据处理和人机交互等功能，接收单元由光电传感器、信号处理模块、电源模块和精密光学元件等部分组成。接收单元的主要功能是接收传感信号，并将光谱吸收信号传输至发射单元4进行处理。正压控制模块6为激光过程气体分析系统有专门防爆设计，其发射和接收单元采用正压防爆设计，在箱体内部通入保护性气体(氮气)达到正压防爆的作用。

发射单元4和接受单元5通过仪器法兰、焊接法兰以及锁箍与被检测过程气体管道进行连接。通上电源，开启根部阀，半导体激光器发射出的特定频率的激光通过发射单元4穿过气体通道，接收单元中的传感器接收衰减后的激光束，并将测量信号传送给中央分析模块，中央分析模块通过对测量信号进行分析处理，得到被测气体浓度，气体浓度信息通过液晶显示屏显示出来并通过标准接口输出。

为了防止粉尘和被测环境中其它污染物在视窗上聚集，需用工业氮气等气体通过吹扫气入口进行连续吹扫，以便在光学视窗与工业气体间形成一段气幕保护。上述在位式激光过程气体分析系统可直接安装在过程气体管道上或利用取样管在抽气泵将被检测气体引至在线在位式激光过程气体分析系统的内置过程气体检测管道中进行气体成分的在线检测。

正常的烧结生产过程中烧结废气中CO和CO₂的浓度变化规律是烧结头尾部风箱废气CO和CO₂浓度低，烧结中部风箱废气CO和CO₂浓度高。而烧结过程中通常用燃烧比〔CO/(CO+CO₂)〕来衡量烧结过程中固体燃料碳的化学能的利用程度，燃烧比大则碳素利用差，气氛还原性较强，反之碳素利用好，氧化性气氛强。

在烧结固体燃料配料给料位置处设有在线粒级检测装置，可实时获取烧结固体燃料的各粒级组成，并由此获取烧结固体燃料的平均粒级M_R。通过上述获取的数据，利用总控制器进行调整，对烧结固体燃料破碎工艺参数进行相应调整，即总控制器连接烧结固体燃料破碎系统并控制烧结固体燃料破碎系统工作，使得烧结固体燃料配料给料位置处的在线粒级检测装置示值趋近于目标值值。

对上述的步骤进行重复来进行烧结固体燃料的平均粒级的控制调整，使得固体燃料的碳的化学能的利用程度始终处于较优的控制区间内，从而支撑烧结过程的顺行以及利于满足烧结工艺需求条件下固体燃料消耗水平的有效降低。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于提高燃烧效率的烧结固体燃料粒级控制系统，烧结机的烟气出口连接烧结主烟道，沿着烧结主烟道设置有多个风箱支管，所述烧结机的烧结固体燃料进料口，其特征在于：其中至少一个风箱支管上设有在位式激光过程气体分析仪，所述在位式激光过程气体分析仪输出所采集的气体参数信号至总控制器，所述烧结机的烧结固体燃料进料口设有在线粒级检测装置，所述在线粒级检测装置输出所采集的固体燃料粒级组成信号至总控制器。

2.根据权利要求1所述的烧结固体燃料粒级控制系统，其特征在于：所述风箱支管设有23个，沿着烧结主烟道内烟气流动方向，第一个风箱支管为1#风箱支管，第二个风箱支管为2#风箱支管，以此类推，最后一个风箱支管为23#风箱支管，其中5#风箱支管、15#风箱支管、16#风箱支管、22#风箱支管上均设置有在位式激光过程气体分析仪，每个所述在位式激光过程气体分析仪均输出所采集的信号至总控制器。

3.根据权利要求1或2所述的烧结固体燃料粒级控制系统，其特征在于：所述总控制器连接烧结固体燃料破碎系统，所述烧结固体燃料破碎系统输出烧结固体燃料至烧结固体燃料进料口。

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