CN218273160U - 基于dcs自控技术的工业硅冶炼炉台自动控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工业硅生产技术领域，是一种基于DCS自控技术的工业硅冶炼炉台自动控制装置，其包括原料仓、混合搅拌仓、冶炼炉和冷却铸锭模，混合搅拌仓上方左右间隔设有至少四个原料进料口，每个原料进料口上方均设有原料仓，原料仓包括称重装置以及由上至下依次设置的进料仓、破碎仓、粒度筛选机和出料仓，出料仓外侧设有称重装置；混合搅拌仓的原料出料口与冶炼炉的混合料进口连接，冶炼炉的液态硅出口与冷却铸锭模连接。本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，通过设置破碎仓、粒度筛选机和称重装置，便于对不同种类的原料分别完成破碎、筛分和称重；通过设置混合搅拌仓，便于将不同原料充分混合，具有稳定、可靠和高效的特点。

Description

基于DCS自控技术的工业硅冶炼炉台自动控制装置

技术领域

本实用新型涉及工业硅生产技术领域，是一种基于DCS自控技术的工业硅冶炼炉台自动控制装置。

背景技术

工业硅又称准金属硅，是本世纪六十年代中期出现的一个商品名称。金属硅是由硅石和碳质还原剂在矿热炉内冶炼成的产品，主成分硅元素的含量在98%左右（近年来，含Si量99.99%的也列在金属硅内），其余杂质为铁、铝、钙等。因其用途不同而划分为多种规格，按照准金属硅中铁、铝、钙的含量，可把准金属硅分为553、441、411、421、3303、3305、2202、2502、1501、1101等不同的牌号。准金属硅的附加产品包括微硅粉，边皮硅，黑皮硅，金属硅渣等，其中微硅粉也称硅灰，它广泛应用于耐火材料和混凝土行业。

工业硅在生产时需要将原料硅石经过洗选、筛分并干燥后，根据所用还原剂的种类，分别按不同的比例配料并投入冶炼炉内进行液态硅的生产加工，现有的制备装置自动化程度低，在冶炼时无法提高冶炼速度及工业硅的纯度。

发明内容

本实用新型提供了一种基于DCS自控技术的工业硅冶炼炉台自动控制装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有工业硅冶炼装置自动化程度低的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种基于DCS自控技术的工业硅冶炼炉台自动控制装置包括原料仓、混合搅拌仓、冶炼炉和冷却铸锭模，混合搅拌仓上方左右间隔设有至少四个原料进料口，每个原料进料口上方均设有原料仓，原料仓包括称重装置以及由上至下依次设置的进料仓、破碎仓、粒度筛选机和出料仓，出料仓外侧设有称重装置；混合搅拌仓的原料出料口与冶炼炉的混合料进口连接，冶炼炉的液态硅出口与冷却铸锭模连接。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述还可包括DCS控制器，称重装置包括称重框、压耳和称重传感器，出料仓外侧设有称重框，称重框左部上侧中部和右部上侧中部均设有称重传感器，对应每个称重传感器位置的出料仓外侧均固定安装有压耳，压耳下侧座于对应位置称重传感器上侧，出料仓的出料口设有第一阀门；称重传感器与DCS控制器连接，DCS控制器与第一阀门连接。

上述还可包括输料管、提升机、进料管、炉头料仓、下料管和料位计，混合搅拌仓的原料出料口与提升机的上料口通过输料管连接，提升机的下料口与炉头料仓的进料口通过进料管连接，炉头料仓的出料口与冶炼炉的混合料进口通过下料管连接；输料管上设有第二阀门，下料管上设有第三阀门，炉头料仓上设有料位计，料位计与DCS控制器连接，DCS控制器分别与第二阀门、第三阀门和提升机连接。

上述混合搅拌料仓可包括混合仓、搅拌电机、搅拌叶片和螺旋输料机，混合仓下方设有搅拌电机，搅拌电机的输出轴位于混合仓内，搅拌电机的输出轴外侧设有搅拌叶片；混合仓下部外侧设有原料出料口，对应原料出料口位置的混合仓内设有能够像输料管内输送物料的螺旋输料机；DCS控制器分别与搅拌电机和螺旋输料机连接。

上述还可包括热电偶，冶炼炉上设有能够检测炉内温度的热电偶，热电偶与DCS控制器连接，DCS控制器与冶炼炉连接。

上述四个原料仓可分别为硅石仓、木屑仓、石油焦仓和煤仓；硅石仓的粒度筛选机筛选粒度介于20至60mm，木屑仓的粒度筛选机筛选粒度介于30至80mm，石油焦仓的粒度筛选机筛选粒度介于10至25mm，煤仓的粒度筛选机筛选粒度介于10至20mm。

本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，通过设置破碎仓、粒度筛选机和称重装置，便于对不同种类的原料分别完成破碎、筛分和称重；通过设置混合搅拌仓，便于将不同原料充分混合，具有稳定、可靠和高效的特点。

附图说明

附图1为本实用新型最佳实施例主视结构示意图。

附图2为附图1中原料仓的主视放大结构示意图。

附图3为附图1的电路框图。

附图中的编码分别为：1为混合搅拌仓，2为冶炼炉，3为冷却铸锭模，4为进料仓，5为破碎仓，6为粒度筛选机，7为出料仓，8为称重框，9为压耳，10为压力传感器，11输料管，12为提升机，13为进料管，14为炉头料仓，15为下料管，16为料位计,17为螺旋输料机，18为热电偶。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：

如附图1、2、3所示，该基于DCS自控技术的工业硅冶炼炉2台自动控制装置包括原料仓、混合搅拌仓1、冶炼炉2和冷却铸锭模3，混合搅拌仓1上方左右间隔设有至少四个原料进料口，每个原料进料口上方均设有原料仓，原料仓包括称重装置以及由上至下依次设置的进料仓4、破碎仓5、粒度筛选机6和出料仓7，出料仓7外侧设有称重装置；混合搅拌仓1的原料出料口与冶炼炉2的混合料进口连接，冶炼炉2的液态硅出口与冷却铸锭模3连接。在使用过程中，通过设置破碎仓5、粒度筛选机6和称重装置，便于对不同种类的原料分别完成破碎、筛分和称重；通过设置混合搅拌仓1，便于将不同原料充分混合。

其具体生产流程包括：（1）准备冶炼原料，对多种原料分别进行破碎、筛分和称重；（2）将称重后的不同原料按照对应比例进行配比搅拌；（3）搅拌均匀后混合原料加入冶炼炉2进行持续缓慢加热；（4）对液态硅进行冷却铸锭；（5）封装入盒，完成工业硅单次冶炼加工。

根据需求，冶炼炉2冶炼温度控制在1800℃以上，冶炼过程中，冶炼炉2内可设有现有公知的搅拌装置，搅拌装置为高性能石墨材质制成，其可以承受3000℃的高温，通过在冶炼炉2内使用搅拌装置对各类原料进行搅拌，提高了它们与热气接触时间，加快冶炼速度，直至硅石还原成液态，再进行1h的闷烧，闷烧完成后将液态硅通过冶炼炉2上的液态硅出口排出，冶炼过程中的烟气要通过空气冷却器进行冷却处理，再通过离心风机抽到专用的除尘箱体中，将烟气中的粉尘收集起来统一处理，除尘后的气体可直接排出。

可根据实际需要，对上述基于DCS自控技术的工业硅冶炼炉2台自动控制装置作进一步优化或/和改进：

如附图1、2、3所示，还包括DCS控制器，称重装置包括称重框8、压耳9和称重传感器，出料仓7外侧设有称重框8，称重框8左部上侧中部和右部上侧中部均设有称重传感器，对应每个称重传感器位置的出料仓7外侧均固定安装有压耳9，压耳9下侧座于对应位置称重传感器上侧，出料仓7的出料口设有第一阀门；称重传感器与DCS控制器连接，DCS控制器与第一阀门连接。在使用过程中，通过这样的设置，能够实现自动化下料，避免各原料配比错误影响工业硅的纯度。根据需求，称重装置仅对出料仓7称重，出料仓7上方设置的进料仓4、破碎仓5和粒度筛选机6等其他装置可采用现有公知的支架安装，避免影响出料仓7的称重。

如附图1、2、3所示，还包括输料管11、提升机12、进料管13、炉头料仓14、下料管15和料位计16，混合搅拌仓1的原料出料口与提升机12的上料口通过输料管11连接，提升机12的下料口与炉头料仓14的进料口通过进料管13连接，炉头料仓14的出料口与冶炼炉2的混合料进口通过下料管15连接；输料管11上设有第二阀门，下料管15上设有第三阀门，炉头料仓14上设有料位计16，料位计16与DCS控制器连接，DCS控制器分别与第二阀门、第三阀门和提升机12连接。在使用过程中，通过设置提升机12便于输料；通过在炉头料仓14上设置料位计16，便于DCS控制器控制炉头料仓14的上料及下料。

如附图1、2、3所示，混合搅拌料仓包括混合仓、搅拌电机、搅拌叶片和螺旋输料机17，混合仓下方设有搅拌电机，搅拌电机的输出轴位于混合仓内，搅拌电机的输出轴外侧设有搅拌叶片；混合仓下部外侧设有原料出料口，对应原料出料口位置的混合仓内设有能够像输料管11内输送物料的螺旋输料机17；DCS控制器分别与搅拌电机和螺旋输料机17连接。在使用过程中,通过设置混合搅拌料仓,使冶炼原料充分融合，避免熔料过程中出现工业硅成分不均的情况；通过设置螺旋输料机17，便于将搅拌好的原料导出。

如附图1、2、3所示，还包括热电偶18，冶炼炉2上设有能够检测炉内温度的热电偶18，热电偶18与DCS控制器连接，DCS控制器与冶炼炉2连接。在使用过程中，通过设置热电偶18实时监控冶炼炉2内温度，使冶炼温度控制在1800℃以上。

如附图1、2、3所示，四个原料仓分别为硅石仓、木屑仓、石油焦仓和煤仓；硅石仓的粒度筛选机6筛选粒度介于20至60mm，木屑仓的粒度筛选机6筛选粒度介于30至80mm，石油焦仓的粒度筛选机6筛选粒度介于10至25mm，煤仓的粒度筛选机6筛选粒度介于10至20mm。在使用过程中，通过这样的设置，有效的提升生产效率以及提高工业硅的纯度。根据需求，通过各个称重装置称重后进入混合搅拌仓1内的硅石、木屑、石油焦和煤的重量比可为10:1:3:3；另外，木屑仓内还可装有其他现有公知的生物质燃料，如玉米秸秆、棉花杆、甘蔗渣、动物粪便等。

以上技术特征构成了本实用新型的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

本实用新型最佳实施例的使用过程为：

（1）准备冶炼原料，对硅石、木屑、石油焦和煤分别通过破碎仓5进行破碎、粒度筛选机6进行筛分、通过称重装置进行称重；

（2）通过DCS控制器与称重传感器和第一阀门配合，将称重后的硅石、木屑、石油焦和煤按照对应比例进行配比加入混合搅拌仓1；

（3）通过混合搅拌仓1对其内的硅石、木屑、石油焦和煤搅拌均匀；

（4）通过螺旋输料机17和提升机12将混合原料输送至炉头料仓14；

（5）通过DCS控制器与料位计16和第三阀门配合，将定量的混合原料输送至冶炼炉2，进行持续缓慢加热；

（6）通过DCS控制器与热电偶18配合，监测冶炼炉2内温度；

（7）将冶炼炉2内的对液态硅导入冷却铸锭模3，进行冷却铸锭；

（8）封装入盒，完成工业硅单次冶炼加工。

Claims (7)

1.一种基于DCS自控技术的工业硅冶炼炉台自动控制装置，其特征在于包括原料仓、混合搅拌仓、冶炼炉和冷却铸锭模，混合搅拌仓上方左右间隔设有至少四个原料进料口，每个原料进料口上方均设有原料仓，原料仓包括称重装置以及由上至下依次设置的进料仓、破碎仓、粒度筛选机和出料仓，出料仓外侧设有称重装置；混合搅拌仓的原料出料口与冶炼炉的混合料进口连接，冶炼炉的液态硅出口与冷却铸锭模连接。

2.根据权利要求1所述的基于DCS自控技术的工业硅冶炼炉台自动控制装置，其特征在于还包括DCS控制器，称重装置包括称重框、压耳和称重传感器，出料仓外侧设有称重框，称重框左部上侧中部和右部上侧中部均设有称重传感器，对应每个称重传感器位置的出料仓外侧均固定安装有压耳，压耳下侧座于对应位置称重传感器上侧，出料仓的出料口设有第一阀门；称重传感器与DCS控制器连接，DCS控制器与第一阀门连接。

3.根据权利要求2所述的基于DCS自控技术的工业硅冶炼炉台自动控制装置，其特征在于还包括输料管、提升机、进料管、炉头料仓、下料管和料位计，混合搅拌仓的原料出料口与提升机的上料口通过输料管连接，提升机的下料口与炉头料仓的进料口通过进料管连接，炉头料仓的出料口与冶炼炉的混合料进口通过下料管连接；输料管上设有第二阀门，炉头料仓上设有料位计，料位计与DCS控制器连接，DCS控制器分别与第二阀门和提升机连接。

4.根据权利要求3所述的基于DCS自控技术的工业硅冶炼炉台自动控制装置，其特征在于下料管上设有第三阀门， DCS控制器与第三阀门连接。

5.根据权利要求2或3或4所述的基于DCS自控技术的工业硅冶炼炉台自动控制装置，其特征在于还包括热电偶，冶炼炉上设有能够检测炉内温度的热电偶，热电偶与DCS控制器连接，DCS控制器与冶炼炉连接。

6.根据权利要求2或3或4所述的基于DCS自控技术的工业硅冶炼炉台自动控制装置，其特征在于四个原料仓分别为硅石仓、木屑仓、石油焦仓和煤仓；硅石仓的粒度筛选机筛选粒度介于20至60mm，木屑仓的粒度筛选机筛选粒度介于30至80mm，石油焦仓的粒度筛选机筛选粒度介于10至25mm，煤仓的粒度筛选机筛选粒度介于10至20mm。

7.根据权利要求5所述的基于DCS自控技术的工业硅冶炼炉台自动控制装置，其特征在于四个原料仓分别为硅石仓、木屑仓、石油焦仓和煤仓；硅石仓的粒度筛选机筛选粒度介于20至60mm，木屑仓的粒度筛选机筛选粒度介于30至80mm，石油焦仓的粒度筛选机筛选粒度介于10至25mm，煤仓的粒度筛选机筛选粒度介于10至20mm。

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