TWI450972B - 高爐熱風爐之鼓風流量配比的監控方法 - Google Patents

Description

高爐熱風爐之鼓風流量配比的監控方法

本發明是有關於一種流量監控方法，且特別是有關於一種高爐(Blast Furnace)熱風爐(Hot Stove)之鼓風流量配比的監控方法。

在高爐煉鐵製程中，熱風爐是不可或缺的生產設備。熱風爐主要是藉由燃燒高爐氣(Blast Furnace Gas；BFG)與焦爐氣(Coke Oven Gas；COG)來作為熱源，以加熱冷鼓風，藉以產生高爐所需之熱鼓風。

一般而言，熱風爐的運轉主要可分成燃燒期(On-gas cycle)與送風期(On-blast cycle)。在燃燒期中，熱風爐將BFG與COG燃燒後所產生的能量蓄積在蓄熱室之蓄熱磚中。完成燃燒期後，熱風爐會切換至送風期。此時，熱風爐利用蓄存有能量之蓄熱磚作為熱源，來加熱傳送至熱風爐之冷鼓風。因此，在燃燒期與送風期的循環切換下，熱風爐可產生高爐運轉時所需之熱鼓風。

目前的高爐熱風爐系統通常配置有四座熱風爐，不僅有利於不間斷地供應熱鼓風予高爐，更可維持系統的穩定運轉。這類高爐熱風爐系統的運轉模式係採用兩座熱風爐燃燒，另兩座熱風爐送風，且這些熱風爐依序切換燃燒期與送風期的方式。

在此種高爐熱風爐系統的運轉過程中，鼓風流量的分配是相當重要的控制參數。然而，目前的設計僅設置冷鼓風(cold blast air)總流量量測點與混冷流量測點，因此無法掌握進入各熱風爐之鼓風流量。而且，也無法獲知熱風爐系統之閥門的開關與管流分布情形，如此將無法有效控制熱風爐系統之操作。

此外，由於高爐熱風爐系統中，將冷鼓風傳送至各熱風爐之直管的長度有限，因此無法直接在高爐熱風爐系統上安裝個別之流量量測裝置。另外，由於高爐熱風爐系統在運轉時，係採兩座熱風爐燃燒，另兩座熱風爐送風的循環運轉模式，因此存在不同熱風爐組合。故，即使在高爐熱風爐系統上安裝個別之流量量測裝置，也只能獲得即時的流量分布，並無法獲得長期運轉的流量分布。

因此，本發明之一態樣就是在提供一種高爐熱風爐之鼓風流量配比的監控方法，其可在冷鼓風總管上裝設三座流量量測裝置，並依高爐熱風爐系統之運轉模式，透過累加個別熱風爐之流量，而順利獲得周期性運轉下，鼓風於各熱風爐之分配情形。

本發明之另一態樣是在提供一種高爐熱風爐之鼓風流量配比的監控方法，其可有效掌握各熱風爐之鼓風流量配比，因此可有效監控高爐熱風爐系統之運作。

根據本發明之上述目的，提出一種高爐熱風爐之鼓風流量配比的監控方法。此高爐包含一冷鼓風總管、以及依序排列且具有一運轉循環之一第一熱風爐、一第二熱風爐、一第三熱風爐與一第四熱風爐。其中，前述之冷鼓風總管與第一熱風爐、第二熱風爐、第三熱風爐和第四熱風爐連通。此監控方法包含下列步驟。設置一總流量量測器、一混冷流量測器、一第一流量量測裝置、一第二流量量測裝置與一第三流量量測裝置於冷鼓風總管上。其中，總流量量測器鄰近於第四熱風爐，混冷流量測器鄰近於第一熱風爐。且第一流量量測裝置、第二流量量測裝置、及第三流量量測裝置分別設置於第一熱風爐與第二熱風爐之間、第二熱風爐與第三熱風爐之間、及第三熱風爐與第四熱風爐之間。利用總流量量測器、混冷流量測器、第一流量量測裝置、第二流量量測裝置與第三流量量測裝置，測量與計算出每一第一熱風爐、第二熱風爐、第三熱風爐與第四熱風爐在運轉循環期間之一冷鼓風流量配比。根據這些冷鼓風流量配比，調整每一第一熱風爐、第二熱風爐、第三熱風爐與第四熱風爐之冷鼓風流量，以均勻分配第一熱風爐、第二熱風爐、第三熱風爐與第四熱風爐之冷鼓風流量。

依據本發明之一實施例，上述之第一流量量測裝置、第二流量量測裝置與第三流量量測裝置均包含一全壓量測管、一靜壓量測短管、以及一溫度量測短管。

依據本發明之另一實施例，上述之全壓量測管、靜壓量測短管與溫度量測短管均包含一閘閥。

依據本發明之又一實施例，上述之測量與計算出第一熱風爐之冷鼓風流量配比時，包含下列步驟。利用第一流量量測裝置所量測到之流量減掉混冷流量測器所量測到之流量，以獲得第一熱風爐之一冷鼓風流量。將此冷鼓風流量除以此冷鼓風流量加上第二熱風爐、第三熱風爐與第四熱風爐之冷鼓風流量。

依據本發明之再一實施例，上述之測量與計算出第二熱風爐之冷鼓風流量配比時，包含下列步驟。利用第二流量量測裝置所量測到之流量減掉第一流量量測裝置所量測到之流量，以獲得第二熱風爐之一冷鼓風流量。將此冷鼓風流量除以此冷鼓風流量加上第一熱風爐、第三熱風爐與第四熱風爐之冷鼓風流量。

依據本發明之再一實施例，上述之測量與計算出第三熱風爐之冷鼓風流量配比時，包含下列步驟。利用第三流量量測裝置所量測到之流量減掉第二流量量測裝置所量測到之流量，以獲得第三熱風爐之一冷鼓風流量。將此冷鼓風流量除以此冷鼓風流量加上第一熱風爐、第二熱風爐與第四熱風爐之冷鼓風流量。

依據本發明之再一實施例，上述之測量與計算出第四熱風爐之冷鼓風流量配比時，包含下列步驟。利用總流量量測器所量測到之一總流量減掉第三流量量測裝置所量測到之流量，以獲得第四熱風爐之一冷鼓風流量。將此冷鼓風流量除以此冷鼓風流量加上第一熱風爐、第二熱風爐與第三熱風爐之冷鼓風流量。

運用本發明之方法，可順利獲得周期性運轉下，鼓風於各熱風爐之分配情形，且可有效掌握各熱風爐之鼓風流量配比，因此可有效監控高爐熱風爐系統之運作。

請同時參照第1圖與第2圖，其中第1圖係繪示依照本發明一實施方式的一種高爐熱風爐之鼓風流量配比的監控方法的流程圖，第2圖係繪示依照本發明一實施方式的一種高爐熱風爐之系統示意圖。在一實施例中，如第2圖所示，高爐200之熱風爐系統主要可包含冷鼓風總管226、第一熱風爐206、第二熱風爐212、第三熱風爐218與第四熱風爐224。其中，冷鼓風總管226與第一熱風爐206、第二熱風爐212、第三熱風爐218和第四熱風爐224互相連通。此外，如第2圖所示，第一熱風爐206、第二熱風爐212、第三熱風爐218和第四熱風爐224依序排列。

第一熱風爐206可包含燃燒室204與蓄熱室202。同樣地，第二熱風爐212可包含燃燒室210與蓄熱室208；第三熱風爐218可包含燃燒室216與蓄熱室214；而第四熱風爐224可包含燃燒室222與蓄熱室220。每個熱風爐之燃燒室內進行燃燒後所產生之熱能蓄積在其蓄熱室中。

在本實施方式中，高爐200之第一熱風爐206、第二熱風爐212、第三熱風爐218和第四熱風爐224之運轉模式係採兩座熱風爐燃燒且兩座熱風爐送風的方式。第一熱風爐206、第二熱風爐212、第三熱風爐218和第四熱風爐224可依照一運轉模式運轉。在一實施例中，先以第一熱風爐206與第二熱風爐212燃燒，且第三熱風爐218與第四熱風爐224送風的方式開始運轉一預設時間後；換以第二熱風爐212與第三熱風爐218燃燒，且第四熱風爐224與第一熱風爐206送風的方式運轉同樣的預設時間；接著，換以第三熱風爐218與第四熱風爐224燃燒，且第一熱風爐206與第二熱風爐212送風的方式運轉同樣的預設時間；接下來，換以第四熱風爐224與第一熱風爐206燃燒，且第二熱風爐212與第三熱風爐218送風的方式運轉同樣的預設時間；如此便完成了高爐熱風爐的一個運轉循環。之後，換以第一熱風爐206與第二熱風爐212燃燒，且第三熱風爐218與第四熱風爐224送風的方式運轉，而開始高爐熱風爐之下一運轉循環。

當然，在其他實施例中，第一熱風爐206、第二熱風爐212、第三熱風爐218和第四熱風爐224可依照不同之運轉模式運轉，只要維持兩座熱風爐燃燒而兩座熱風爐送風，且在每個運轉循環期間，每座熱風爐之燃燒與送風時間均與其他熱風爐之燃燒與送風時間相同的方式運轉即可。

如第1圖所示，監控高爐熱風爐之鼓風流量配比的方法100可如同步驟102所述，先在高爐200之熱風爐系統的冷鼓風總管226上設置總流量量測器228、混冷流量測器230、第一流量量測裝置232、第二流量量測裝置234與第三流量量測裝置236。其中，總流量量測器228鄰近於第四熱風爐224，混冷流量測器230鄰近於第一熱風爐206。另外，第一流量量測裝置232設置於第一熱風爐206與第二熱風爐212之間，第二流量量測裝置234設置於第二熱風爐212與第三熱風爐218之間，而第三流量量測裝置236設置於第三熱風爐218與第四熱風爐224之間。

因此，總流量量測器228可用以量測進入整個高爐熱風爐系統中之冷鼓風的總流量；混冷流量測器230可用以量測進入熱風爐系統中之混冷流的流量；第三流量量測裝置236可用以量測冷鼓風經過第四熱風爐224但尚未通過第三熱風爐218之流量；第二流量量測裝置234可用以量測冷鼓風經過第四熱風爐224與第三熱風爐218但尚未通過第二熱風爐212之流量；而第一流量量測裝置232可用以量測冷鼓風經過第四熱風爐224、第三熱風爐218與第二熱風爐212但尚未通過第一熱風爐206之流量。

接著，如步驟104所述，利用總流量量測器228、混冷流量測器230、第一流量量測裝置232、第二流量量測裝置234與第三流量量測裝置236，分別先測量出冷鼓風的總流量、混冷流之流量、已經經過第二熱風爐212但尚未通過第一熱風爐206之流量、已經經過第三熱風爐218但尚未通過第二熱風爐212之流量、以及已經經過第四熱風爐224但尚未通過第三熱風爐218之流量。

再根據高爐熱風爐的運轉模式，來計算進入各熱風爐的鼓風流量。請參照下表一，其係說明在不同送風模式下，進入各熱風爐之冷鼓風流量的計算公式。

在本實施例中，測量並依上表一之計算方式，計算出一個運轉循環期間內，各種送風模式下，進入第一熱風爐206、第二熱風爐212、第三熱風爐218與第四熱風爐228的冷鼓風流量。並將各送風模式下所獲得之第一熱風爐206、第二熱風爐212、第三熱風爐218與第四熱風爐228的冷鼓風流量分別予以累加，即可獲得在一個運轉循環期間內，第一熱風爐206、第二熱風爐212、第三熱風爐218與第四熱風爐228的冷鼓風流量。接著，將第一熱風爐206、第二熱風爐212、第三熱風爐218與第四熱風爐228的冷鼓風流量予以加總。然後，將第一熱風爐206、第二熱風爐212、第三熱風爐218與第四熱風爐228的冷鼓風流量分別除以所計算出之冷鼓風流加總量，即可分別計算出第一熱風爐206、第二熱風爐212、第三熱風爐218與第四熱風爐228之冷鼓風流量配比。如此一來，可獲得運轉循環下，冷鼓風於高爐之各熱風爐之分配情形。

接下來，如步驟106所述，即可根據第一熱風爐206、第二熱風爐212、第三熱風爐218與第四熱風爐228之冷鼓風流量配比，來調整第一熱風爐206、第二熱風爐212、第三熱風爐218與第四熱風爐228之冷鼓風流量。藉由這樣的調整，可均勻分配第一熱風爐206、第二熱風爐212、第三熱風爐218與第四熱風爐228之冷鼓風。如此，大致完成高爐熱風爐之鼓風流量配比的監控。

請參照第3圖，其係繪示依照本發明之一實施方式的一種流量量測裝置之裝置示意圖。在一實施方式中，第一流量量測裝置232、第二流量量測裝置234與第三流量量測裝置236可如同第3圖所示之流量量測裝置300。流量量測裝置300主要可包含全壓量測管302、靜壓量測短管304與溫度量測短管306。全壓量測管302、靜壓量測短管304與溫度量測短管306穿設於冷鼓風總管226中。

全壓量測管302設有多個全壓量測孔308，其中這些全壓量測孔308位於冷鼓風總管226中。全壓量測管302上更依序設有閘閥316、接頭(Fitting)326與球閥322，其中閘閥316與接頭326的裝設可達到徹底防漏的目的。全壓量測管302在球閥322後更可設有流向指示器328，可供判別全壓量測管302之全壓量測孔308是否有設置在正確位置上。

靜壓量測短管304具有靜壓量測孔310，其中靜壓量測孔310位於冷鼓風總管226中。靜壓量測短管304上更依序設有閘閥318與球閥324。另外，溫度量測短管306具有熱電偶312，其中熱電偶312也位於冷鼓風總管226中。溫度量測短管306上同樣依序設有閘閥314與球閥320。

利用全壓量測管302、靜壓量測短管304與溫度量測短管306所量測到之全壓、靜壓與溫度等數據，可傳送至傳送器(未繪示)，經傳送器進行訊號轉換後，可供監控與記錄。

由上述之實施方式可知，本發明之一優點就是因為本發明之高爐熱風爐之鼓風流量配比的監控方法可在冷鼓風總管上裝設三座流量量測裝置，並依高爐熱風爐系統之運轉模式，透過累加個別熱風爐之流量。因此，可順利獲得周期性運轉下，鼓風於各熱風爐之分配情形。

由上述之實施方式可知，本發明之另一優點為本發明之高爐熱風爐之鼓風流量配比的監控方法可有效掌握各熱風爐之鼓風流量配比，因此可有效監控高爐熱風爐系統之運作。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．方法

102．．．步驟

104．．．步驟

106．．．步驟

200．．．高爐

202．．．蓄熱室

204．．．燃燒室

206．．．第一熱風爐

208．．．蓄熱室

210．．．燃燒室

212．．．第二熱風爐

214．．．蓄熱室

216．．．燃燒室

218．．．第三熱風爐

220．．．蓄熱室

222．．．燃燒室

224．．．第四熱風爐

226．．．冷鼓風總管

228．．．總流量量測器

230．．．混冷流量測器

232．．．第一流量量測裝置

234．．．第二流量量測裝置

236．．．第三流量量測裝置

300．．．流量量測裝置

302．．．全壓量測管

304．．．靜壓量測短管

306．．．溫度量測短管

308．．．全壓量測孔

310．．．靜壓量測孔

312．．．熱電偶

314．．．閘閥

316．．．閘閥

318．．．閘閥

320．．．球閥

322．．．球閥

324．．．球閥

326．．．接頭

328．．．流向指示器

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種高爐熱風爐之鼓風流量配比的監控方法的流程圖。

第2圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種高爐熱風爐之系統示意圖。

第3圖係繪示依照本發明之一實施方式的一種流量量測裝置之裝置示意圖。

100．．．方法

102．．．步驟

104．．．步驟

106．．．步驟

Claims (7)

1. 一種高爐熱風爐之鼓風流量配比的監控方法，該高爐包含一冷鼓風總管、以及依序排列且具有一運轉循環之一第一熱風爐、一第二熱風爐、一第三熱風爐與一第四熱風爐，其中該冷鼓風總管與該第一熱風爐、該第二熱風爐、該第三熱風爐和該第四熱風爐連通，該監控方法包含：設置一總流量量測器、一混冷流量測器、一第一流量量測裝置、一第二流量量測裝置與一第三流量量測裝置於該冷鼓風總管上，其中該總流量量測器鄰近於該第四熱風爐，該混冷流量測器鄰近於該第一熱風爐，且該第一流量量測裝置、該第二流量量測裝置、與該第三流量量測裝置分別設置於該第一熱風爐與該第二熱風爐之間、該第二熱風爐與該第三熱風爐之間、及該第三熱風爐與該第四熱風爐之間；利用該總流量量測器、該混冷流量測器、該第一流量量測裝置、該第二流量量測裝置與該第三流量量測裝置，測量與計算出每一該第一熱風爐、該第二熱風爐、該第三熱風爐與該第四熱風爐在該運轉循環期間之一冷鼓風流量配比；以及根據該些冷鼓風流量配比，調整每一該第一熱風爐、該第二熱風爐、該第三熱風爐與該第四熱風爐之冷鼓風流量，以均勻分配該第一熱風爐、該第二熱風爐、該第三熱風爐與該第四熱風爐之冷鼓風流量，其中該運轉循環為該第一熱風爐、該第二熱風爐、該第三熱風爐與該第四熱風爐中維持二者送風且二者燃燒的 模式，且在該運轉循環期間，該第一熱風爐、該第二熱風爐、該第三熱風爐與該第四熱風爐具有相同之送風時間與相同之燃燒時間。
2. 如請求項1所述之監控方法，其中每一該第一流量量測裝置、該第二流量量測裝置與該第三流量量測裝置包含一全壓量測管、一靜壓量測短管、以及一溫度量測短管。
3. 如請求項2所述之監控方法，其中每一該全壓量測管、該靜壓量測短管與該溫度量測短管包含一閘閥。
4. 如請求項1所述之監控方法，其中測量與計算出該第一熱風爐之該冷鼓風流量配比時，包含：利用該第一流量量測裝置所量測到之流量減掉該混冷流量測器所量測到之流量，以獲得該第一熱風爐之一冷鼓風流量；以及將該冷鼓風流量除以該冷鼓風流量加上該第二熱風爐、該第三熱風爐與該第四熱風爐之冷鼓風流量。
5. 如請求項1所述之監控方法，其中測量與計算出該第二熱風爐之該冷鼓風流量配比時，包含：利用該第二流量量測裝置所量測到之流量減掉該第一流量量測裝置所量測到之流量，以獲得該第二熱風爐之一冷鼓風流量；以及 將該冷鼓風流量除以該冷鼓風流量加上該第一熱風爐、該第三熱風爐與該第四熱風爐之冷鼓風流量。
6. 如請求項1所述之監控方法，其中測量與計算出該第三熱風爐之該冷鼓風流量配比時，包含：利用該第三流量量測裝置所量測到之流量減掉該第二流量量測裝置所量測到之流量，以獲得該第三熱風爐之一冷鼓風流量；以及將該冷鼓風流量除以該冷鼓風流量加上該第一熱風爐、該第二熱風爐與該第四熱風爐之冷鼓風流量。
7. 如請求項1所述之監控方法，其中測量與計算出該第四熱風爐之該冷鼓風流量配比時，包含：利用該總流量量測器所量測到之一總流量減掉該第三流量量測裝置所量測到之流量，以獲得該第四熱風爐之一冷鼓風流量；以及將該冷鼓風流量除以該冷鼓風流量加上該第一熱風爐、該第二熱風爐與該第三熱風爐之冷鼓風流量。