一種高爐爐頂打水降溫裝置及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高爐爐頂打水降溫裝置，該降溫裝置包括設(shè)于高爐爐頂?shù)臄?shù)個打水槍，每個打水槍包括槍體、噴頭、水氣輸入管和水氣切換閥，槍體為內(nèi)部具有單一的水氣合用通道的單管式結(jié)構(gòu)，霧化噴頭安裝于水氣合用通道的頭部，水氣輸入管一端與水氣合用通道尾部連通，水氣切換閥設(shè)于水氣輸入管的另一端，并且通過水氣切換閥分別與冷卻水總管和氮?dú)饪偣芟噙B。本發(fā)明還公開了一種高爐爐頂打水降溫控制方法。由于該打水槍采用水、氣共用同一槍體通道，結(jié)構(gòu)簡單、成本低，通過霧化噴頭可取得較佳的冷卻效果，并且通過自動控制，在不打水時通氮?dú)猓坏捎行ё柚狗蹓m進(jìn)入，防止堵塞，并且還能夠減少氮?dú)庥昧浚?jié)能環(huán)保。
【專利說明】一種高爐爐頂打水降溫裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及爐頂冷卻設(shè)備，更具體地說，涉及一種高爐爐頂打水降溫裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]正常生產(chǎn)條件下高爐爐頂溫度基本在100~200°C，而當(dāng)高爐上料系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能上料，導(dǎo)致低料線或當(dāng)高爐內(nèi)部煤氣流分布異常出現(xiàn)崩滑料、管道行程時，爐頂煤氣溫度會迅速上升，超過300°C時就要進(jìn)行爐頂打水冷卻，以保護(hù)爐頂設(shè)備不被燒壞。
[0003]現(xiàn)有的大型高爐爐頂打水降溫裝置一般由高壓水管路、氮?dú)獯祾吖苈泛痛蛩畼尳M成。其中，打水槍的數(shù)量由高爐大小決定，4000m3以上的高爐打水槍10數(shù)量要達(dá)到11~12支，沿圓周方向均勻分布安裝在爐頂封罩I上(見圖1)，槍頭透過封罩I插入爐內(nèi)。
[0004]請結(jié)合圖2所示，目前常見的打水槍10結(jié)構(gòu)為套管式,分為內(nèi)管和外管，內(nèi)管和外管呈同心圓式結(jié)構(gòu)。內(nèi)管為水路通道，在需要打水時有高壓水通過，在不需要打水時為空管沒有水流通過。外管與內(nèi)管之間為氮?dú)馔ǖ?，長時間通有高壓氮?dú)?。打水槍的手動閥門處于常開狀態(tài)，在爐頂需要打水時，開啟爐頂高壓水主管的閥門，此時高壓水通過打水槍10槍頭的霧化裝置充分霧化后均勻地噴灑到爐內(nèi)，冷卻爐料和煤氣，打水流量160t/h，水壓16kg。由于高爐煤氣中富含粉塵，在高爐不需要打水時粉塵會進(jìn)入打水通道，造成打水通道堵塞。為了在高爐不需要打水時，特別是長時間不打水時，不使粉塵堵塞打水通道，現(xiàn)有技術(shù)無論是在打水或不打水時，采用在外管中始終通入氮?dú)膺M(jìn)行吹掃，氮?dú)馔ǖ赖那岸顺慑F體型向內(nèi)收，使吹出的氮?dú)庠跇岊^前端形成一道錐型的氣幕，將試圖靠近槍頭的煤氣和粉塵隔離，從而避免粉塵進(jìn)入槍頭堵塞打水通道，造成打水通道堵塞。
[0005]但是，采用上述打水槍存在以下諸多缺陷:
[0006]1、其結(jié)構(gòu)為套管式，分為同心的內(nèi)管和外管，打水槍的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度和成本都很聞;
[0007]2、在不打水時，內(nèi)管中沒有水流等壓力介質(zhì)，呈管口開啟的中空狀態(tài)，雖有外管氮?dú)夥忾]和吹掃，在長時間不打水時還是難免會有粉塵進(jìn)入，造成內(nèi)管前端堵塞，影響打水；
[0008]3、無論是打水或不打水，在外管中始終通入氮?dú)膺M(jìn)行吹掃，氮?dú)夂馁M(fèi)大，使用成本聞;
[0009]4、在內(nèi)管通水打水時，外管吹出的封閉氣流會干擾內(nèi)管的水流噴出，等缺陷。
[0010]5、現(xiàn)有打水槍的結(jié)構(gòu)決定了其控制方法存在的局限性，所以在方法上也難以有突破性的改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種高爐爐頂打水降溫裝置及其控制方法，使打水槍的結(jié)構(gòu)簡化，降低打水槍的制造難度和制造成本，比現(xiàn)有技術(shù)更好的冷卻、防堵、節(jié)能等效果。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:[0013]一方面，一種高爐爐頂打水降溫裝置，包括均設(shè)于高爐爐頂?shù)臄?shù)個打水槍，每個打水槍包括槍體、噴頭、水氣輸入管和水氣切換閥，槍體為內(nèi)部具有單一的水氣合用通道的單管式結(jié)構(gòu)，噴頭安裝于水氣合用通道的頭部，水氣輸入管一端與水氣合用通道尾部連通，水氣切換閥設(shè)于水氣輸入管的另一端，并且通過水氣切換閥分別與冷卻水總管和氮?dú)饪偣芟噙B。
[0014]所述的槍體外殼與內(nèi)部水氣合用通道之間還填充有絕熱材料。
[0015]所述的槍體頭部設(shè)有內(nèi)凹的安裝臺階，噴頭設(shè)于安裝臺階內(nèi)，并通過螺紋與安裝臺階相固定。
[0016]所述的槍體外殼與內(nèi)壁為不銹鋼材料。
[0017]所述的噴頭為霧化噴頭。
[0018]該打水降溫裝置還包括均勻設(shè)于爐頂?shù)挠糜跍y量煤氣溫度的測溫裝置、外部信號輸入電路、微處理器、控制信號輸出電路和人機(jī)界面，外部信號輸入電路接收測溫裝置的檢測信號及運(yùn)程控制信號并輸入微處理器，經(jīng)微處理器的存儲、比較、運(yùn)算處理，由控制信號輸出電路輸出控制信號至水氣切換閥，進(jìn)行切換控制，人機(jī)界面與微處理器相連，用以工作狀態(tài)選擇、控制參數(shù)設(shè)置、顯示及操作。
[0019]另一方面，一種高爐爐頂打水降溫控制方法，包括如下步驟:
[0020]A.在高爐爐頂均勻設(shè)置數(shù)個打水槍，每個打水槍包括槍體、噴頭、水氣輸入管和水氣切換閥，槍體為內(nèi)部具有單一的水氣合用通道的單管式結(jié)構(gòu)，噴頭安裝于水氣合用通道的頭部，水氣輸入管一端與水氣合用通道尾部連通，水氣切換閥設(shè)于水氣輸入管的另一端，并且通過水氣切換閥分別與冷卻水總管和氮?dú)饪偣芟噙B；
[0021]B.在高爐爐頂均勻設(shè)置數(shù)個測溫裝置，用以實(shí)時測量爐頂相應(yīng)位置的煤氣溫度，并通過外部信號輸入電路送到微處理器；
[0022]C.通過微處理器將實(shí)測溫度與人機(jī)界面預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比較運(yùn)算，當(dāng)實(shí)測溫度超過預(yù)設(shè)上限溫度時，由微處理器通過控制信號輸出電路發(fā)出打水信號，控制相應(yīng)打水槍的水氣切換閥動作，以切斷氮?dú)饪偣懿⑹估鋮s水總管與打水槍連通，對爐頂內(nèi)部的煤氣流進(jìn)行打水降溫；
[0023]D.經(jīng)降溫后，當(dāng)實(shí)測溫度低于預(yù)設(shè)下限溫度時，由微處理器輸出停止打水信號，控制各打水槍的水氣切換閥動作，以切斷冷卻水總管并使氮?dú)饪偣芘c打水槍連通，通過吹氮對打水槍內(nèi)部及噴頭進(jìn)行吹掃，防止堵塞。
[0024]所述的噴頭為霧化噴頭。
[0025]在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明的高爐爐頂打水降溫裝置及其控制方法，包括設(shè)于高爐爐頂?shù)臄?shù)個打水槍，每個打水槍包括槍體、噴頭、水氣輸入管和水氣切換閥，槍體為內(nèi)部具有單一的水氣合用通道的單管式結(jié)構(gòu)，霧化噴頭安裝于水氣合用通道的頭部，水氣輸入管一端與水氣合用通道尾部連通，水氣切換閥設(shè)于水氣輸入管的另一端，并且通過水氣切換閥分別與冷卻水總管和氮?dú)饪偣芟噙B。該打水槍采用水、氣共用同一槍體通道，結(jié)構(gòu)簡單、成本低，通過霧化噴頭可取得較佳的冷卻效果，并且通過自動控制，在不打水時通氮?dú)?，不但可有效阻止粉塵進(jìn)入，防止堵塞，并且由于水氣合用通道的通徑遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)的同心圓通徑，因此還能夠減少氮?dú)庥昧?，?jié)能環(huán)保。【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的降溫裝置的安裝俯視圖；
[0027]圖2是現(xiàn)有技術(shù)的打水槍的剖視圖；
[0028]圖3是本發(fā)明的降溫裝置的安裝俯視圖；
[0029]圖4是本發(fā)明的打水槍的剖視圖；
[0030]圖5是本發(fā)明的打水槍頭部的放大剖視圖；
[0031]圖6是本發(fā)明的打水槍頭部的軸向視圖；
[0032]圖7是本發(fā)明的降溫裝置的控制原理框圖；
[0033]圖8是本發(fā)明的間歇控制通氣的流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0035]請結(jié)合圖3~圖6所示，本發(fā)明的高爐爐頂打水降溫裝置與現(xiàn)有技術(shù)相同的是，同樣也包括均勻設(shè)于高爐爐頂?shù)臄?shù)個打水槍，與之不同之處在于，每個打水槍20包括槍體21、噴頭22、水氣輸入管23和水氣切換閥24，槍體21為單管式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有單一的水氣合用通道25，噴頭22可采用霧化噴頭，安裝于槍體21頭部，水氣輸入管23 —端與槍體21尾部連通，水氣切換閥24設(shè)于水氣輸入管23的另一端，并且通過水氣切換閥24分別與一路高壓冷卻水管26和一路高壓氮?dú)夤?7相連。其中，采用霧化噴頭22的作用是可將進(jìn)入槍體21內(nèi)的高壓水形成霧化狀態(tài)，冷卻效果更好，并且該霧化噴頭22的具體可采用如下安裝方式:在槍體21頭部設(shè)置一內(nèi)凹的安裝臺階，將霧化噴頭22設(shè)于安裝臺階內(nèi)，并通過螺紋28與安裝臺階相旋緊固定，十分方便。
[0036]上述水氣切換閥24，主要用于控制其對應(yīng)打水槍20分別與高壓冷卻水管和高壓氮?dú)夤芟噙B，該水氣切換閥24可以使用三位二通閥，即一個位置接通水到打水槍，另一個位置接通氣到打水槍，還有一個位置水與氣和打水槍都不通。當(dāng)然也可以采用水與氣單獨(dú)各使用一個閥進(jìn)行切換控制的形式。
[0037]由于爐內(nèi)正常生產(chǎn)時爐頂溫度處于100~200°C，異常狀態(tài)下瞬間溫度可能會超過500°C，但通過爐內(nèi)減風(fēng)和爐頂打水可迅速降溫，因此打水槍20在實(shí)際使用中不會承受很高的工作環(huán)境溫度，為此，將槍體21外殼與內(nèi)壁設(shè)計為采用不銹鋼材料，并且在槍體21外殼與內(nèi)壁之間還填充有諸如隔熱耐材、纖維等絕熱材料29，如此能夠提高槍體21的耐熱性能，并保證其使用壽命，當(dāng)然成本也不會太高。
[0038]上述水氣切換閥24可采用手動或自動控制，當(dāng)爐頂需要打水時，通過水氣切換閥24控制高壓水經(jīng)水氣輸入管23進(jìn)入槍體21內(nèi)的水氣合用通道25，通過霧化噴頭22使噴出的高壓水成霧化狀態(tài)，對爐頂進(jìn)行有效冷卻；當(dāng)爐頂不打水時，通過水氣切換閥24控制氮?dú)膺M(jìn)入槍體21，對水氣合用通道25進(jìn)行吹掃，可有效防止粉塵進(jìn)入槍體21內(nèi)，高壓吹掃氮?dú)饬鹘?jīng)水氣合用通道25從霧化噴頭22噴出，直接吹掃水氣合用通道25和霧化噴頭22，且霧化噴頭22的出氣通徑較小，在減少吹掃氮?dú)饬髁康耐瑫r增加了出口氣體的壓力，在節(jié)氣的同時防堵效果更好。
[0039]請結(jié)合圖7所示，作為一個實(shí)施例，該降溫裝置20還包括用于自動控制的測溫裝置、外部信號輸入電路、微處理器、控制信號輸出電路和人機(jī)界面，測溫裝置均勻設(shè)于爐頂，在圖3中的測溫裝置30安裝數(shù)量為四個，分別以互成90度夾角分布在爐頂同一水平面上，用以分別檢測高爐爐頂內(nèi)四個象限的煤氣溫度，當(dāng)然測溫裝置的數(shù)量還可根據(jù)具體高爐情況進(jìn)行增減。外部信號輸入電路接收測溫裝置的實(shí)測溫度信號及運(yùn)程控制信號并輸入微處理器，其中遠(yuǎn)程控制信號主要有各種遠(yuǎn)程控制動作信號和故障復(fù)位信號。人機(jī)界面與微處理器相連，向微處理器送入各種控制需要的設(shè)置參數(shù)、工作狀態(tài)選擇、以及顯示和操作。微處理器接收實(shí)測溫度信號和存儲控制參數(shù)，并經(jīng)過內(nèi)部控制程序進(jìn)行運(yùn)算、處理，然后向控制信號輸出電路和人機(jī)接口輸出各種控制信息和顯示信息?？刂菩盘栞敵鲭娐穼⒖刂菩盘栞敵鲋链蛩畼?0的水氣切換閥24及遠(yuǎn)程控制室，分別進(jìn)行水氣切換閥24的切換控制(SP打水降溫和吹掃的切換控制)及各種狀態(tài)信號和報警信號的遠(yuǎn)程傳送。
[0040]如此，本發(fā)明的高爐爐頂打水降溫控制方法的主要步驟包括:
[0041]A.在高爐爐頂均勻設(shè)置數(shù)個打水槍，每個打水槍包括槍體、霧化噴頭、水氣輸入管和水氣切換閥，槍體為內(nèi)部具有單一的水氣合用通道的單管式結(jié)構(gòu)，噴頭安裝于水氣合用通道的頭部，水氣輸入管一端與水氣合用通道尾部連通，水氣切換閥設(shè)于水氣輸入管的另一端，并且通過水氣切換閥分別與冷卻水總管和氮?dú)饪偣芟噙B；
[0042]B.在高爐爐頂均勻設(shè)置數(shù)個測溫裝置，用以實(shí)時測量爐頂相應(yīng)位置的煤氣溫度，并通過外部信號輸入電路送到微處理器；
[0043]C.通過微處理器將實(shí)測溫度與人機(jī)界面預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比較運(yùn)算，當(dāng)實(shí)測溫度超過預(yù)設(shè)上限溫度時，由微處理器通過控制信號輸出電路發(fā)出打水信號，控制各打水槍的水氣切換閥動作，以切斷氮?dú)饪偣懿⑹估鋮s水總管與打水槍連通，對爐頂內(nèi)部的煤氣流進(jìn)行打水降溫；
[0044]D.經(jīng)降溫后，當(dāng)實(shí)測溫度低于預(yù)設(shè)下限溫度時，由微處理器輸出停止打水信號，控制各打水槍的水氣切換閥動作，以切斷冷卻水總管的冷卻水進(jìn)入打水槍，并使氮?dú)饪偣芘c打水槍連通，使氮?dú)膺M(jìn)入打水槍，通過吹氮從噴頭前端吹出，用以對打水槍內(nèi)部及噴頭進(jìn)行吹掃，防止堵塞。為了節(jié)能，·所述的氮?dú)獯祾?，可以是連續(xù)吹掃，也可以是根據(jù)情況由微處理器中預(yù)先設(shè)置的方式，通過控制水氣切換閥的動作進(jìn)行間歇式節(jié)能吹掃，具體吹掃步驟可見圖8。
[0045]綜上所述，采用本發(fā)明的高爐爐頂打水降溫裝置及其控制方法，存在以下優(yōu)點(diǎn):
[0046]1、打水槍的結(jié)構(gòu)為單管形式，打水槍內(nèi)部只有一根管道，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，設(shè)備投資及維護(hù)費(fèi)用下降。
[0047]2、單一管道的打水槍，在爐頂煤氣需要降溫冷卻時管道通水，在爐頂煤氣不需要降溫冷卻時管道通氣進(jìn)行防塵。在噴頭噴水時噴出的水流不受防塵氣流干擾，冷卻水流噴射范圍大，特別是在有霧化噴頭的場合，效果更為明顯，增加降溫效果。
[0048]3、在不打水時，防塵氣體從噴頭噴出，與噴水采用同一通道，沒有開啟的空間，長時間不打水也不會有粉塵進(jìn)入和積聚。
[0049]4、在不打水時，防塵氣體從噴頭噴出，噴頭出口通徑較小，氮?dú)夂馁M(fèi)量因此也減少，使用成本降低。由于噴頭出口通徑較小，在同等進(jìn)氣壓力下，氣體噴射壓力和流速增大，有利于提聞防止積塵效果。
[0050]5、根據(jù)打水槍不同狀態(tài)和槍體容易不容易粘灰的情況需要，進(jìn)行不同的間歇控制
通氣控制方法，更是在很大程度上節(jié)約了大量的氮?dú)夂馁M(fèi)量。[0051]6、由于采用了不同以往的方法和裝置結(jié)構(gòu)，決定了本發(fā)明的控制方法在以往的技術(shù)上有突破性的改進(jìn)和效果。
[0052]本【技術(shù)領(lǐng)域】中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi) 。
【權(quán)利要求】
1.一種高爐爐頂打水降溫裝置，包括均設(shè)于高爐爐頂?shù)臄?shù)個打水槍，其特征在于: 每個打水槍包括槍體、噴頭、水氣輸入管和水氣切換閥，槍體為內(nèi)部具有單一的水氣合用通道的單管式結(jié)構(gòu)，噴頭安裝于水氣合用通道的頭部，水氣輸入管一端與水氣合用通道尾部連通，水氣切換閥設(shè)于水氣輸入管的另一端，并且通過水氣切換閥分別與冷卻水總管和氮?dú)饪偣芟噙B。
2.如權(quán)利要求1所述的高爐爐頂打水降溫裝置，其特征在于: 所述的槍體外殼與內(nèi)部水氣合用通道之間還填充有絕熱材料。
3.如權(quán)利要求1所述的高爐爐頂打水降溫裝置，其特征在于: 所述的槍體頭部設(shè)有內(nèi)凹的安裝臺階，噴頭設(shè)于安裝臺階內(nèi)，并通過螺紋與安裝臺階相固定。
4.如權(quán)利要求1所述的高爐爐頂打水降溫裝置，其特征在于: 所述的槍體外殼與內(nèi)壁為不銹鋼材料。
5.如權(quán)利要求1所述的高爐爐頂打水降溫裝置，其特征在于: 所述的嗔頭為霧化嗔頭。
6.如權(quán)利要求1所述的高爐爐頂打水降溫裝置，其特征在于: 該打水降溫裝置還包括均勻設(shè)于 爐頂?shù)挠糜跍y量煤氣溫度的測溫裝置、外部信號輸入電路、微處理器、控制信號輸出電路和人機(jī)界面，外部信號輸入電路接收測溫裝置的檢測信號及運(yùn)程控制信號并輸入微處理器，經(jīng)微處理器的存儲、比較、運(yùn)算處理，由控制信號輸出電路輸出控制信號至水氣切換閥，進(jìn)行切換控制，人機(jī)界面與微處理器相連，用以工作狀態(tài)選擇、控制參數(shù)設(shè)置、顯示及操作。
7.一種高爐爐頂打水降溫控制方法，其特征在于: 包括如下步驟: A.在高爐爐頂均勻設(shè)置數(shù)個打水槍，每個打水槍包括槍體、噴頭、水氣輸入管和水氣切換閥，槍體為內(nèi)部具有單一的水氣合用通道的單管式結(jié)構(gòu)，噴頭安裝于水氣合用通道的頭部，水氣輸入管一端與水氣合用通道尾部連通，水氣切換閥設(shè)于水氣輸入管的另一端，并且通過水氣切換閥分別與冷卻水總管和氮?dú)饪偣芟噙B； B.在高爐爐頂均勻設(shè)置數(shù)個測溫裝置，用以實(shí)時測量爐頂相應(yīng)位置的煤氣溫度，并通過外部信號輸入電路送到微處理器； C.通過微處理器將實(shí)測溫度與人機(jī)界面預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比較運(yùn)算，當(dāng)實(shí)測溫度超過預(yù)設(shè)上限溫度時，由微處理器通過控制信號輸出電路發(fā)出打水信號，控制各打水槍的水氣切換閥動作，以切斷氮?dú)饪偣懿⑹估鋮s水總管與打水槍連通，對爐頂內(nèi)部的煤氣流進(jìn)行打水降溫； D.經(jīng)降溫后，當(dāng)實(shí)測溫度低于預(yù)設(shè)下限溫度時，由微處理器輸出停止打水信號，控制各打水槍的水氣切換閥動作，以切斷冷卻水總管并使氮?dú)饪偣芘c打水槍連通，通過吹氮對打水槍內(nèi)部及噴頭進(jìn)行吹掃，防止堵塞。
8.如權(quán)利要求7所述的高爐爐頂打水降溫控制方法，其特征在于: 所述的嗔頭為霧化嗔頭。
【文檔編號】C21B7/10GK103571990SQ201210254325
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月23日
【發(fā)明者】梁利生, 韓明明, 王麟 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司