用于銅精煉的燃燒控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及銅精煉技術領域，具體地，設及一種用于銅精煉的燃燒控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 紫雜銅精煉過程中，精煉爐產(chǎn)生的廢氣通過地下煙道入地后流出廠房，但在紫雜 銅精煉過程中產(chǎn)生的廢氣中含有未燃燒的可燃性氣體和氧氣，達到爆炸條件后容易爆炸。 可燃性氣體主要為氨氣和一氧化碳。表1為運兩種氣體的爆炸極限：
[0003]
[0004] 銅的精煉過程主要包括加料、氧化、還原和誘注4個階段;現(xiàn)有技術中，通常采用純 氧-天然氣的燃燒方式對紫雜銅進行精煉，整個過程中僅通入純氧對天然氣進行燃燒。表2 為純氧-天然氣的燃燒方式還原期間對地下煙道中幾種氣體濃度進行了 6次測量的測量數(shù) 據(jù)：
[0005]
[0006] 從表2可W看出，純氧燃燒雖然具有節(jié)能和減小廢氣排放量等優(yōu)點，但是相比于空 氣助燃少了惰性氣體(如氮氣）的保護，還原期間一氧化碳和氨氣多數(shù)時間均在爆炸濃度范 圍內(nèi)，極易發(fā)生爆炸。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 本實用新型的目的就在于克服上述現(xiàn)有技術的缺點和不足，提供一種用于銅精煉 的燃燒控制系統(tǒng)，在還原過程中適時通入空氣對天然氣進行燃燒，增加惰性氣體的保護，防 止進入地下煙道的廢氣發(fā)生爆炸。
[0008] 本實用新型解決上述問題所采用的技術方案是：
[0009] 用于銅精煉的燃燒控制系統(tǒng)，包括燒槍、用于測量氨氣濃度的氨氣傳感器、用于測 量一氧化碳濃度的一氧化碳傳感器、用于測量二氧化碳濃度的二氧化碳傳感器和控制燃燒 方式的遠程控制裝置;所述燒槍具有純氧管道、空氣管道和天然氣管道，所述空氣管道上設 置有控制空氣管道導通和關閉的控制閥;所述遠程控制裝置包括用于計算氨氣、一氧化碳、 二氧化碳的濃度和的第一燃爆氣體濃度計算模塊、判斷濃度和是否超過爆炸下限的第一濃 度檢測模塊和對控制閥進行控制的空氣管道控制模塊;所述氨氣傳感器、二氧化碳傳感器 和一氧化碳傳感器設置在地下煙道內(nèi)，第一燃爆氣體濃度計算模塊具有Ξ個輸入端，Ξ個 輸入端與一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器、氨氣傳感器一一對應相連;第一濃度檢測模塊 的輸入端與第一燃爆氣體濃度計算模塊的輸出端相連，輸出端與空氣管道控制模塊相連， 用于在氨氣、二氧化碳、一氧化碳的濃度和等于或高于爆炸下限時控制空氣管道控制模塊 打開控制閥，低于爆炸下限時控制空氣管道控制模塊關閉控制閥。
[0010] 進一步，所述第一燃爆氣體濃度計算模塊包括加法器A1和加法器A2,氨氣傳感器、 一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器中的其中兩種傳感器的輸出端各連接到加法器A1的一個 輸入端上，另一種傳感器的輸出端連接到加法器A2的一個輸入端上;加法器A2的另一個輸 入端連接加法器A1的輸出端，加法器A2的輸出端為第一燃爆氣體濃度計算模塊的輸出端。
[0011] 進一步，所述第一濃度檢測模塊包括比較器U1、提供濃度上限闊值的第一分壓電 路;所述第一分壓電路由電阻R1、電阻R2串聯(lián)構(gòu)成，電阻R1連接電源VCC，電阻R2接地，比較 器U1的反向輸入端連接在電阻R1和電阻R2的公共端上、正向輸入端連接第一燃爆氣體濃度 計算模塊的輸出端，比較器U1的輸出端連接空氣管道控制模塊的輸入端。
[0012] 進一步，所述控制閥采用電磁閥，所述空氣管道控制模塊包括Ξ極管Q1、限流電阻 R3和第一繼電器，Ξ極管Q1的基極連接第一濃度檢測模塊的輸出端，集電極連接電源VCC， 限流電阻R3-端連接Ξ極管Q1的發(fā)射極，另一端連接第一繼電器的線圈；第一繼電器的兩 個觸點一個連接電磁閥的電源，另一個連接電磁閥的線圈。
[0013] 進一步，所述遠程控制裝置還包括控制除塵設備的電機的變頻器的電機頻率控制 模塊，所述電機頻率控制模塊的輸入端連接第一濃度檢測模塊的輸出端，輸出端連接變頻 器。
[0014] 進一步，上述用于銅精煉的燃燒控制系統(tǒng)還包括控制除塵設備的電機的變頻器的 除塵控制裝置，所述除塵控制裝置包括用于計算氨氣、一氧化碳和二氧化碳的濃度和的第 二燃爆氣體濃度計算模塊、判斷濃度和是否超過爆炸下限的第二濃度檢測模塊和電機頻率 控制模塊;第二燃爆氣體濃度計算模塊具有Ξ個輸入端，Ξ個輸入端與一氧化碳傳感器、二 氧化碳傳感器、氨氣傳感器一一對應相連，第二濃度檢測模塊的輸入端與第二燃爆氣體濃 度計算模塊的輸出端相連，輸出端與電機頻率控制模塊相連，所述電機頻率控制模塊的輸 出端連接變頻器。
[0015] 綜上，本實用新型的有益效果是：
[0016] 1、本實用新型在銅精煉過程中適時通入空氣對天然氣進行助燃，增加了惰性氣體 的含量，提高混合氣體爆炸下限，防止地下煙道中的廢氣發(fā)生爆炸；
[0017] 2、本實用新型能夠在兩種燃燒方式的流量控制中，既保證天然氣的充分燃燒，又 不會影響氧化亞銅的還原反應的效果和效率；
[0018] 3、本實用新型控制方便、自動化程度高。
【附圖說明】
[0019] 圖1是實施例1中的用于銅精煉的燃燒控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0020] 圖2是實施例3中的用于銅精煉的燃燒控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0021] 圖3是實施例4中的用于銅精煉的燃燒控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0022] 圖4是遠程控制裝置的一種具體實施例的電路圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合實施例及附圖，對本實用新型作進一步地的詳細說明，但本實用新型的 實施方式不限于此。
[0024] 實施例1:
[0025] 如圖1所示，用于銅精煉的燃燒控制系統(tǒng)，包括燒槍、用于測量氨氣濃度的氨氣傳 感器、用于測量一氧化碳濃度的一氧化碳傳感器、用于測量二氧化碳濃度的二氧化碳傳感 器和控制燃燒方式的遠程控制裝置。所述燒槍具有純氧管道、空氣管道和天然氣管道，所述 空氣管道上設置有控制空氣管道導通和關閉的控制閥；純氧管道用于通入純氧，空氣管道 用于通入空氣，天然氣管道用于通入天然氣。
[0026] 所述遠程控制裝置包括用于計算氨氣、一氧化碳、二氧化碳的濃度和的第一燃爆 氣體濃度計算模塊、判斷濃度和是否超過爆炸下限的第一濃度檢測模塊、對控制閥進行控 制的空氣管道控制模塊W及對第一燃爆氣體濃度計算模塊、第一濃度檢測模塊、空氣管道 控制模塊進行綜合控制的微處理器，該微處理器可W采用一般的CPU、單片機、FPGA等可編 程裝置;所述氨氣傳感器、二氧化碳傳感器和一氧化碳傳感器設置在地下煙道內(nèi)，第一燃爆 氣體濃度計算模塊具有Ξ個輸入端，Ξ個輸入端與一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器、氨氣 傳感器--對應相連（即一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器、氨氣傳感器各連接到一個輸入 端上），接收3種傳感器檢測到的氣體濃度并計算出氨氣、一氧化碳、二氧化碳3種氣體的濃 度和;第一濃度檢測模塊的輸入端與第一燃爆氣體濃度計算模塊的輸出端相連，輸出端與 空氣管道控制模塊相連，用于在氨氣、二氧化碳、一氧化碳的濃度和等于或高于爆炸下限時 控制空氣管道控制模塊打開控制閥，低于爆炸下限時控制空氣管道控制模塊關閉控制閥； 所述空氣管道控制模塊的輸出端與控制閥相連，用于在氨氣、二氧化碳、一氧化碳的濃度和 等于或高于爆炸下限時，打開控制閥，當氨氣、二氧化碳、一氧化碳的濃度和低于爆炸下限 時，關閉控制閥。本實施例中，控制閥采用電磁閥，控制閥打開時，空氣管道接通，燒槍通入 空氣，空氣和純氧同時作為助燃氣體對天然氣進行燃燒，此時是混合燃燒模式；電磁閥關閉 時空氣管道關閉，燒槍停止通入空氣，僅通入純氧進行燃燒，此時是純氧燃燒模式。
[0027] 本實施例中，在銅精煉的還原過程中，根據(jù)地下煙道中氨氣、二氧化碳和一氧化碳 的濃度，在氨氣、二氧化碳、一氧化碳的濃度和等于或高于爆炸下限時通入空氣對天然氣進 行燃燒，增加惰性氣體的保護，還能降低廢氣的溫度，防止進入地下煙道的廢氣發(fā)生爆炸。 在氨氣、二氧化碳、一氧化碳的濃度和低于爆炸下限時，停止通入空氣對天然氣進行燃燒， 保證較好的還原效果。本實施例中通過通入空氣在兩種燃燒方式中切換，確保氨氣、二氧化 碳、一氧化碳的濃度和不會長時間、持續(xù)地超過爆炸下限，防止發(fā)生爆炸。并不一直采用空 氣助燃可W防止空氣降低爐內(nèi)溫度，保證良好的還原效果和還原效率。
[0028] 本實施例中的用于銅精煉的燃燒控制系統(tǒng)的燃燒控制方法是在整個精煉過程中 通入純氧對天然氣進行燃燒，還原過程中，根據(jù)地下煙道中氨氣、二氧化碳和一氧化碳Ξ種 氣體的濃度和還通入空氣對天然氣進行燃燒(此時，同時通入空氣和純氧對天然氣進行燃 燒），具體地：當氨氣、二氧化碳、一氧化碳Ξ種氣體的濃度和等于或高于爆炸下限時，打開 空氣管道通入空氣對天然氣進行燃燒，當氨氣、二氧化碳、一氧化碳的濃度和低于爆炸下限 時，關閉空氣管道，僅通入純氧對天然氣進行燃燒。空氣和純氧均為助燃氣體。
[0029] 上述爆炸下限是指氨氣、二氧化碳、一氧化碳構(gòu)成的混合氣體發(fā)生爆炸的最低濃 度，低于該最低濃度，則混合氣體不會發(fā)生爆炸，而達到該濃度則可能發(fā)生爆炸并且隨著混 合氣體的濃度的升高爆炸風險越大。
[0030] ①采用純氧助燃時
[0031] 通入純氧對天然氣進行燃燒下稱"純氧燃燒"）時，通入的純氧與天然氣的流量 比為2.15:1。運樣，既能保證天然氣的充分燃燒，又不會產(chǎn)生過多的氧氣影響氧化亞銅的還 原。
[0032] ②通入空氣時
[0033] 在銅精煉的還原過程中，通入空氣和純氧對天然氣進行燃燒下稱"混合燃燒"） 時，天然氣和純氧流量不變，增加了空氣，空氣流量、天然氣流量、氧氣流量比例為:39.5 :1: 2.15。
[0034] 實施例2:
[0035] 在實施例1的基礎上，本實施例中對遠程控制裝置進行進一步改進：
[0036] 如圖4所示，所述第一燃爆氣體濃度計算模塊包括加法器A1和加法器A2,氨氣傳感 器、一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器中的其中兩種傳感器的輸出端各連接到加法器A1的 一個輸入端上，另一種傳感器的輸出端連接到加法器A2的一個輸入端上;加法器A2的另一 個輸入端連接加法器A1的輸出端，加法器A2的輸出端為第一燃爆氣體濃度計算模塊的輸出 端。本實施例中，氨氣傳感器、一氧化碳傳感器連接到加法器A1的兩個輸入端上，使加法器 A1對氨氣濃度化2和一氧化碳濃度Vco進行求和計算，加法器A2對加法器A