專利名稱：高爐噴煤支管噴吹狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高爐煉鐵領(lǐng)域，適用于高爐噴煤系統(tǒng)。
噴煤支管的管徑小，彎管多，是噴吹堵塞和斷煤等噴吹故障的多發(fā)區(qū)，由于其靠近爐前，它常常也是高爐噴煤系統(tǒng)實行自動化監(jiān)控的盲區(qū)。對于多管路系統(tǒng)，可以在噴吹罐的支管出口安裝壓力傳感器，以測量混合壓力的方法監(jiān)測支管堵塞，但這種方法不適合于單管路加分配器噴煤系統(tǒng)，因其靠近高爐風(fēng)口，與熱風(fēng)壓力的差值小，不宜采用測壓測堵方法。而煤粉溫度是一種容易監(jiān)測的物理量，可以利用測溫法監(jiān)測這部分管道的噴吹狀態(tài)，使整個噴煤監(jiān)控系統(tǒng)得到完善。此外，測溫元件與測壓元件相比，價格更低，性能更為可靠，測溫信號也適于計算機(jī)進(jìn)行采集和統(tǒng)計處理。
依據(jù)高爐噴煤系統(tǒng)煤粉溫度始終高于環(huán)境溫度的實際工況條件，臺灣中鋼公司3號高爐(Chung-ken ho,Chi-seng Chou and Shan-wen Du:China SteelTech.Rep.,1996,No.10,PP81-86.)和寶鋼公司3號高爐的噴煤支管安裝有溫度監(jiān)測系統(tǒng)，這兩座高爐均為單管路加分配器的噴煤系統(tǒng)，所采用的支管測溫元件均為金屬表面溫度計。此金屬表面溫度計包在支管的外面，另外它外層設(shè)有護(hù)套，防護(hù)部件復(fù)雜，制作成本高，而且易受環(huán)境溫度的干擾。
本發(fā)明的目的在于提供一種配置簡單，監(jiān)測性能可靠，成本低的高爐噴煤支管噴吹狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，它適用于連續(xù)監(jiān)測噴煤支管的溫度變化，對各支管在噴吹中的堵塞、停煤、斷煤以及輸送不暢等非正常狀態(tài)實施在線測報。
本發(fā)明依據(jù)高爐噴煤系統(tǒng)中煤粉溫度始終高于環(huán)境溫度的工況條件，利用安裝在噴煤支管上的測溫元件，實時測量支管的溫度變化，并且根據(jù)其溫降變化幅度，對噴吹故障進(jìn)行監(jiān)測和報警，即支管溫度的高低，反映支管噴煤量的相對多少；某支管溫度突然下降，表明出現(xiàn)了堵塞、停煤或輸煤不暢等噴吹故障。利用該系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)支管噴吹故障，為各風(fēng)口均勻和穩(wěn)定噴煤及改善噴吹操作提供依據(jù)。
本發(fā)明監(jiān)測系統(tǒng)由安裝在噴煤支管上的測溫元件、信號傳輸導(dǎo)線、工業(yè)控制計算機(jī)系統(tǒng)三部分組成；所述測溫元件由熱電阻、導(dǎo)溫環(huán)、對夾法蘭組成，測溫元件設(shè)有隔塵擋水罩；所述熱電阻采用三線制銅熱電阻，所述導(dǎo)溫環(huán)為純銅環(huán)，其純度＞99％，壁厚為8-10mm，所述銅熱電阻從導(dǎo)溫銅環(huán)的側(cè)壁插入至導(dǎo)溫銅環(huán)內(nèi)，熱電阻前端距導(dǎo)溫銅環(huán)內(nèi)孔1.5-2.0mm，將導(dǎo)溫銅環(huán)用螺栓固定在噴煤支管的對夾法蘭之前，并采用O形橡膠圈實現(xiàn)與管道的密封；所述信號傳輸導(dǎo)線選用六芯屏電纜，導(dǎo)線架空鋪裝和接地保護(hù)，導(dǎo)線接頭進(jìn)行防水處理；所述工業(yè)控制計算機(jī)系統(tǒng)包括2塊雙端16路熱電阻調(diào)理卡，1塊雙端16路光隔離模入接口卡，586工控機(jī)；每條噴煤支管設(shè)一個測溫點。
本發(fā)明監(jiān)測系統(tǒng)配置分述如下1、測溫元件對測溫元件的基本要求是結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、能有效隔絕環(huán)境熱干擾、響應(yīng)時間短、測溫精度高。此外，根據(jù)噴煤系統(tǒng)的特殊需要，測溫元件還必須具有抗磨損、不粘污和密封性好的特點。
本系統(tǒng)選用的測溫介質(zhì)是常用金屬中的導(dǎo)熱性最好的純銅。選用的測溫傳感器是在0-100℃溫度范圍內(nèi)有較好的測溫精度的銅熱電阻。測溫元件構(gòu)成為在純銅環(huán)(純度＞99％，壁厚8-10mm)側(cè)壁開孔，插入三線制熱電阻(Cu50)，熱電阻前端距銅環(huán)內(nèi)孔1.5-2.0mm，將銅環(huán)對夾在噴煤支管的法蘭之間，通過O形橡膠圈實現(xiàn)與管道的密封。
2、測溫信號傳輸為保證測溫信號的傳輸質(zhì)量，增加其抗干擾能力，采取了以下措施即選用多芯屏蔽電纜作為信號傳輸導(dǎo)線；導(dǎo)線架空鋪裝和接地保護(hù)；測溫元件隔塵擋水；導(dǎo)線接頭進(jìn)行防水處理等。
3、計算機(jī)系統(tǒng)熱電阻測溫信號經(jīng)通過屏蔽電纜傳輸?shù)絿娒嚎刂剖?，?jīng)雙端16路熱電阻調(diào)理卡(2塊)、雙端16路光隔離模入接口卡(1塊)進(jìn)行信號放大和轉(zhuǎn)換，然后進(jìn)入586工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。
本發(fā)明監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法如下煤粉在制備過程中，經(jīng)熱煙氣干燥脫水、保溫輸送和存儲，其溫度始終高于環(huán)境溫度，同時也高于干冷脫水后壓縮空氣的溫度。因此，噴吹罐(或分配器)后噴煤支管的溫度可以比較準(zhǔn)確地反映管道內(nèi)部的煤粉噴狀況，即某噴煤支管的溫度高，則該支管的噴煤量相對較大；溫度低，則噴煤量相對較??；若噴煤支管堵塞、斷煤或管道輸煤不暢時，其溫度會突然下降。依據(jù)上述實際工況條件，本發(fā)明高爐噴煤支管噴吹狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)主要由噴煤支管測溫元件、傳輸導(dǎo)線、工業(yè)控制計算機(jī)三部分所組成，是一套獨(dú)立的計算機(jī)溫度監(jiān)測系統(tǒng)。它利用管道測溫元件連續(xù)測量噴煤支管的溫度，通過專用接口?？ê陀嬎銠C(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，在計算機(jī)屏幕上以光棒圖實時顯示每條噴煤支管的溫度，以曲線圖分別顯示各支管24小時(共7天)的溫度---時間推移圖。通過曲線圖能了解支管全天的噴吹狀況，并能對支管堵塞、停煤、斷煤及輸煤不暢等非正常噴吹狀態(tài)實行在線監(jiān)測和報警。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點在于該測溫系統(tǒng)適用于多管路噴煤系統(tǒng)(測溫元件安裝在混合器后部支管)，同樣也適用于單管路加分配器噴煤系統(tǒng)(測溫元件安裝在分配器后部支管)該系統(tǒng)的配簡單、性能可靠，屬于低價位的智能化測溫儀表系統(tǒng)。它的運(yùn)行成功，將為噴煤系統(tǒng)提供了一種新的監(jiān)測手段，并且能夠在改善噴煤操作、實現(xiàn)高爐各風(fēng)口穩(wěn)定大量噴煤和長時間均衡噴煤方面發(fā)揮重要作用。
該系統(tǒng)的測溫元件選用導(dǎo)熱性好的銅熱電阻和導(dǎo)熱純銅環(huán)，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，能有效隔絕環(huán)境熱干擾，響應(yīng)時間短，測溫精度高，能夠比較準(zhǔn)確地測報噴吹故障，并由測溫數(shù)據(jù)了解噴煤支管24小時的噴吹狀態(tài)。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1為本發(fā)明所述測溫元件結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明系統(tǒng)連接示意圖。
圖3為本發(fā)明實施例噴煤支管測溫光棒圖。
圖4、圖5為本發(fā)明實施例噴煤支管溫度----時間推移圖。
圖1中，1為銅熱電阻，2為O型橡膠圈，3為導(dǎo)溫銅環(huán)，4為對夾法蘭。銅熱電阻1插入導(dǎo)溫銅環(huán)3的內(nèi)部，導(dǎo)溫銅環(huán)用螺栓固定在對夾法蘭4之間，采用O型橡膠圈2進(jìn)行密封，測溫元件通過活動接頭與噴煤支管連接。
圖2中，1為銅熱電阻，2為熱電阻調(diào)理卡，3為模入接口卡，4為CPU，5為計算機(jī)。
實施例。
1999年3月，針對首鋼多管路噴煤系統(tǒng)，在首鋼1號高爐(2536m3)投入應(yīng)用型30測點測溫監(jiān)測系統(tǒng)，對30個熱電阻測溫信號進(jìn)行采集和數(shù)據(jù)處理，用光棒圖3在線顯示30個測溫點的實際溫度，對30條噴煤支管的堵塞、停煤、斷煤和輸煤不暢等噴吹故障進(jìn)行光棒閃爍報警，用曲線圖4、5分別顯示各支管的溫度歷史記錄，獲得24小時的溫度---時間推移圖，連續(xù)記錄30支管在7天內(nèi)的測溫數(shù)據(jù)以及故障發(fā)生的時間。
測溫光棒圖見圖3。在計算機(jī)屏幕上同時顯示三個系列共30條支管的光棒圖，橫坐標(biāo)為支管編號，縱坐標(biāo)為溫度(℃)，光棒上有對應(yīng)支管的實時檢測溫度顯示。
圖3中二系列的5、8、11、23和29號支管同時變?yōu)榧t色，表明該系列噴吹罐已達(dá)到下料線，并且部分漏斗已經(jīng)出現(xiàn)料空，應(yīng)該開始倒罐。
三系列27號支管處于人為停噴狀態(tài)，該支管的光棒高度明顯偏低，其溫度比同系列其他支管的平均溫度低6.3℃。
從屏幕中的“曲線圖”按鈕可以直接發(fā)進(jìn)入曲線圖窗口，見圖4、5。曲線圖可以同時顯示三條支管的溫度-時間推移曲線?？v坐標(biāo)為時間，單位是小時。屏幕右側(cè)為支管選擇按鈕，下側(cè)是日期選擇按鈕。
圖4中，一系列10號支管每間隔約2小時出現(xiàn)一次曲線下行，表明該支管在噴吹中存在有規(guī)律的斷煤現(xiàn)象，這與首鋼一高爐噴煤系統(tǒng)的倒罐周期是吻合的。二系列5號支管的曲線波折較平緩，表明該系列的倒罐比較及時，該支管沒有出現(xiàn)明顯的斷煤現(xiàn)象。
三系列24號支管在早4-5時發(fā)生堵塞，在圖5中該時間段有明顯的下行溫度曲線。這點也與噴煤操作原始記錄吻合。
經(jīng)過在線檢驗，表明本系統(tǒng)斷煤、停煤和堵塞的報警時間為4-6分鐘(光棒由綠變紅)，噴煤恢復(fù)后，2-3分鐘可以取消報警。
從光棒圖、曲線圖結(jié)合現(xiàn)場情況可以分析如下(1)在噴吹罐料滿時，同系列若只有1或2根支管出現(xiàn)報警，而此時相應(yīng)支管的混合壓力也發(fā)生了變化，可以認(rèn)定該支管是堵塞狀態(tài)。同系列有數(shù)根支管同時報警，噴吹罐電子稱也顯示料虧，可以認(rèn)為是斷煤狀態(tài)，正常噴吹時，同系列某支管溫度明顯低于其他支管的平均溫度，可以認(rèn)為其管路堵塞或者處于人為停噴狀態(tài)。
(2)由噴煤支管的溫度---時間推移圖可以了解支管24小時的噴吹狀態(tài)。曲線變化平緩，表明噴吹連續(xù)，倒罐及時。曲線下行線段多，表明噴吹間斷，侄罐不及時。有明顯的下行線，表明出現(xiàn)了堵塞、斷煤或停煤。曲線的低位段寬度大，表明出現(xiàn)故障的時間較長。
權(quán)利要求
1.高爐噴煤支管噴吹狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由安裝在噴煤支管上的測溫元件、信號傳輸導(dǎo)線、工業(yè)控制計算機(jī)系統(tǒng)三部分組成；所述測溫元件由熱電阻、導(dǎo)溫環(huán)、對夾法蘭組成，測溫元件設(shè)有隔塵擋水罩；所述熱電阻采用三線制銅熱電阻，所述導(dǎo)溫環(huán)為純銅環(huán)，其純度＞99％，壁厚為8-10mm，所述銅熱電阻從導(dǎo)溫銅環(huán)的側(cè)壁插入至導(dǎo)溫銅環(huán)內(nèi)，熱電阻前端距導(dǎo)溫銅環(huán)內(nèi)孔1.5-2.0mm，將導(dǎo)溫銅環(huán)用螺栓固定在噴煤支管的對夾法蘭之間，并采用O形橡膠圈實現(xiàn)與管道的密封；所述信號傳輸導(dǎo)線選用六芯屏電纜，導(dǎo)線架空鋪裝和接地保護(hù)，導(dǎo)線接頭進(jìn)行防水處理；所述工業(yè)控制計算機(jī)系統(tǒng)包括2塊雙端16路熱電阻調(diào)理卡，1塊雙端16路光隔離模入接口卡，586工控機(jī)；每條噴煤支管設(shè)一個測溫點。
全文摘要
一種高爐噴煤支管噴吹狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，屬于高爐煉鐵噴煤領(lǐng)域，特點是它由測溫元件、信號傳輸導(dǎo)線、工業(yè)控制計算機(jī)系統(tǒng)三部分組成；所述測溫元件由熱電阻、導(dǎo)溫環(huán)、對夾法蘭組成，每條噴煤支管設(shè)一個測溫點，實時測量各支管的相對溫度，然后通過計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并根據(jù)其溫降幅度進(jìn)行報警。本發(fā)明系統(tǒng)配置簡單、監(jiān)測性能可靠，成本低，它適用于對各支管在噴吹中的堵塞、停煤、斷煤以及輸送不暢等非正常狀態(tài)實施在線測報。
文檔編號F27D3/18GK1237638SQ9910912
公開日1999年12月8日 申請日期1999年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月16日
發(fā)明者程正東, 嚴(yán)定鎏, 韓慶, 王潁生, 王玉珠, 張進(jìn)福 申請人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院, 首鋼總公司