一种动态调节富氧鼓风富CO2率的控制系统技术方案

本实用新型专利技术属于高炉炼铁绿色高效生产领域，具体涉及一种动态调节富氧鼓风富CO2率的控制系统，所述控制系统可实时动态调节富氧鼓风富CO2率，实现富氧鼓风中富氧率与富CO2率的最优化匹配，将风口燃烧温度控制在合理范围，解决因提高高炉鼓风富氧率引起的风口燃烧温度过高的问题，为高炉进一步提高产量提供了解决方法，也实现了CO2在高炉炼铁工序的资源化应用。

A Control System for Dynamic Regulation of CO_2 Rich Rate in Oxygen-enriched Blast

The utility model belongs to the field of green and efficient production of blast furnace ironmaking, and specifically relates to a control system for dynamically adjusting the CO2 enrichment rate of oxygen-enriched blast. The control system can dynamically adjust the CO2 enrichment rate of oxygen-enriched blast in real time, realize the optimal matching of oxygen enrichment rate and CO2 enrichment rate in oxygen-enriched blast, control the combustion temperature of tuyere in a reasonable range, and solve the problem of wind caused by increasing oxygen enrichment rate of blast furnace blast. The problem of excessive burning temperature at the blast furnace mouth provides a solution for further increasing the output of the blast furnace and realizes the resource application of CO2 in the blast furnace ironmaking process.

【技术实现步骤摘要】
一种动态调节富氧鼓风富CO2率的控制系统
本技术属于高炉炼铁绿色高效生产领域，具体涉及一种动态调节富氧鼓风富CO2率的控制系统。
技术介绍
炉缸热状态对高炉顺行及铁水质量有重要影响，在高炉生产实践中，通常将风口回旋区燃烧温度作为衡量炉缸热状态的重要参考指标。大量的生产实践表明，为维持高炉正常工作状态，风口回旋区燃烧温度应稳定在合理区间内。风口回旋区燃烧温度过低，风口喷吹的燃料燃烧不充分，炉料加热不足，导致铁矿石还原不足，渣铁温度低；温度过高，SiO大量气化，煤气体积迅速膨胀，导致炉料下降阻力增大，影响高炉顺行，同时局部高温导致的强烈热辐射加速了炉缸耐火材料的侵蚀，使高炉存在炉缸烧穿的安全生产隐患。目前高炉强化冶炼的方式是富氧鼓风，即在高炉热风中加入工业氧气，提高鼓风富氧率，强化燃料在风口回旋区燃烧程度，提高冶炼强度，增加高炉产量，但过高的富氧率会导致风口燃烧温度超限，限制了富氧率的进一步提升，因此如何进一步提高热风中富氧率是炼铁工作者面临的主要技术难题。有学者提出在高炉热风中加入CO2气体，利用CO2气体与风口回旋区煤粉、焦炭中碳元素反应吸热的特性，解决热风中氧气浓度过高导致风口回旋区燃烧温度过高的问题。但是高炉炉内是一个高温高压多相系统，实际生产过程中，高炉炉内各操作参数如焦炭成分、煤粉成分、生铁成分、鼓风量、热风温度、鼓风湿度随冶炼过程波动较大，且无法实时检测，静态的风口回旋区理论燃烧温度计算模型无法得出最佳风口燃烧温度下富氧率与富CO2率的合理配比，严重影响了高炉鼓风中富氧鼓风与富CO2鼓风操作的协调配合。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提出一种动态调节富氧鼓风富CO2率的控制系统。所述控制系统可实时动态调节富氧鼓风富CO2率，实现富氧鼓风中富氧率与富CO2率的最优化匹配，将风口燃烧温度控制在合理范围，解决因提高高炉鼓风富氧率引起的风口燃烧温度过高的问题，为高炉进一步提高产量提供了解决方法，也实现了CO2在高炉炼铁工序的资源化应用。本技术是通过以下技术方案实现的：一种动态调节富氧鼓风富CO2率的控制系统，所述控制系统包括：一实时调节并控制所述控制系统的主控单元；一实时检测高炉风口回旋区温度的测温单元；一计算鼓风中富CO2率及每增加1％富CO2率风口燃烧温度降低值的理论富CO2率计算单元；一计算CO2气体流量和氧气流量的鼓风参数计算单元；一检测和调节CO2流量的CO2流量监测控制单元；一检测和调节氧气流量的氧气流量监测控制单元；和一检测和调节热空气流量的热空气流量监测控制单元；所述主控单元分别与所述测温单元、所述理论富CO2率计算单元和所述鼓风参数计算单元连接；所述鼓风参数计算单元分别与所述CO2流量监测控制单元、所述氧气流量监测控制单元和所述热空气流量监测控制单元连接；经所述CO2流量监测控制单元、所述氧气流量监测控制单元和所述热空气流量监测控制单元送出的CO2气体、氧气和热空气混合后送入所述风口回旋区。进一步地，所述风口回旋区简称风口。进一步地，所述CO2流量监测控制单元包括第一减压平衡装置、第一电磁流量调节阀、第一质量流量传感器和第一止回阀；所述第一减压平衡装置、所述第一电磁流量调节阀、所述第一质量流量传感器和所述第一止回阀依次连接，所述第一减压平衡装置设置在所述CO2流量监测控制单元的进气口，所述第一止回阀置于所述CO2流量监测控制单元的出气口。进一步地，所述氧气流量监测控制单元包括第二减压平衡装置、第二电磁流量调节阀、第二质量流量传感器和第二止回阀；所述第二减压平衡装置、所述第二电磁流量调节阀、所述第二质量流量传感器和所述第二止回阀依次连接，所述第二减压平衡装置设置在所述氧气流量监测控制单元的进气口，所述第二止回阀置于氧气流量监测控制单元的出气口。进一步地，所述热空气流量监测控制单元包括第三减压平衡装置、第三电磁流量调节阀、第三质量流量传感器和第三止回阀；所述第三减压平衡装置、所述第三电磁流量调节阀、所述第三质量流量传感器和所述第三止回阀依次连接，所述第三减压平衡装置设置在所述热空气流量监测控制单元的进气口，所述第三止回阀置于热空气流量监测控制单元的出气口。进一步地，所述动态调节富氧鼓风富CO2率的控制系统还包括一鼓风单元，所述鼓风单元设置在所述CO2流量监测控制单元、所述氧气流量监测控制单元和所述热空气流量监测控制单元的出气口，用于使CO2气体、氧气和热空气充分混合后送入所述风口回旋区。进一步地，所述鼓风单元包括一用于气体缓冲的缓冲罐和一检测气体流量的气体流量传感器，所述缓冲罐与所述气体流量传感器连接。进一步地，所述测温单元为非接触式红外测温仪；所述非接触式红外测温仪的传感器设置于高炉送风支管直吹管末端窥视孔中心位置。本技术具有如下有益技术效果：(1)本技术的一种动态调节富氧鼓风富CO2率的控制系统，结构简单、集成度高，应用广泛。(2)本技术的一种动态调节富氧鼓风富CO2率的控制系统，利用鼓风中富CO2率计算模型计算特定工况下的富CO2率，使用测温单元测量风口燃烧温度，按照高炉冶炼操作迭代优化控制的思路，实时动态调整高炉鼓风富CO2率，实现富氧高炉鼓风中富氧率与富CO2率最优化匹配，在进一步提高高炉产量的同时，保证风口回旋区燃烧温度稳定在合理区间，维持炉缸正常工作状态，同时也实现了高炉炼铁工序CO2的资源化应用。附图说明图1为本技术实施例1中动态调节富氧鼓风富CO2率的控制系统的结构示意图。图2为本技术实施例1中非接触式红外测温仪的红外测温传感器设置位置示意图。图3为本技术实施例2中动态调节富氧鼓风富CO2率的控制系统中包括鼓风单元的示意图。附图标记说明：1‐主控单元；2‐测温单元；3‐理论富CO2率计算单元；4‐鼓风参数计算单元；5‐CO2流量监测控制单元，51‐第一减压平衡装置，52‐第一电磁流量调节阀，53‐第一质量流量传感器，54‐第一止回阀；6‐氧气流量监测控制单元，61‐第二减压平衡装置，62‐第二电磁流量调节阀，63‐第二质量流量传感器，64‐第二止回阀；7‐热空气流量监测控制单元，71‐第三减压平衡装置，72‐第三电磁流量调节阀，73‐第三质量流量传感器，74‐第三止回阀；8‐鼓风单元，81‐缓冲罐，82‐气体流量传感器。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例及说明书附图，对本技术进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，并不用于限定本技术。相反，本技术涵盖任何由权利要求定义的在本技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本技术有更好的了解，在下文对本技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本技术。实施例1本实施例提出一种动态调节富氧鼓风富CO2率的控制系统，所述控制系统包括：一实时调节并控制所述控制系统的主控单元1；一实时检测高炉风口回旋区温度的测温单元2；一计算鼓风中富CO2率及每增加1％富CO2率风口燃烧温度降低值的理论富CO2率计算单元3；一计算CO2气体流量和氧气流量的鼓风参数计算单元4；一检测和调节CO2流量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动态调节富氧鼓风富CO2率的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：一实时调节并控制所述控制系统的主控单元；一实时检测高炉风口回旋区温度的测温单元；一计算鼓风中富CO2率及每增加1％富CO2率风口燃烧温度降低值的理论富CO2率计算单元；一计算CO2气体流量和氧气流量的鼓风参数计算单元；一检测和调节CO2流量的CO2流量监测控制单元；一检测和调节氧气流量的氧气流量监测控制单元；和一检测和调节热空气流量的热空气流量监测控制单元；所述主控单元分别与所述测温单元、所述理论富CO2率计算单元和所述鼓风参数计算单元连接；所述鼓风参数计算单元分别与所述CO2流量监测控制单元、所述氧气流量监测控制单元和所述热空气流量监测控制单元连接；经所述CO2流量监测控制单元、所述氧气流量监测控制单元和所述热空气流量监测控制单元送出的CO2气体、氧气和热空气混合后送入所述风口回旋区。

【技术特征摘要】
1.一种动态调节富氧鼓风富CO2率的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括：一实时调节并控制所述控制系统的主控单元；一实时检测高炉风口回旋区温度的测温单元；一计算鼓风中富CO2率及每增加1％富CO2率风口燃烧温度降低值的理论富CO2率计算单元；一计算CO2气体流量和氧气流量的鼓风参数计算单元；一检测和调节CO2流量的CO2流量监测控制单元；一检测和调节氧气流量的氧气流量监测控制单元；和一检测和调节热空气流量的热空气流量监测控制单元；所述主控单元分别与所述测温单元、所述理论富CO2率计算单元和所述鼓风参数计算单元连接；所述鼓风参数计算单元分别与所述CO2流量监测控制单元、所述氧气流量监测控制单元和所述热空气流量监测控制单元连接；经所述CO2流量监测控制单元、所述氧气流量监测控制单元和所述热空气流量监测控制单元送出的CO2气体、氧气和热空气混合后送入所述风口回旋区。2.根据权利要求1所述的一种动态调节富氧鼓风富CO2率的控制系统，其特征在于，所述CO2流量监测控制单元包括第一减压平衡装置、第一电磁流量调节阀、第一质量流量传感器和第一止回阀；所述第一减压平衡装置、所述第一电磁流量调节阀、所述第一质量流量传感器和所述第一止回阀依次连接，所述第一减压平衡装置设置在所述CO2流量监测控制单元的进气口，所述第一止回阀置于所述CO2流量监测控制单元的出气口。3.根据权利要求1所述的一种动态调节富氧鼓风富CO2率的控制系统，其特征在于，所述氧气流量监测控制单元包括第二减压平衡装置、第二电磁流量调节阀、...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱荣，武文合，董凯，陈培敦，吕明，胡绍岩，韩宝臣，
申请(专利权)人：北京科技大学，山东泰山钢铁集团有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11