一种富氧点火用空氧混合器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种富氧点火用空氧混合器及其控制方法，富氧点火用空氧混合器包括混合器主管、环设在混合器主管外部的氧气环管、设置在混合器主管和氧气环管之间的多个氧气输送管以及设置在混合器主管内部的导流圆球，氧气环管开设有氧气入口，氧气输送管的入口端通向所述氧气环管，氧气输送管的出口端通向混合器主管内部并朝向所述导流圆球，氧气输送管的出口端铰接于混合器主管且连接转动驱动装置，混合器主管的两端分别具有空气入口和混合气出口，混合器主管的内壁连接有直线伸缩驱动装置，该富氧点火用空氧混合器及其控制方法旨在解决现有技术中的空氧混合器混合气体的压降大、混合效果差的技术问题。混合效果差的技术问题。混合效果差的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种富氧点火用空氧混合器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及富氧点火用气体混合装置领域，尤其涉及一种富氧点火用空氧混合器及其控制方法。

技术介绍

[0002]铁矿烧结是将铁矿粉、溶剂、燃料等原料配加适量水制成混合料后，平铺到烧结机上，在料层表面进行点火形成燃烧带，燃烧带在下部风箱的抽风作用下下行，依次穿过整个料层，混合料在燃烧带内发生熔融、重结晶等一系列物理化学过程后形成烧结矿的工艺过程。经过烧结工艺处理的铁矿石，其透气性、机械强度和还原粉化度等冶金性能都有显著提高，已经成为目前主流的高炉炼铁原料。
[0003]其中，富氧点火是在点火炉助燃空气管道内通入一定比例的纯氧，使点火炉内助燃空气氧含量升高，提高低热值燃料燃烧温度、强化料面点火效果的一种辅助点火工艺。在该工艺中，氧气与空气需先经过混合器混合均匀后，再通入点火炉内。氧气与空气的混合程度直接影响富氧点火效果，混合效果太差，会导致点火炉内火焰温度不均匀，在氧气浓度高的地方，反应剧烈，火焰温度偏高，而在氧气浓度低的地方，反应较温和，火焰温度偏低。炉膛温度不均匀，降低料面一致性，导致点火效果差。
[0004]现有技术中气气混合器难以满足富氧点火的特殊应用场景。首先，富氧点火用混合器中的氧气管与空气管的压力和流量差别非常大，现有技术混合器无法做到相互匹配，混合效果有限。其次，富氧点火用混合器对空气管道压力损失非常敏感，现有混合器阻力损失大，对空气供应能力影响大。
[0005]此外，现有技术中的混合器采用混合叶片打散的原理，实现气体间混合。混合动力主要来源气流动压力，因此，流经混合器后，混合气体的压降非常大。

技术实现思路

[0006](一)要解决的技术问题
[0007]基于此，本专利技术提出了一种富氧点火用空氧混合器及其控制方法，该富氧点火用空氧混合器及其控制方法旨在解决现有技术中的空氧混合器混合气体的压降大、混合效果差的技术问题。
[0008](二)技术方案
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种富氧点火用空氧混合器，其中，包括混合器主管、环设在所述混合器主管外部的氧气环管、设置在所述混合器主管和所述氧气环管之间的多个氧气输送管以及设置在所述混合器主管内部的导流圆球，所述导流圆球的球心位于所述混合器主管的轴线上，所述氧气环管开设有氧气入口，所述氧气输送管的入口端通向所述氧气环管，所述氧气输送管的出口端通向所述混合器主管内部并朝向所述导流圆球，所述氧气输送管的出口端铰接于所述混合器主管且连接转动驱动装置，所述混合器主管的轴线方向的两端分别具有空气入口和混合气出口，所述混合器主管的内壁连接有直线
伸缩驱动装置，所述直线伸缩驱动装置与所述导流圆球连接且所述直线伸缩驱动装置的直线伸缩方向为所述混合器主管的轴线方向。
[0010]优选地，所述转动驱动装置包括连接每个氧气输送管的驱动环。
[0011]优选地，所述转动驱动装置包括依次传动连接的电机、减速器和齿轮，所述驱动环的外侧具有与所述齿轮啮合的外齿。
[0012]优选地，所述混合器主管的外壁设置有转轴座，所述转轴座中设置有转轴件，所述氧气输送管的出口端通过所述转轴件铰接于所述混合器主管。
[0013]优选地，所述富氧点火用空氧混合器包括位于所述氧气输送管的出口端与所述混合器主管的连接处的柔性密封套。
[0014]优选地，所述氧气输送管的入口端通过柔性管与所述氧气环管连接。
[0015]优选地，所述直线伸缩驱动装置为气缸。
[0016]此外，本专利技术提供一种富氧点火用空氧混合器的控制方法，其中，采用上述的富氧点火用空氧混合器，所述控制方法包括步骤：
[0017]a、获取氧气输送管喷入混合器主管的氧气流速V
O2
以及流经混合器主管的内壁与导流圆球之间形成的空气通道的空气流量Qair；
[0018]b、基于V
O2
和Qair按如下公式计算混合器主管的内壁与导流圆球之间形成的空气通道的截面积S的目标值，该截面积S为混合器主管的内壁到导流圆球的球心的连线为第一母线的圆锥侧表面面积减去以导流圆球处于所述第一母线上的半径R0为第二母线的圆锥侧表面面积，该连线的长度为混合器主管的内壁到导流圆球的球心的距离L，
[0019]S＝k
·
Q
air
/V
O2
；
[0020]c、按如下公式计算导流圆球沿所述混合器主管的轴线的目标位移Z：
[0021]L0是导流圆球位于混合器主管的中心时，混合器主管的内壁到导流圆球的球心的距离，α是混合器主管的内壁与垂直于所述混合器主管的轴线的平面f的夹角，r是导流圆球位于混合器主管的中心时混合器主管的内壁到混合器主管的轴线的距离；
[0022]d、使直线伸缩驱动装置驱动导流圆球沿混合器主管的轴线移动目标位移Z。
[0023]优选地，所述控制方法在所述步骤d后还包括步骤：
[0024]e、按如下公式计算氧气输送管关于导流圆球的相切圆的目标半径R：
[0025][0026]f、按如下公式计算氧气输送管所需旋转的目标角度θ：
[0027]H是氧气输送管转动中心与混合器主管中心的距离。
[0028]g、调节转动驱动装置，使氧气输送管转动目标角度θ。
[0029]优选地，在所述控制方法中，K的值为5
‑
20。
[0030](三)有益效果
[0031]本专利技术与现有技术对比，本专利技术富氧点火用空氧混合器及其控制方法的有益效果
包括：
[0032]本专利技术富氧点火用气体混合器通过导流导流圆球对进入混合腔的空气流有扰流作用。空气流经圆形障碍物，形成扰动的流场，在障碍物周围形成涡流，从而强化空气与氧气的混合效果；
[0033]进一步地，设置直线伸缩驱动装置以驱动导流圆球沿混合器主管的轴线移动是为了达到目标位移Z，进而使氧气环管中的流速VO2和流经混合器主管的内壁与导流圆球之间形成的空气通道的空气的平均流速Vair相互达到最佳匹配，使混合器有最好的空氧混合效果；
[0034]进一步地，可调节转动驱动装置，使氧气输送管转动目标角度θ，以使氧气输送管的出口端的中轴延伸线与导流圆球的外表面圆形轮廓相切，达到最佳氧气喷入效果。
附图说明
[0035]通过参考附图会更加清楚的理解本专利技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本专利技术进行任何限制，在附图中：
[0036]图1为本专利技术实施方式的富氧点火用空氧混合器的结构示意简图；
[0037]图2为本专利技术实施方式的富氧点火用空氧混合器的局部结构俯视图；
[0038]图3为本专利技术实施方式的富氧点火用空氧混合器的局部结构示意简图；
[0039]图4为本专利技术实施方式的富氧点火用空氧混合器中导流圆球位移示意简图；
[0040]图5为本专利技术实施方式的富氧点火用空氧混合器中截面积S的示意简图；
[0041]图6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富氧点火用空氧混合器，其特征在于，包括混合器主管、环设在所述混合器主管外部的氧气环管、设置在所述混合器主管和所述氧气环管之间的多个氧气输送管以及设置在所述混合器主管内部的导流圆球，所述导流圆球的球心位于所述混合器主管的轴线上，所述氧气环管开设有氧气入口，所述氧气输送管的入口端通向所述氧气环管，所述氧气输送管的出口端通向所述混合器主管内部并朝向所述导流圆球，所述氧气输送管的出口端铰接于所述混合器主管且连接转动驱动装置，所述混合器主管的轴线方向的两端分别具有空气入口和混合气出口，所述混合器主管的内壁连接有直线伸缩驱动装置，所述直线伸缩驱动装置与所述导流圆球连接且所述直线伸缩驱动装置的直线伸缩方向为所述混合器主管的轴线方向。2.根据权利要求1所述的富氧点火用空氧混合器，其特征在于，所述转动驱动装置包括连接每个氧气输送管的驱动环。3.根据权利要求1所述的富氧点火用空氧混合器，其特征在于，所述转动驱动装置包括依次传动连接的电机、减速器和齿轮，所述驱动环的外侧具有与所述齿轮啮合的外齿。4.根据权利要求1所述的富氧点火用空氧混合器，其特征在于，所述混合器主管的外壁设置有转轴座，所述转轴座中设置有转轴件，所述氧气输送管的出口端通过所述转轴件铰接于所述混合器主管。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的富氧点火用空氧混合器，其特征在于，所述富氧点火用空氧混合器包括位于所述氧气输送管的出口端与所述混合器主管的连接处的柔性密封套。6.根据权利要求1至4中任意一项所述的富氧点火用空氧混合器，其特征在于，所述氧气输送管的入口端通过柔性管与所述氧气环管连接。7.根据权利要求1至4中任意一项所述的富氧点火用空氧混合器，其特征在于，所述直线伸缩驱动装置为气缸。8.一种富氧点火用空氧混合器的控制方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘前，周浩宇，李谦，
申请(专利权)人：中冶长天国际工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：