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、氧气输送管以及绕流发生装置，混合器主管的下端开设有空气入口，混合器主管的上端开设有混合气出口，氧气输送管贯通混合器主管的侧壁，氧气入口位于混合器主管的外部，氧气出口位于混合器主管的内部，绕流发生装置设置在空气入口与氧气出口之间，绕流发生装置包括氧气侧绕流发生体和空气侧绕流发生体，氧气侧绕流发生体的上端形成凸面朝向所述氧气出口的半圆球部，空气侧绕流发生体形成尖端朝向空气入口的圆锥球部，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，而现有混合器多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，导致流经混合器后，混合气体的压降非常大，使得混合器阻力损失大，对空气供应能力影响大。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]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混合器压降大、混合效果差的技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]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、氧气输送管以及绕流发生装置，所述混合器主管的下端开设有空气入口，所述混合器主管的上端开设有混合气出口，所述氧气输送管贯通所述混合器主管的侧壁，所述氧气输送管的氧气入口位于所述混合器主管的外部，所述氧气输送管的氧气出口位于所述混合器主管的内部并且朝向所述空气入口，所述绕流发生装置设置在所述混合器主管内部并且位于所述空气入口与所述氧气出口之间，所述绕流发生装置包括各自能够独立上下移动的氧气侧绕流发生体和位于所述氧气侧绕流发生体下方的空气侧绕流发生体，所述氧气侧绕流发生体的上端形成凸面朝向所述氧气出口的半圆球部，所述空气侧绕流发生体形成尖端朝向所述空气入口的圆锥球部。
[0009]优选地，所述绕流发生装置还包括连接于所述混合器主管的内壁的固定杆、连接于所述固定杆的固定套以及设置在所述固定套中的支架，所述支架的上部通过第一上下伸缩驱动装置连接所述氧气侧绕流发生体，所述支架的下部通过第二上下伸缩驱动装置连接所述空气侧绕流发生体，所述氧气侧绕流发生体的下部容纳在所述固定套中，所述空气侧绕流发生体的上部容纳在所述固定套中。
[0010]优选地，所述绕流发生装置还包括设置在所述氧气侧绕流发生体的下部与所述固定套的内壁之间的第一密封环以及设置在所述空气侧绕流发生体的上部与所述固定套的内壁之间的第二密封环。
[0011]优选地，所述第一上下伸缩驱动装置和第二上下伸缩驱动装置分别为液压缸。
[0012]优选地，所述氧气输送管的内部在靠近所述氧气出口设置有旋流片。
[0013]优选地，所述氧气输送管包括贯通所述混合器主管的侧壁的水平管段和连接所述水平管段的弯折管段，所述弯折管段位于所述混合器主管内部且所述弯折管段的下端口为所述氧气出口。
[0014]此外，本专利技术还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：通过调节所述空气侧绕流发生体的竖向位移控制空气入口的空气喷入流速，通过调节所述氧气侧绕流发生体的竖向位移以控制所述氧气出口的氧气喷出流速。
[0015]优选地，所述控制方法包括步骤：
[0016]a、获取目标氧气浓度C和目标空气流量Q
air
，
[0017]b、根据从混合气出口喷出的混合气体的氧气浓度C和从空气入口进入的空气流量Q
air
按如下公式计算氧气输送管的氧气流量Q
O2
的目标值：
[0018][0019]其中C的取值范围为0.23～0.31；
[0020]c、按如下公式计算氧气流量调整系数k1、k2：
[0021]k1＝Q
air
/Q
air,0
，
[0022]其中，Qair Qair,0分别是目标空气流量和初始空气流量；Qo2 Qo2,0分别为目标氧气流量和初始氧气流量；
[0023]d、判断空气流量和氧气流量的波动(相对初始流量)是否过大(超过阈值)，即如下公式是否成立，若是，转步骤i，若否转步骤e：
[0024][0025]其中，α1为空气波动阈值、α2为氧气波动阈值、α3为空氧比值波动阈值，范围为1.1～1.4；
[0026]e、计算x1和x2；
[0027]x1＝(L0‑
L)/tan α，x2＝Z
‑
Z0[0028]其中，α为空气侧钝体半锥角，L0为初始工况时氧气侧绕流发生体距离混合器主管内壁的水平距离；L为调整后氧气侧绕流发生体距离混合器主管内壁的水平距离，Z0为初始工位时，氧气侧绕流发生体的半圆球部的球心距离氧气出口的竖直距离，Z为氧气侧绕流发生体向上移动过x2时氧气侧绕流发生体距离混合器主管内壁的水平距离；
[0029]f、将空气侧绕流发生体向下移动x1，将氧气侧绕流发生体向上移动x2；
[0030]g、调整混合器主管内的空气和氧气流量至目标值Q
air
和Q
O2
；
[0031]h、重设，使L0＝L0‑
x1tan α、Z0＝Z0‑
x2、Q
air,0
＝Q
air
、跳转至步骤j；
[0032]i、调整混合器主管内的空气和氧气流量至目标值Q
air
和Q
O2
；
[0033]j、判断目标C和Q
air
是否有新变化，若是，转步骤a，若否，转步骤k；
[0034]k、控制方法结束。
[0035]优选地，在所述步骤a中，C在0.23～0.31范围内取值。
[0036]优选地，在所述步骤d中，α1、α2和α3各自的取值均为1.1～1.4。
[0037]优选地，在所述步骤e中，按下式计算L，在所述步骤e中，按下式计算Z，Δ＝b2‑
4ac，a＝1，c＝
‑
1，其中，r为氧气输送管的半径，l为氧气输送管的出口边缘到半圆本文档来自技高网...

【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、氧气输送管以及绕流发生装置，所述混合器主管的下端开设有空气入口，所述混合器主管的上端开设有混合气出口，所述氧气输送管贯通所述混合器主管的侧壁，所述氧气输送管的氧气入口位于所述混合器主管的外部，所述氧气输送管的氧气出口位于所述混合器主管的内部并且朝向所述空气入口，所述绕流发生装置设置在所述混合器主管内部并且位于所述空气入口与所述氧气出口之间，所述绕流发生装置包括各自能够独立上下移动的氧气侧绕流发生体和位于所述氧气侧绕流发生体下方的空气侧绕流发生体，所述氧气侧绕流发生体的上端形成凸面朝向所述氧气出口的半圆球部，所述空气侧绕流发生体形成尖端朝向所述空气入口的圆锥球部。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，所述绕流发生装置还包括连接于所述混合器主管的内壁的固定杆、连接于所述固定杆的固定套以及设置在所述固定套中的支架，所述支架的上部通过第一上下伸缩驱动装置连接所述氧气侧绕流发生体，所述支架的下部通过第二上下伸缩驱动装置连接所述空气侧绕流发生体，所述氧气侧绕流发生体的下部容纳在所述固定套中，所述空气侧绕流发生体的上部容纳在所述固定套中。3.根据权利要求2所述的富氧点火用空氧混合器，其特征在于，所述绕流发生装置还包括设置在所述氧气侧绕流发生体的下部与所述固定套的内壁之间的第一密封环以及设置在所述空气侧绕流发生体的上部与所述固定套的内壁之间的第二密封环。4.根据权利要求2所述的富氧点火用空氧混合器，其特征在于，所述第一上下伸缩驱动装置和第二上下伸缩驱动装置分别为液压缸。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，所述氧气输送管的内部在靠近所述氧气出口设置有旋流片。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，所述氧气输送管包括贯通所述混合器主管的侧壁的水平管段和连接所述水平管段的弯折管段，所述弯折管段位于所述混合器主管内部且所述弯折管段的下端口为所述氧气出口。7.一种富氧点火用空氧混合器的控制方法，其特征在于，采用根据权利要求1至6中任意一项所述的富氧点火用空氧混合器，所述控制方法包括：通过调节所述空气侧绕流发生体的竖向位移控制空气入口的空气喷入流速，通过调节所述氧气侧绕流发生体的竖向位移以控制所述氧气出口的氧气喷出流速。8.根据权利要求7所述的富氧点火用空氧混合器的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括步骤：a、获取目标氧气浓度C和目标空气流量Q
air
，b、根据从混合气出口喷出的混合气体的氧气浓度C和从空气入口进入的空气流量Q
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘前，何璐瑶，周浩宇，
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：