申请/专利权人：山西新泰钢铁有限公司

申请日：2019-08-05

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN110331245B

主分类号：C21B5/00

分类号：C21B5/00;C21B7/24

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2019.11.08#实质审查的生效;2019.10.15#公开

摘要：本发明涉及高炉富氧炼铁生产领域，为高炉铁口富氧装置；包括主机、分析和氧枪三个系统，主机系统包括混气包，混气包与压缩空气入口及氧气入口相连接，分析系统包括氧分析仪、取样和测温装置，氧分析仪的氧化锆探头伸至取样装置内，取样装置通过取样管与混气包连接；测温装置包括探头在炉口的第一测温热电偶和探头在高炉内的第二测温热电偶，氧枪系统包括炉口内的氧枪头和进气管，进气管的一端通过快速接头与氧枪头相连接，另一端与混气包上的出气管相连接；本系统有效提高高炉铁口富氧的精准性供氧和调节，保证铁水在生产的中保持正常的需氧量，通过测温装置达到对铁水出炉的有效判断，进一步提高生产的精准化控制，进而提高了产品的质量。

主权项：1.高炉铁口富氧装置，其特征在于，包括主机系统、分析系统和氧枪系统，所述的主机系统包括混气包（11），所述混气包（11）通过空气管道（3）与压缩空气入口（1）相连接，同时所述混气包（11）通过氧气管道（4）与氧气入口（2）相连接，所述的空气管道（3）上设置有空气流量调节阀（9），所述的氧气管道（4）上设置有氧气流量调节阀（10）；所述的混气包（11）上连接有出气管（14）；所述的分析系统包括氧分析仪（21）、取样装置（17）和测温装置，所述氧分析仪（21）通过连接线路（20）连接有氧化锆探头（19），所述的氧化锆探头（19）伸至所述取样装置（17）内，所述的取样装置（17）通过取样管（15）与所述的混气包（11）相连接；所述的取样装置（17）上设置有取样排气阀（18）；所述的测温装置包括第一测温热电偶（22）和第二测温热电偶（23），所述的第二测温热电偶（23）的探头设置在高炉（30）内，所述第一测温热电偶（22）的探头设置在高炉（30）的炉口处；所述的氧枪系统包括设置在高炉（30）炉口内的氧枪头（24）和进气管（25），所述的进气管（25）的一端通过快速接头（29）与所述氧枪头（24）相连接，所述进气管（25）的另一端与所述出气管（14）相连接；所述的空气管道（3）上设置有空气压力调节阀（5）和空气压力表（7）；所述的氧气管道（4）上设置有氧气压力调节阀（6）和氧气压力表（8）；所述的取样管（15）上设置有取样流量控制阀（16）；所述的混气包（11）上设置有气包压力表（12）；所述的出气管（14）上设置有出气压力调节阀（13）；将混合气体先行引出混气包（11）进入常压的取样装置（17），取样排气阀（18）使得进入取样装置（17）内的混合气体一直以流动的方式经过氧化锆探头（19），实时测定混气包（11）进入氧枪系统气体的含氧量；配合空气压力调节阀（5）和氧气压力调节阀（6）根据炉内铁的生产情况对进气量进行调节，始终保持最佳的富氧量；通过测温装置测定温度来判断铁水的高度，进而判断铁水出炉的时机，而当铁水达到出炉条件时，通过快速接头（29）将氧枪头（24）和进气管（25）快速断开，对主机系统进行有效保护。

全文数据：高炉铁口富氧装置技术领域本发明涉及高炉富氧炼铁生产技术领域，尤其是一种高炉铁口富氧装置。背景技术高炉富氧是在高炉大气鼓风中加入工业氧，以提高鼓风含氧浓度，强化风口区燃料燃烧，从而提高生铁产量，它是一种高炉强化冶炼技术。富氧鼓风后，氮含量相对降低，生成煤气中还原剂CO浓度增高，尤其喷吹含HC比高的燃料时，煤气中H2含量增加，有利于高炉间接还原的发展，减少焦炭消耗。鼓风中每增加1%氧，焦比降低O.5%左右，但若鼓风含氧过高，由于吨铁风量减少，当风温不变时，鼓风带入炉内热量减少，又不利于降低焦比。所以氧含量对于生产的影响很大。而目前由于开炉过程中，炉况存在不同阶段，空气中的富氧量对炼铁过程存在影响，而现有设备无法对富氧量进行分析和控制，高炉开炉铁口富氧的实施还在逐步探索和实践中。另一方面，由于要在高炉的热风中加入氧气，若制氧设备的氧气出口接在高炉的一圈热风进口前的总管上，则氧气进口与高炉的各个热风口的间距远近差别很大，很难保证氧气混合均匀随热风进入高炉每个进口；若在高炉的一圈热风进口的每个喷口管上均接一个氧气进口，这样虽然氧气能够混合均匀进入高炉的每一个热风口，但安装、使用麻烦，且控制成本高，不便于使用。发明内容本发明克服现有技术存在的不足，提供一种高炉铁口富氧装置，目的是提高在送氧过程中空气中氧含量均匀性以及富氧率监测、出铁判断的准确性，进而提高出铁的质量要求。本发明是通过如下技术方案实现的。高炉铁口富氧装置，包括主机系统、分析系统和氧枪系统，所述的主机系统包括混气包，所述混气包通过空气管道与压缩空气入口相连接，同时所述混气包通过氧气管道与氧气入口相连接，所述的空气管道上设置有空气流量调节阀，所述的氧气管道上设置有氧气流量调节阀；所述的混气包上连接有出气管；所述的分析系统包括氧分析仪、取样装置和测温装置，所述氧分析仪通过连接线路连接有氧化锆探头，所述的氧化锆探头伸至所述取样装置内，所述的取样装置通过取样管与所述的混气包相连接；所述的取样装置上设置有取样排气阀；所述的测温装置包括第一测温热电偶和第二测温热电偶，所述的第二测温热电偶的探头设置在高炉内，所述第一测温热电偶的探头设置在高炉的炉口处；所述的氧枪系统包括设置在高炉炉口内的氧枪头和进气管，所述的进气管的一端通过快速接头与所述氧枪头相连接，所述进气管的另一端与所述出气管相连接。进一步优选的，所述的空气管道上设置有空气压力调节阀和空气压力表。进一步优选的，所述的氧气管道上设置有氧气压力调节阀和氧气压力表。进一步优选的，所述的取样管上设置有取样流量控制阀。进一步优选的，所述的混气包上设置有气包压力表。进一步优选的，所述的出气管上设置有出气压力调节阀。进一步优选的，所述的第一测温热电偶和第二测温热电偶分别连接在热电偶温度显示仪器上。进一步优选的，所述的进气管具有一支管，所述支管与所述出气管相连接，所述支管上设置有进气阀门，所述进气管远离氧枪头的一端连接有观察镜，所述观察镜与进气管的连接处设置有观察镜阀门。本发明相对于现有技术所产生的有益效果为。1）本系统通过使用混气包在进气前先将氧气与空气充分混合均匀，再将其送入氧枪，有效提高进入高炉中气体含氧的均匀性。2）本系统设置的分析系统，通过将混合气体先行引出压力较大的混气包进入常压的取样装置，可有效避免高压对氧分析仪连接的氧化锆探头的破坏，在取样装置上设置排气阀，使得进入取样装置内的混合气体一直以流动的方式经过氧化锆探头，实时测定混气包进入氧枪系统气体的含氧量，可有效提高测定的实时性和准确率，解决了过去氧含量靠经验判断无法检测的问题，配合控制阀，可以根据炉内铁的生产情况对进气量进行调节，始终保持最佳的富氧量。3）本系统通过测温装置，可以测定温度来判断铁水的高度，进而准确判断铁水出炉的时机，而当铁水达到出炉条件时，可以通过快速接头将氧枪头和进气管快速断开，对主机系统进行有效保护。本系统有效提高整个高炉铁口富氧的精准性供氧和调节，保证铁水在生产的过程中保持正常的需氧量，同时通过测温装置达到对铁水出炉的有效判断，进一步提高了生产的精准化控制，进而提高了产品的质量。附图说明图1是本发明实施例所述高炉铁口富氧装置的结构示意图。图中，1为压缩空气入口，2为氧气入口，3为空气管道，4为氧气管道，5为空气压力调节阀，6为氧气压力调节阀，7为空气压力表，8为氧气压力表，9为空气流量调节阀，10为氧气流量调节阀，11为混气包，12为气包压力表，13为出气压力调节阀，14为出气管，15为取样管，16为取样流量控制阀，17为取样装置，18为取样排气阀，19为氧化锆探头，20为连接线路，21为氧分析仪，22为第一测温热电偶，23为第二测温热电偶，24为氧枪头，25为进气管，26为观察镜阀门，27为观察镜，28为进气阀门，29为快速接头，30为高炉，31为支管，32为热电偶温度显示仪。具体实施方式为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。如图1所示是高炉铁口富氧装置，该系统独立安装，为高炉铁水出炉提供富氧的混合气以及实时监测炉内需氧的情况，同时判断铁水出炉时机，本系统包括主机系统、分析系统和氧枪系统，主机系统包括混气包11，混气包11通过空气管道3与压缩空气入口1相连接，同时所述混气包11通过氧气管道4与氧气入口2相连接，空气管道3上设置有空气流量调节阀9、空气压力调节阀5和空气压力表7；氧气管道4上设置有氧气流量调节阀10、氧气压力调节阀6和氧气压力表8；混气包11上连接有出气管14，出气管14上设置有出气压力调节阀13，同时，混气包11上设置有气包压力表12。分析系统包括氧分析仪21、取样装置17和测温装置，取样装置17可以为任何可容纳混合气的容器，可为玻璃材质或其它耐高温抗氧化的材质，氧分析仪21通过连接线路20连接有外置的氧化锆探头19，氧化锆探头19伸至取样装置17内，取样装置17通过取样管15与混气包11相连接，用于通过取样管15使混合气体进入到取样装置17内；取样管15上设置有取样流量控制阀16，取样装置17下端设置有取样排气阀18，这样使得进入取样装置17内的混合气体为流动气体，在取样时，取样流量控制阀16处于小流量状态，取样排气阀18为常开，混合气体不断的流过氧化锆探头19上，进而对流经的混合气体中的含氧量进行实时监测，这也就同时可以了解高炉内进入的气体中的含氧量。根据含氧量通过调节出气压力调节阀13来控制气包内的压力，通过空气流量调节阀9和氧气流量调节阀10来调节混气包11内的气体的氧含量；由于氧化锆探头19监测环境压力一般不能超过50Kpa，如压力太大会造成氧化锆探头19的损坏，所以本系统通过将混合气体先行引出压力较大的混气包11进入常压的取样装置17，可有效避免高压对氧分析仪21连接的氧化锆探头19的破坏。测温装置包括第一测温热电偶22和第二测温热电偶23，第一测温热电偶22和第二测温热电偶23分别连接在热电偶温度显示仪32上，用于监测炉内的温度。第二测温热电偶23的探头设置在高炉30内，第一测温热电偶22的探头设置在高炉30的炉口处；氧枪系统包括设置在高炉30炉口内的氧枪头24和进气管25，之前所述的第一测温热电偶22和第二测温热电偶23可以分别固定绑在氧枪头24的上下两个部位，随氧枪头24进入高炉，安装在氧枪头24上的第二测温热电偶23位于第一测温热电偶22的下部，通过第二测温热电偶23来判断炉内铁液面的高度，通过第一测温热电偶22来判断铁液出炉的时机。进气管25的一端通过快速接头29与氧枪头24相连接，进气管25具有一支管31，支管31与出气管14相连接，所述支管31上设置有进气阀门28，进气管25远离氧枪头24的一端连接有观察镜27，观察镜27与进气管25的连接处设置有观察镜阀门26。当铁液面到达铁口高度时，第二测温热电偶23将测得很高的温度且在快速上升，当温度上升到1000℃时，第二测温热电偶23会损坏，此时说明炉缸内铁液面已经达到第二测温热电偶23的高度，此时可根据炉况来控制氧枪富氧量，此时第一测温热电偶22的温度也在不断升高，通过温度的变化来判断铁口的深度及第一次出铁时间，当第一测温热电偶22损坏时，温度达到一定数值且可以出铁，此时，将进气管25与氧枪头24通过快速接头29快速脱开，此时铁液将顺着氧枪头24流出，来达到顺利开炉的目的。本系统通过使用混气包11在进气前先将氧气与空气充分混合均匀，再将其送入氧枪头24内，有效提高进入高炉30中气体含氧的均匀性。本系统设置的分析系统，通过将混合气体先行引出压力较大的混气包11进入常压的取样装置17，可有效避免高压对氧分析仪21连接的氧化锆探头19的破坏，在取样装置17上设置取样排气阀18和在入口设置取样流量控制阀16，使得进入取样装置17内的混合气体一直以流动的方式经过氧化锆探头19，实时测定混气包11进入氧枪系统气体的含氧量，可有效提高测定的实时性和准确率，解决了过去氧含量靠经验判断无法检测的问题，配合各处的控制阀，可以根据炉内铁的生产情况对进气量进行调节，始终保持最佳的富氧量。本系统测温装置，可以测定温度来判断铁水的高度，进而准确判断铁水出炉的时机，而当铁水达到出炉条件时，可以通过快速接头29将氧枪头24和进气管25快速断开，对主机系统进行有效保护。本系统有效提高整个高炉铁口富氧的精准性供氧和调节，保证铁水在生产的过程中保持正常的需氧量，同时通过测温装置达到对铁水出炉的有效判断，进一步提高了生产的精准化控制，进而提高了产品的质量。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

权利要求：1.高炉铁口富氧装置，其特征在于，包括主机系统、分析系统和氧枪系统，所述的主机系统包括混气包（11），所述混气包（11）通过空气管道（3）与压缩空气入口（1）相连接，同时所述混气包（11）通过氧气管道（4）与氧气入口（2）相连接，所述的空气管道（3）上设置有空气流量调节阀（9），所述的氧气管道（4）上设置有氧气流量调节阀（10）；所述的混气包（11）上连接有出气管（14）；所述的分析系统包括氧分析仪（21）、取样装置（17）和测温装置，所述氧分析仪（21）通过连接线路（20）连接有氧化锆探头（19），所述的氧化锆探头（19）伸至所述取样装置（17）内，所述的取样装置（17）通过取样管（15）与所述的混气包（11）相连接；所述的取样装置（17）上设置有取样排气阀（18）；所述的测温装置包括第一测温热电偶（22）和第二测温热电偶（23），所述的第二测温热电偶（23）的探头设置在高炉（30）内，所述第一测温热电偶（22）的探头设置在高炉（30）的炉口处；所述的氧枪系统包括设置在高炉（30）炉口内的氧枪头（24）和进气管（25），所述的进气管（25）的一端通过快速接头（29）与所述氧枪头（24）相连接，所述进气管（25）的另一端与所述出气管（14）相连接。2.根据权利要求1所述的高炉铁口富氧装置，其特征在于，所述的空气管道（3）上设置有空气压力调节阀（5）和空气压力表（7）。3.根据权利要求1所述的高炉铁口富氧装置，其特征在于，所述的氧气管道（4）上设置有氧气压力调节阀（6）和氧气压力表（8）。4.根据权利要求1所述的高炉铁口富氧装置，其特征在于，所述的取样管（15）上设置有取样流量控制阀（16）。5.根据权利要求1所述的高炉铁口富氧装置，其特征在于，所述的混气包（11）上设置有气包压力表（12）。6.根据权利要求1所述的高炉铁口富氧装置，其特征在于，所述的出气管（14）上设置有出气压力调节阀（13）。7.根据权利要求1所述的高炉铁口富氧装置，其特征在于，所述的进气管（25）具有一支管（31），所述支管（31）与所述出气管（14）相连接，所述支管（31）上设置有进气阀门（28），所述进气管（25）远离氧枪头（24）的一端连接有观察镜（27），所述观察镜（27）与进气管（25）的连接处设置有观察镜阀门（26）。8.根据权利要求1所述的高炉铁口富氧装置，其特征在于，所述的第一测温热电偶（22）和第二测温热电偶（23）连接有热电偶温度显示仪器。

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