CN107186217B - 一种钨粉还原设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钨粉还原设备，包括主加热***、汇流***、还原炉及智能电器控制柜；主加热***包括氢气加热器、蒸汽加热器及混合罐，氢气加热器与蒸汽加热器分别通过第一管道和第二管道与混合罐连通；汇流***包括汇流管及分流单元，汇流管与混合罐通过第三管道连通；汇流管上至少设有一个分流单元，分流单元包括分流管、辅加热器、孔板流量计以及差压变送器，辅加热器与汇流管通过分流管连通、与还原炉通过导气管连通；电磁阀、孔板流量计以及差压变送器均与智能电器控制柜电连接；其可对工艺气体氢气与蒸汽的流量进行精确的控制，并多次加热保温，提供了适宜气氛条件，使制备的钨粉颗粒均匀、粗大，明显提高制备钨粉的质量。

Description

一种钨粉还原设备及其控制方法

技术领域

本发明涉及钨粉还原领域，更具体地，涉及一种钨粉还原设备及其控制方法。

背景技术

钨是稀有高熔点金属，可提高钢的高温硬度，其用途十分广泛，涉及矿山、冶金、机械、建筑、交通、电子、化工、轻工、纺织、军工、航天、科技、各个工业领域，钨粉的性能(如纯度、粒度、粒度组成等)主要取决于还原工艺，影响还原速度的主要工艺参数是还原温度、烧舟中氧化钨的装载量、烧舟移动速度、氢气流速及氢气中水分含量等；目前国内在制备中粗、超粗颗粒钨粉中，必须具备高温、高露点两个条件，第一条件比较容易实现，而现有设备对于高露点的稳定调节和精确控制方面能力还是不足的、还原制备的钨粉纯度低、粒度不均匀。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种钨粉还原设备及其控制方法，可对工艺气体氢气与蒸汽的流量进行精确的控制，并通过多次对工艺气体的加热保温，以达到利于钨粉还原的适宜气氛条件，明显提高制备钨粉的质量，并且可对蒸汽供给进行单独调控，有效控制蒸汽流量，保证制备的钨粉颗粒均匀、粗大。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种钨粉还原设备，包括主加热***、汇流***、还原炉以及智能电器控制柜；所述主加热***包括氢气加热器、蒸汽加热器以及混合罐，所述氢气加热器与所述混合罐通过第一管道连通，所述蒸汽加热器与所述混合罐通过第二管道连通，且在所述第二管道上沿输送方向依次设有电磁阀与第一孔板流量计；所述汇流***包括汇流管及与所述汇流管连通的分流单元，所述汇流管与所述混合罐通过第三管道连通；所述分流单元包括分流管、辅加热器以及差压变送器，所述辅加热器与所述汇流管通过所述分流管连通，所述辅加热器与所述还原炉通过导气管连通；所述电磁阀、所述第一孔板流量计以及所述差压变送器均与所述智能电器控制柜电连接。

在本发明较佳的技术方案中，还包括供气***，所述供气***包括去离子水箱、蒸汽锅炉以及氢气罐，所述去离子水箱与所述蒸汽锅炉通过输液管连通，所述蒸汽锅炉与所述蒸汽加热器通过第二输气管连通；所述氢气罐与所述氢气加热器通过第一输气管连通。

在本发明较佳的技术方案中，在所述分流管上沿输送方向依次设有气动阀及孔板流量计，所述孔板流量计与所述差压变送器通过气管连通，且所述气动阀以及所述孔板流量计均与所述智能电器控制柜电连接。

在本发明较佳的技术方案中，所述分流单元还包括分支管，所述分支管一端连通于所述气动阀与所述孔板流量计之间的分流管上，另一端与氮气管连通，且所述分支管上设有截止阀。

在本发明较佳的技术方案中，所述分流管上还设有上截止阀和下截止阀，所述上截止阀位于所述孔板流量计与出气口之间，所述下截止阀位于所述气动阀与进气口之间。

在本发明较佳的技术方案中，所述汇流***共包括15个分流单元，每个所述分流单元的分流管的一端与所述氮气管连接，另一端与所述辅加热器连接，所述辅加热器与所述还原炉通过导气管连通。

在本发明较佳的技术方案中，所述智能电器控制柜上设有显示屏。

本发明还提供了一种钨粉还原设备的控制方法，包括一下步骤：

S1，将去离子水从去离子水箱输送至蒸汽锅炉进行加热蒸发，将形成的蒸汽沿第一输气管送至蒸汽加热器中；同时，将氢气从氢气罐输送至氢气加热器；

S2，将加热后的氢气和蒸汽分别沿着第一管道和第二管道输送至混合罐进行混合；

S3，将混合后的气体从混合罐送至汇流管，然后再分流至分流单元，进入辅加热器；

S4，混合气体经过辅加热器后沿着导气管进入还原炉中，还原钨粉。

进一步地，在S2步骤中，第一孔板流量计检测并将数据传至智能电器控制柜，所述智能电器控制柜控制电磁阀调节蒸汽流量，进而控制进入混合罐中的蒸汽量。

进一步地，在S3步骤中，汇流***共包括15个分流单元，且15个分流单元同步运作；混合气体经过分流管上的孔板流量计与差压变送器后，智能电器控制柜接收测量数据并控制上截止阀和下截止阀来调节混合气体流量大小。

本发明的有益效果为：

本发明提供的钨粉还原设备及其控制方法，可以通过主加热***对工艺气体氢气和蒸汽进行第一次加热并且混合，而后混合气体进入汇流***，分至多个分流单元同时运作，大大提高了工作效率；通过分流单元中的孔板流量计与差压变送器配合作用下，精确控制工艺气体的流量，以达有效控制还原炉内部示意钨粉还原的气氛条件，并且在输送蒸汽的管道上设置了孔板流量计与电磁阀配合使用的检测、控制调节步骤，可根据所需制备钨粉粒度要求进行自动调节控制蒸汽含量，实现制备粒度均匀、粗大、正态分布良好的钨粉。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的钨粉还原设备的俯视图；

图2是本发明具体实施方式提供的钨粉还原设备的侧视图；

图3是本发明具体实施方式提供的主加热***的结构示意图；

图4是本发明具体实施方式提供的汇流***的结构示意图；

图5是本发明具体实施方式提供的分流单元的结构示意图。

图中：

1、供气***；11、去离子水箱；12、输液管；13、蒸汽锅炉；14、第二输气管；15、氢气罐；16、第一输气管；17、第三管道；18、氮气罐；19、氮气管；2、主加热***；21、蒸汽加热器；22、氢气加热器；23、第一管道；24、第二管道；25、电磁阀；26、第一孔板流量计；27、混合罐；3、汇流***；31、分流单元；310、分流管；311、下截止阀；312、气动阀；313、孔板流量计；314、差压变送器；315、上截止阀；316、辅加热器；317、导气管；4、还原炉；5、智能电器控制柜。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1、图2所示，本发明公开了一种钨粉还原设备，包括主加热***2、汇流***3、还原炉4以及智能电器控制柜5；如图3所示，所述主加热***2包括氢气加热器22、蒸汽加热器21以及混合罐27，所述氢气加热器22与所述混合罐27通过第一管道23连通，所述蒸汽加热器21与所述混合罐27通过第二管道24连通，且在所述第二管道24上沿输送方向依次设有电磁阀25与第一孔板流量计26；如图4、图5所示，所述汇流***3包括汇流管32及与所述汇流管32连通的分流单元31，所述汇流管32与所述混合罐27通过第三管道17连通；所述分流单元31包括分流管310、辅加热器316以及差压变送器314，所述辅加热器316与所述汇流管32通过所述分流管310连通，所述辅加热器316与所述还原炉4通过导气管317连通；所述电磁阀25、所述第一孔板流量计26以及所述差压变送器314均与所述智能电器控制柜5电连接；所述主加热***分别对氢气和蒸汽进行第一次的加热，汇流***则将混合气体分至分流单元进行检测与控制并且进行再一次加热，再次解热后的混合气体进入还原炉进行钨粉还原。

上述的钨粉还原设备，氢气和蒸汽分别进入所述氢气加热器22和所述蒸汽加热器21中进行第一次加热，加热后的两种气体进入混合罐27混合形成工艺气体，而后工艺气体输送至所述汇流***3，经所述汇流***3分至所述分流单元31，进入所述分流单元31沿着所述分流管310输送至所述辅加热器316，所述辅加热器316对工艺气体进行再次加热，将输送过程中散失的热量补回，保证进入所述还原炉4中的工艺气体是符合高温条件的，最后在所述还原炉4与工艺气体的相互作用下进行钨粉还原。

更具体的，如图3所示，蒸汽从所述蒸汽加热器21输送至所述混合罐27时被所述第二管道24上的第一孔板流量计26检测到其通过流量；所述智能电器控制柜5接收的数据显示通过蒸汽流量不足时，控制所述电磁阀25增大开口，从而加大蒸汽流量；当所述智能电器控制柜5接收的数据显示通过蒸汽流量过大时，控制所述电磁阀25缩小开口，从而减小蒸汽流量；实现对进入所述混合罐27中的蒸汽流量大小的自动控制，准备输送适量的蒸汽，提供了适宜的钨粉还原气氛环境。

在本发明较佳的实施方案中，还包括供气***1，所述供气***1包括去离子水箱11、蒸汽锅炉13以及氢气罐15，所述去离子水箱11与所述蒸汽锅炉13通过输液管12连通，所述蒸汽锅炉13与所述蒸汽加热器21通过第二输气管14连通；所述氢气罐15与所述氢气加热器22通过第一输气管16；所述供气***1是提供工艺气体的首要条件，其中氢气由氢气罐15直接提供，而蒸汽则是需要通过所述蒸汽锅炉13的蒸发作用形成，再有在给蒸汽提供的水必须是去离子水，避免应水中的其他杂质离子对钨粉还原过程造成不良影响、生产出含杂质的钨粉。

在本发明较佳的实施方案中，如图5所示，在所述分流管310上沿输送方向依次设有气动阀312及孔板流量计313，所述孔板流量计313与所述差压变送器314通过气管319连通，且所述气动阀312以及所述孔板流量计313均与所述智能电器控制柜5电连接；所述孔板流量计313与所述差压变送器314的配合使用，对进入所述分流单元31的混合气体进行检测，而所述智能电器控制柜5根据检测数据控制所述气动阀312调节工艺气体流量，准确控制进入所述还原炉4的工艺气体、保证适宜钨粉还原的气氛条件。

在本发明较佳的实施方案中，所述分流单元31还包括分支管318，所述分支管318一端连通于所述气动阀312与所述孔板流量计313之间的分流管310上，另一端与氮气管19连通，且所述分支管318上设有截止阀，所述氮气管19与氮气罐18连通，在所述钨粉还原设备启动时，首先要进行的就是打开所述截止阀，通入大量氮气，将设备里面的气体排空，避免停机后进入设备的空气在再启动时对还原过程造成不良影响。

在本发明较佳的实施方案中，所述分流管310上还设有上截止阀315和下截止阀311，所述上截止阀315位于所述孔板流量计313与出气口之间，所述下截止阀311位于所述气动阀312与进气口之间，所述上截止阀315与所述下截止阀311可方便控制经过所述分流管310的工艺气体流量，保证进入所述还原炉4内的气体适宜钨粉还原过程，提高还原率、生产率。

在本发明较佳的实施方案中，所述汇流***3共包括15个分流单元，每个所述分流单元31的分流管310的一端与所述氮气管19连接，另一端与所述辅加热器316连接，所述辅加热器316与所述还原炉4通过导气管317连通；多个所述分流单元31同时工作，可明显提高输送效率，并且每个所述分流单元31各自包含所述孔板流量计313与所述差压变送器314，可根据每个所述分流单元31的实际情况进行相对应的调控，保证了进入所述还原炉内4的气体适宜钨粉还原过程。

在本发明较佳的实施方案中，所述智能电器控制柜5上设有显示屏，所述智能电器控制柜5可将检测效果显示在所述显示屏上，清楚明了地反映了所述分流单元31中的工艺气体流量。

本发明还提供一种钨粉还原设备的控制方法，包括以下步骤：

S1，将去离子水从去离子水箱11输送至蒸汽锅炉13进行加热蒸发，将形成的蒸汽沿第一输气管16送至蒸汽加热器21中；同时，将氢气从氢气罐15输送至氢气加热器22；

S2，将加热后的氢气和蒸汽分别沿着第一管道输23和第二管道24输送至混合罐27进行混合；

S3，将混合后的气体从混合罐27送至汇流管32，然后再分流至分流单元31，进入辅加热器316；

S4，混合气体经过辅加热器316后沿着导气管317进入还原炉4中，还原钨粉。

进一步地，在S2步骤中，第一孔板流量计26检测并将数据传至智能电器控制柜5，所述智能电器控制柜5控制电磁阀25调节蒸汽流量，进而控制进入混合罐27中的蒸汽量。

进一步地，在S3步骤中，汇流***3共包括15个分流单元31，且15个分流单元31同步运作；混合气体经过分流管310上的孔板流量计313与差压变送器314后，智能电器控制柜5接收测量数据并控制上截止阀315和下截止阀311来调节混合气体流量大小。

本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种钨粉还原设备，其特征在于：包括供气***（1）、主加热***（2）、汇流***（3）、还原炉（4）以及智能电器控制柜（5）；

所述主加热***（2）包括氢气加热器（22）、蒸汽加热器（21）以及混合罐（27），所述氢气加热器（22）与所述混合罐（27）通过第一管道（23）连通，所述蒸汽加热器（21）与所述混合罐（27）通过第二管道（24）连通，且在所述第二管道（24）上沿输送方向依次设有电磁阀（25）与第一孔板流量计（26）；

所述汇流***（3）包括汇流管（32）及与所述汇流管（32）连通的分流单元（31），所述汇流管（32）与所述混合罐（27）通过第三管道（17）连通；

所述分流单元（31）包括分流管（310）、辅加热器（316）以及差压变送器（314），所述辅加热器（316）与所述汇流管（32）通过所述分流管（310）连通，所述辅加热器（316）与所述还原炉（4）通过导气管（317）连通；

所述电磁阀（25）、所述第一孔板流量计（26）以及所述差压变送器（314）均与所述智能电器控制柜（5）电连接；

所述供气***（1）包括去离子水箱（11）、蒸汽锅炉（13）以及氢气罐（15），所述去离子水箱（11）与所述蒸汽锅炉（13）通过输液管（12）连通，所述蒸汽锅炉（13）与所述蒸汽加热器（21）通过第二输气管（14）连通；所述氢气罐（15）与所述氢气加热器（22）通过第一输气管（16）连通。

2.根据权利要求1所述的钨粉还原设备，其特征在于：

在所述分流管（310）上沿输送方向依次设有气动阀（312）及孔板流量计（313），所述孔板流量计（313）与所述差压变送器（314）通过气管（319）连通，且所述气动阀（312）以及所述孔板流量计（313）均与所述智能电器控制柜（5）电连接。

3.根据权利要求2所述的钨粉还原设备，其特征在于：

所述分流单元（31）还包括分支管（318），所述分支管（318）一端连通于所述气动阀（312）与所述孔板流量计（313）之间的分流管（310）上，另一端与氮气管（19）连通，且所述分支管（318）上设有截止阀。

4.根据权利要求2所述的钨粉还原设备，其特征在于：

所述分流管（310）上还设有上截止阀（315）和下截止阀（311），所述上截止阀（315）位于所述孔板流量计（313）与出气口之间，所述下截止阀（311）位于所述气动阀（312）与进气口之间。

5.根据权利要求3所述的钨粉还原设备，其特征在于：

所述汇流***（3）共包括15个分流单元（31），每个所述分流单元（31）的分流管（310）的一端与所述氮气管（19）连接，另一端与所述辅加热器（316）连接，所述辅加热器（316）与所述还原炉（4）通过导气管（317）连通。

6.根据权利要求1所述的钨粉还原设备，其特征在于：

所述智能电器控制柜（5）上设有显示屏。

7.一种用于权利要求1至6任一项所述的一种钨粉还原设备的控制方法，其特征在于：

S1，将去离子水从去离子水箱（11）输送至蒸汽锅炉（13）进行加热蒸发，将形成的蒸汽沿第一输气管（16）送至蒸汽加热器（21）中；同时，将氢气从氢气罐（15）输送至氢气加热器（22）；

S2，将加热后的氢气和蒸汽分别沿着第一管道（23）和第二管道（24）输送至混合罐（27）进行混合；

S3，将混合后的气体从混合罐（27）送至汇流管（32），然后再分流至分流单元（31），进入辅加热器（316）；

S4，混合气体经过辅加热器（316）后沿着导气管（317）进入还原炉（4）中，还原钨粉。

8.根据权利要求7所述的一种钨粉还原设备的控制方法，其特征在于：

在S2步骤中，第一孔板流量计（26）检测并将数据传至智能电器控制柜（5），所述智能电器控制柜（5）控制电磁阀（25）调节蒸汽流量，进而控制进入混合罐（27）中的蒸汽量。

9.根据权利要求7所述的一种钨粉还原设备的控制方法，其特征在于：

在S3步骤中，汇流***（3）共包括15个分流单元（31），且15个分流单元（31）同步运作；混合气体经过分流管（310）上的孔板流量计（313）与差压变送器（314）后，智能电器控制柜（5）接收测量数据并控制上截止阀（315）和下截止阀（311）来调节混合气体流量大小。

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