CN117165741A - 电弧炉水平加料燃氧枪***及燃氧枪控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供电弧炉水平加料燃氧枪***及燃氧枪控制方法，电弧炉水平加料燃氧枪***包括水平连续加料装置和电弧炉燃氧枪高温气流引导装置，水平连续加料装置的废钢加热管道与电弧炉内部连通，废钢加热管道上设置有电弧炉燃氧枪高温气流引导装置的燃氧枪组和传感器，传感器和燃氧枪组的控制阀组分别与控制器相连。本发明的有益效果是本方案通过用燃氧枪引导电弧炉高温气流方向使其可以向水平加料通道的下方运动从而加热底部的废钢，有效的利用了电弧炉内的高温气流增加了能源的利用率。在此基础上，通过合理优化废钢加热管道间的结构与燃氧枪的排布，使热能进一步被有效利用，有效加快了气流速度，增加热气流穿过废钢空隙的能力，提高热传递效率。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢领域，更具体地说涉及一种电弧炉水平加料燃氧枪***及燃氧枪控制方法。
背景技术
在电弧炼钢中采用水平连续加料装置进行废钢进料，以此将废钢投入电弧炉中进行炼钢生产。现有加料装置多为无法利用电弧炉内的高温气体对废钢进行预热的结构，此类装置不利于能源的利用。在此基础上，还有一部分加料装置通过水平加料装置末端安装的除尘风机引导电弧炉内部的高温气流，流过水平加料通道。利用引导的高温气流与废钢接触，加热了废钢，实现电弧炉内的气体对废钢进行预加热的功能。但除尘风机由于废钢的阻力和高温烟气沿通道的上部运动的特性，降低了高温燃气和废钢的传热效率，导致此类装置依然存在废钢预热效率低和废钢升温低等问题，不利于生产制造。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种电弧炉水平加料燃氧枪***及燃氧枪控制方法。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
电弧炉水平加料燃氧枪***，包括水平连续加料装置和电弧炉燃氧枪高温气流引导装置，水平连续加料装置的废钢加热管道与电弧炉内部连通，废钢加热管道上设置有电弧炉燃氧枪高温气流引导装置的燃氧枪组和传感器，传感器和燃氧枪组的控制阀组分别与控制器相连。
水平连续加料装置包括输送废钢底座和烟道，输送废钢底座和烟道密封连接形成废钢加热管道，烟道上设置有燃氧枪组。
烟道由第一烟道部、第二烟道部、第三烟道部、第四烟道部和第五烟道部依次连接组成，第一烟道部与电弧炉连接，第五烟道部与废钢进料口相连接，第二烟道部、第三烟道部和第四烟道部结构相同组成中央烟道，中央烟道上设有燃氧枪组。
第二烟道部、第三烟道部和第四烟的烟道截面为弧形结构，燃氧枪组设置在弧形截面的顶部中央位置。
第一烟道部和第五烟道部为端部烟道结构，端部烟道结构包括平行管段和锥形管段，平行管段的烟道截面为弧形结构，平行管段的弧形半径大于中央烟道的弧形半径，锥形管段的两端半径分别与平行管段的弧形半径和中央烟道的弧形半径相匹配。
燃氧枪组的各燃氧枪等距设置在中央烟道上。
第五烟道部端部位置的水平连续加料装置上设有进料通道，进料通道上设有除尘风机和尾部振动器。
燃氧枪组通过天然气管路供气，天然气管路上设有控制阀组，控制阀组的组件从天然气进气口至天然气出气口依次设置有手动切断阀、第一自动切断阀、调压阀、流量计、第二自动切断阀、流量调节阀和压力表，流量调节阀与控制器相连接，天然气出气口与燃氧枪的天然气接入口相连接。
燃氧枪组的燃氧枪数量为6个。
电弧炉水平加料燃氧枪***的燃氧枪控制方法，燃氧枪设置有多个气流量档位，燃氧枪根据控制器中设定的废钢加热管道内温度预设值进行流气量档位切换。
本发明的有益效果为：本方案通过用燃氧枪引导电弧炉高温气流方向使其可以向水平加料通道的下方运动从而加热底部的废钢，有效的利用了电弧炉内的高温气流增加了能源的利用率。在此基础上，通过合理优化废钢加热管道间的结构与燃氧枪的排布，使热能进一步被有效利用，有效加快了气流速度，增加热气流穿过废钢空隙的能力，提高热传递效率。
附图说明
图1是本发明的工作原理示意图；
图2是水平连续加料装置的侧面剖视图；
图3是第一烟道部和第五烟道部的截面示意图；
图4是第二烟道部、第三烟道部和第三烟道部的截面示意图；
图5是电弧炉燃氧枪高温气流引导装置的结构示意图；
图6是温度场变化图；
图7是水平连续加料装置管道底部气流温度折线图；
图8是气流场变化图；
图中：1、水平连续加料装置；11、输送废钢底座；12、烟道；121、第一烟道部；122、第二烟道部；123、第三烟道部；124、第四烟道部；125、第五烟道部；2、电弧炉燃氧枪高温气流引导装置；21、燃氧枪组；22、控制阀组；221、手动切断阀；222、第一自动切断阀；223、调压阀；224、流量计；225、第二自动切断阀；226、流量调节阀；227、压力表；23、控制器；24、传感器；3、除尘风机；4、尾部振动器；5、天然气管路；6、进料通道。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例一
电弧炉水平加料燃氧枪***，包括水平连续加料装置1和电弧炉燃氧枪高温气流引导装置2，水平连续加料装置1的废钢加热管道与电弧炉内部连通，废钢加热管道上设置有电弧炉燃氧枪高温气流引导装置2的燃氧枪组21和传感器24，传感器24和燃氧枪组21的控制阀组22分别与控制器23相连。
水平连续加料装置1包括输送废钢底座11和烟道12，输送废钢底座11和烟道12密封连接形成废钢加热管道，烟道12上设置有燃氧枪组21。
如图1所示，本发明通过水平连续加料装置1与电弧炉相连通，使进料管路可以引导电弧炉内的高温气流对废刚进行加热，进行能源的充分利用。水平连续加料装置1中输送废钢底座11用于废钢进料，烟道12与输送废钢底座11组合形成废钢加热管道，烟道12起到保持热量的作用。在此基础上，为了克服现有技术中因废钢的阻力和高温烟气沿通道的上部运动的特性，降低了高温燃气和废钢的传热效率，导致废钢预热效率低和废钢升温低等问题。增设有电弧炉燃氧枪高温气流引导装置2，在增设热源的同时对电弧炉内的高温气流进行引导，增加废钢加热效果的同时还可有效提高热量利用率。
实施例二
如图1-4所示，在实施例一的基础上，为进一步增加废钢加热效率及热理利用率对烟道12和燃氧枪组21的排布进行改进。
烟道12由第一烟道部121、第二烟道部122、第三烟道部123、第四烟道部124和第五烟道部125依次连接组成，第一烟道部121与电弧炉连接，第五烟道部125与废钢进料口相连接，第二烟道部122、第三烟道部123和第四烟道部124结构相同组成中央烟道12，中央烟道12上设有燃氧枪组21。
第二烟道部122、第三烟道部123和第四烟的烟道12截面为弧形结构，燃氧枪组21设置在弧形截面的顶部中央位置。
第一烟道部121和第五烟道部125为端部烟道12结构，端部烟道12结构包括平行管段和锥形管段，平行管段的烟道12截面为弧形结构，平行管段的弧形半径大于中央烟道12的弧形半径，锥形管段的两端半径分别与平行管段的弧形半径和中央烟道12的弧形半径相匹配。
燃氧枪组21的各燃氧枪等距设置在中央烟道12上。
第五烟道部125端部位置的水平连续加料装置1上设有进料通道6，进料通道6上设有除尘风机3和尾部振动器4。
本实施例中，将烟道12分为一至五部分，其中第一烟道部121和第五烟道部125端部烟道结构，第二烟道部122、第三烟道部123和第四烟道部124为中间烟道结构。为了使燃氧枪组21可以更好的对废钢进行加热，故此中间烟道的高度低于两端端部烟道，使燃氧枪组21可以贴近废钢进行加热。
同时，为保证燃氧枪组21的气流可以引导电弧炉高温气流的方向往水平加料通道的下方运动，故此保证燃氧枪组21设置在第二烟道部122、第三烟道部123和第四烟道部124的顶端，使电弧炉高温气流的方向往水平加料通道的下方运动。
优选的，燃氧枪组21的燃氧枪数量为6个时效果较佳。
如图6所示，该图采用模拟软件Fluent，对废钢加热管道的温度场变化图进行模拟。
图中气流方向由图的左端，流动到右端。
由图中可以看到，当中间烟道的高度低于两端烟道450mm，同时采用6个燃氧枪组21时气流的温度变化。在燃氧枪直接作用的区域，温度升高到1200K，经过燃氧枪的加热，气流升温明显。
图7中展示了该状态下，管道底部气流温度折线图。其中，横轴数据为废钢加热管道的长度，单位：米；纵轴数据为温度，单位：开尔文。由图7所示，经燃氧枪加热后，废钢加热管道的底部气流温度提高约80度。
图8中展示了该状态下，经过燃氧枪组21后的气流速度加快，气流速度由10米/秒，提高到35米/秒。气流穿透力提高，增加了穿过废钢间隙的能力，提高了加热废钢的效率。
实施例三
如图5所示，在实施例一和实施例二的基础上，燃氧枪组21通过天然气管路5供气，天然气管路5上设有控制阀组22，控制阀组22的组件从天然气进气口至天然气出气口依次设置有手动切断阀221、第一自动切断阀222、调压阀223、流量计224、第二自动切断阀225、流量调节阀226和压力表227，流量调节阀226与控制器23相连接，天然气出气口与燃氧枪的天然气接入口相连接。
本实施例中传感器24采用热电偶，控制器23采用plc控制器进行控制。燃氧枪组21的燃料采用天然气，天然气通过天然气管路5进行天然气传送，管路中设有手动切断阀221、第一自动切断阀222和第二自动切断阀225保证手动和自动的管路控制，调压阀223、流量计224、流量调节阀226和压力表227用于监控天然气的流速实现整体控制。
实施例四
根据实施例一至实施例三中所描述的装置结构，为了进一步提高加热效果和热量利用率，本方案提供了电弧炉水平加料燃氧枪***的燃氧枪控制方法。
本实施例中，燃氧枪采用天然气作为燃料，空气或者氧气作为助燃气体，通过调节天然气的流量，来控制燃氧枪火焰的大小。燃氧枪设置有小-中-大火三个挡位，对应的天然气流量40标方/小时，60标方/小时，80标方/小时，助燃气流量设置按照跟天然气1：2的关系，相应增长，其中空气按含氧量折算成纯氧气。在实际生产中天然气流量根据不同厂家的实际情况不同进行适应性调整。
PLC控制控制器内预设有温度调节的设定值，根据传感器24反馈的废钢加热管道内的温度信息对天然气流量进行控制。当温度低于设定值时，调整火焰挡位为大火档位并保持。当废钢加热管道内的温度等于设定值时，调整火焰挡位为中火档位并保持。当废钢加热管道内的温度高于设定值时，调整火焰挡位为小火档位并保持。
通过上述方法，达到燃气与电弧炉内高温气体的利用最大化，在可充分加热废钢的前提下，有效的保证了能源的利用率。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (9)
1.电弧炉水平加料燃氧枪***，其特征在于：包括水平连续加料装置和电弧炉燃氧枪高温气流引导装置，水平连续加料装置的废钢加热管道与电弧炉内部连通，废钢加热管道上设置有电弧炉燃氧枪高温气流引导装置的燃氧枪组和传感器，传感器和燃氧枪组的控制阀组分别与控制器相连。
2.根据权利要求1所述的电弧炉水平加料燃氧枪***，其特征在于：水平连续加料装置包括输送废钢底座和烟道，输送废钢底座和烟道密封连接形成所述废钢加热管道，烟道上设置有所述燃氧枪组。
3.根据权利要求2所述的电弧炉水平加料燃氧枪***，其特征在于：所述烟道由第一烟道部、第二烟道部、第三烟道部、第四烟道部和第五烟道部依次连接组成，第一烟道部与电弧炉连接，第五烟道部与废钢进料口相连接，第二烟道部、第三烟道部和第四烟道部结构相同组成中央烟道，中央烟道上设有所述燃氧枪组。
4.根据权利要求3所述的电弧炉水平加料燃氧枪***，其特征在于：所述第二烟道部、第三烟道部和第四烟的烟道截面为弧形结构，燃氧枪组设置在弧形截面的顶部中央位置。
5.根据权利要求4所述的电弧炉水平加料燃氧枪***，其特征在于：所述第一烟道部和所述第五烟道部为端部烟道结构，端部烟道结构包括平行管段和锥形管段，平行管段的烟道截面为弧形结构，平行管段的弧形半径大于中央烟道的弧形半径，锥形管段的两端半径分别与平行管段的弧形半径和中央烟道的弧形半径相匹配。
6.根据权利要求3所述的电弧炉水平加料燃氧枪***，其特征在于：所述燃氧枪组的各燃氧枪等距设置在中央烟道上。
7.根据权利要求1所述的电弧炉水平加料燃氧枪***，其特征在于：所述燃氧枪组通过天然气管路供气，天然气管路上设有所述控制阀组，所述控制阀组的组件从天然气进气口至天然气出气口依次设置有手动切断阀、第一自动切断阀、调压阀、流量计、第二自动切断阀、流量调节阀和压力表，流量调节阀与所述控制器相连接，天然气出气口与燃氧枪的天然气接入口相连接。
8.根据权利要求1所述的电弧炉水平加料燃氧枪***，其特征在于：所述燃氧枪组的燃氧枪数量为6个。
9.根据权利要求1-8任意权利要求所述的电弧炉水平加料燃氧枪***的燃氧枪控制方法，其特征在于：燃氧枪设置有多个气流量档位，燃氧枪根据控制器中设定的废钢加热管道内温度预设值进行流气量档位切换。
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