[发明专利]设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉及其控制方法

说明书

本发明提供一种设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉及其控制方法，属于钢铁冶炼技术领域。包括高炉本体、煤气加热炉及中央控制器；煤气加热炉包括火焰燃烧器及加热炉本体，高炉本体与煤气加热炉之间设置有第一管路、第二管路及第三管路，高炉本体的炉顶通过第一管路与火焰燃烧器连通，高炉本体的炉顶通过第二管路加热炉本体连通，加热炉本体通过第三管路与高炉本体连通。本发明能够对火焰燃烧器的燃烧情况以及各个管路上的流量、压力进行监测、调节，实现对碳循环高炉的安全控制，快速精准地调节各煤气管道和空气管道的流量和压力，避免煤气发生泄露、回火、爆炸等事故，增加碳循环高炉的安全性能，保证生产安全运行。

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼设备技术领域，特别是涉及一种设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉及其控制方法。

背景技术

高炉工艺中有34％左右的碳素是以高炉煤气的形式排放的，这部分煤气对于钢铁冶炼来说是没有利用上的碳资源。高炉煤气作为炼铁生产过程中产生的副产品，主要成分为CO、CO₂、N₂、H₂和CH₄等，其中可燃成分CO约占25％左右，CO₂和N₂含量分别占15％和55％，H₂和CH₄的含量很少，热值仅为3500KJ/m³左右。目前的高炉煤气多用在热风炉加热上，但受各种因素影响，高炉煤气的温度必须远高于着火点，才能够确保燃烧的稳定性。而碳循环高炉，是以炉顶煤气循环还原的低碳炼铁技术，可以实现高炉煤气中化学能的最大化利用，降低高炉还原剂比例及炼铁生产系统的工序能耗。高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气均属于易燃易爆气体，而煤气脱碳后会增加煤气的爆炸性，高炉煤气的爆炸极限为40.0％-70.0％，因此碳循环高炉在煤气燃烧、加热和喷吹过程均具有一定的安全风险。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉及其控制方法，用于解决现有技术中碳循环高炉在煤气燃烧、加热和喷吹过程均具有一定安全风险的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种设置有高炉煤气安全控制系统的碳循环高炉，包括高炉本体、煤气加热炉及中央控制器；

所述煤气加热炉包括火焰燃烧器及加热炉本体，所述高炉本体与所述煤气加热炉之间设置有第一管路、第二管路及第三管路，所述高炉本体的炉顶通过所述第一管路与所述火焰燃烧器连通，所述高炉本体的炉顶通过所述第二管路所述加热炉本体连通，所述加热炉本体通过所述第三管路与所述高炉本体连通；

所述高炉本体的炉顶煤气通过所述第一管路进入所述火焰燃烧器进行燃烧，并对所述加热炉本体进行加热，当所述加热炉本体加热至满足预设温度阈值后，所述高炉本体的炉顶煤气通过所述第二管路进入所述加热炉本体，所述加热炉本体对所述炉顶煤气进行加热，所述加热炉本体中的加热后的炉顶煤气通过所述第三管路进入所述高炉本体，所述火焰燃烧器连通有助燃管路，助燃气体通过所述助燃管路进入所述火焰燃烧器；

所述煤气加热炉上设置有火焰监测装置及炉膛压力监测装置，所述火焰监测装置及所述炉膛压力监测装置分别与所述中央控制单元信号连接；

所述加热炉本体上设置有温度监测装置及气体成分监测装置，所述温度监测装置及所述气体成分监测装置分别与所述中央控制器信号连接；

所述第一管路、所述第二管路及所述助燃管路上均设置有压力监测装置、压力调节装置、流量监测调节装置，所述第三管路上设置有压力监测装置、压力调节装置及流量监测装置，所述压力监测装置、所述压力调节装置、所述流量监测装置、所述温度监测装置、所述气体成分监测装置以及所述流量监测调节装置分别与所述中央控制器信号连接。

可选地，所述煤气加热炉至少为两个，所述高炉本体的炉顶通过所述第一管路分别与各个所述火焰燃烧器连通，所述高炉本体的炉顶通过所述第二管路分别与各个所述加热炉本体连通，各个所述加热炉本体均通过第三管路与所述高炉本体连通。