[发明专利]控制反应容器中含水量的装置和方法

说明书

本发明通常涉及反应容器中含水量的控制，特别涉及一种将所测得的含水量变换为电流信号进而转化为频率以根据所测得的含水量实时控制向反应容器输入液态水的方法和装置。

反应容器中含水量（露点）的控制，特别在脱碳工艺过程和钢的可控氧化工艺过程中是一个重要的因素。水蒸汽以可控的量存在时是一种有效的脱碳剂。若水蒸汽不足时，生产率就会下降，低于所允许的限度，而使脱碳作业成本和时间增加。若水蒸汽太多，权衡下来，结果会使生产过程减慢。

已经有种种努力以控制反应容器内的含水量。例如，H.N.伊普森的美国专利U.S.2，815，305揭示了一种连续从反应炉抽排气体并测量露点的方法。若露点误差超出允许范围，则利用天然气作为调节剂改变进入反应炉气体成分。

F.W.比尔的美国专利U.S.3，127，289揭示了一种通过在排放气体中维持所希望的H₂/H₂O平衡以控制退火炉内气体的脱碳钢制造方法。当排放的气体的平衡维持在某个恒定比例时输入气体的氢含量和/或露点是不同的。

理查德M.哈姆纳等人的美国专利U.S.4，909，436揭示了一种选定压力的初始气流通过与其中具有收敛管道的设备相连的管道使气体增湿的装置。该收敛管道产生一个下游低压区域。一个次级气体的可控源与该低压区域或操作地连接。一个露点传感器与低气压区域的管道下游相连检测混合物露点。这种露点指示是用于人工调节初始气体的压力和次级气体的流量以达到所需的混合物露点。因而通过节制反应容器温度而人工调节露点。

控制反应容器内露点的这些努力有一个或多个不足。具体地说是通过向反应容器注入水蒸气（蒸汽）来控制露点的。因为蒸汽是气体，可被压缩因而控制更为困难。另外，因为蒸汽是在一单独的容器中产生的，该系统需额外能量来产生该蒸汽，且需要更高的成本。

露点的人工控制也是缺点，因为它与许多应用所希望的相比准确性较低劳动强度较大。

因而获得一种凭借根据从露点分析仪所接收的输入自动地调节水流量的能力将可变量的液体水加到反应容器中的自动方法具有显著利益。

本发明通常涉及一种控制反应容器中含水量（露点）的方法和装置。本发明包括对反应容器中水蒸气含量的检测。水蒸气含量的测量结果或露点（按℃或°F测量）则变换为一电流信号。该电流信号调整为同露点预选范围相一致，随后转化成一频率再传输到以该频率的读数来调整向反应容器增加液体水的设备。

以下附图是示意本发明实施例而不是用以限定如本申请权利要求组成部分所包围的本发明的。

图1是控制反应炉露点发明的一个实施例的示意图。

参见图1，图示的露点控制系统10与一例如可以是用于钢脱碳的退火炉的反应容器12可操作地连接。反应容器12必须能够在足够高的温度下工作以使进入的液体水气化，而由露点控制系统10用以控制露点温度。

露点控制系统10包括一测量反应容器12含水量的设备14。反应容器12的气体靠泵15所产生的真空抽进设备14中。

设备14可以是例如印第安纳州格林伍德的恩德斯及豪泽股份有限公司制造的聚合物湿度探头。湿度探头14测量从反应容器12内部得到气体的相对湿度并将该相对读数转化为一电流信号。该信号传输给诸如恩德斯及豪泽股份有限公司所制造的rh-plus  2200（相对湿度-正数2200）型或Hydro-Twin（双氢）型湿度分析仪。

一合适的电流范围例如是4-20mA可以被编程到露点分析仪16。按照本发明该输出电流信号（例如4至20mA）可编程与所需宽度的摸拟露点间距相对应。一以预定模拟露点间距提供输出电流信号的这类仪器是包含聚合物湿度探头的双氢湿度分析仪。

例如，若希望保持露点在50至100°F温度范围，则露点分析仪16可以编程使50°F温度与4mA读数对应而100°F上限与20mA对应。

来自露点分析仪的电流信号接着送给一电流频率（逆向作用）变换器18，例如是马萨诸塞州阿克顿的液体计量仪股份有限公司制造的Liquitron。该变换器18将来自露点分析仪16的电流信号以反比关系转化为频率输出。该输出频率信号送到一计量设备20，它按照来自变换器18的频率输出将液体水从水箱22经管线24和26传输到反应容器12。

本发明这个系统按这样的总体原理工作，即反应容器12中的露点随含水量的上升而提高时就从水箱22泵较少的水到反应容器12，以便使露点维持在所希望的范围内。因而计量设备20响应从变换器18来的较低频率信号而以较低速率抽排。