专利名称：调节冶金反应器烟道气收集装置的燃气流率的方法和装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及调节排放冶金反应器，特别是电弧炉中烟道气的装置的燃烧室中的燃气流率。
通过熔化废铁来炼制钢的冶金反应器、尤其是电弧炉设有烟道气排放装置，它依次包括收集管道、燃烧室、开口通于除尘装置内的排放管道和烟囱。燃烧室的功能是将炉中产生的烟道气中所含的气体进行燃烧。实际上，这种气体含有未完全燃烧过的气体，如一氧化碳，必须将其完全燃烧以将其转变成惰性气体从而避免在烟道气排放管路的下游部分中出现任何突然燃烧或爆炸的危险。
用风扇向燃烧室送入燃烧空气，而燃烧空气的流率则由测量燃烧室出口处的氧含量来调节。规定这种氧含量必须大于某个最小值以保证气体能得以充分地燃烧。
在密闭电炉的情况下，这种方法在短时间迅速产生大量一氧化碳时是有缺点的，且因为调节是通过在燃烧室后的测量而反映出来，这就不足以迅速保证能使所产生的气体完成充分地燃烧。
密闭炉就是为了改善炉子相对于大气环境的密闭性而专门在排渣门、炉顶联接和电极通道孔的等级上作了改进的普通电炉。
本发明的目的是为了克服上述缺点而提出了一种调节燃烧空气的方法，这种方法能以瞬态变化使冶金反应器排放烟道气装置的燃烧室中的燃烧空气的调节对瞬态状况作出迅即的反应。
为此，本发明的主题是一种用于调节冶金反应器的烟道气收集装置用的燃烧室中燃烧空气流率的一种方法，尤其适用于电弧炉，这种类型装置包括一收集管道、一燃烧室、一备有流率调节装置的可变流率燃烧空气源、和一排放管道。在该方法中设定在燃烧室出口的排放管道中的烟道气中氧气含量的设定值Co，测量燃烧室出口的烟道气中氧气含量M1，用测量值M1和设定值Co，计算出改变燃烧空气流率的设定值C1，这种设定目的在于调整燃烧空气流率以便燃烧室出口的烟道气的氧气含量等于Co，而且，至少测定一个能检测冶金反应器出口的未燃气体的流率突然变化的变量，并计算出一个为了使含于烟道气中的未燃气体达到完全燃烧所必须的最低燃烧空气流率的设定值C2，将设定值C1和C2相加得到一送给燃烧空气源装置的调节装置的设定值C3，在第一个实施例中，能够检测冶金反应器出口处未燃气体流率突然变化的变量主要是冶金反应器内部和外部之间的压力差M5，然后，由计算压差M5对时间的微商来确定设定值C2，如果这一微商小于临界阈值Sc，则设定值C2为零，如果该微商M5大于临界阈值Sc，则设定值C2等于K×M5;而Sc和K则已由每个反应器的实验所确定。
在第二个实施例中，能够检测冶金反应器出口处未燃气体流率突然变化的变量是在收集管道中的冶金反应器出口处烟道气中的不完全燃烧气体以%含量表达的M2，为了确定设定值C2，使用0%和100%之间步进的阈值S1、S2……Sn和幅值为a1、a2…、an而持续时间为t1、t2……tn的脉冲，当测量值M2处于Si和Si+1之间时，就发送一个幅值ai、持续时间为ti的脉冲，如此将所发送的脉冲相加。
在第三个实施例中，为了确定燃烧空气流率的设定值C2，测定收集管道中冶金反应器出口处烟道气中的未完全燃烧废气的含量M2，测量在燃烧空气馈送装置出口处的燃烧空气的流率M3，测量燃烧室出口排放管道中的烟道气流率M4，用测量值M1、M2、M3、M4和设定值C0，计算出相应的使包含在废气中的未燃气体能达到完全燃烧且能使在燃烧室出口处烟道气中氧气含量等于C0的所需空气流率的燃烧空气流率的设定值C2。
在这种情况下，为了计算设定值C2，可用近似公式qf=(1- (C0)/100 )×M4-0.8×M3或用更精确的公式qf=(1- (M1)/100 )×M4-0.8×M3来计算炉子出口处烟道气的流率，然后计算出所需的氧气流率Q02=αqf× (M2)/100 + (C0)/100 M4这里α是化学计算系数，当未燃气体为一氧化碳时α为0.5，且燃烧空气流率设定值C2计算如下，C2＝q02× 1/0.2本发明的主题还在于提供一种冶金反应器的烟道气排放装置的燃烧室的燃烧空气源的流率的调节装置，特别是对由连接于冶金反应器的烟道气收集管道;接收来自收集管道的烟道气并由一供给部件提供燃烧空气的燃烧室，这种供给部件可以是如备有能接受外部设定的流率调节装置的风扇;一串联安装于燃烧室的烟道气排放管道所组成的电弧炉用的调节装置，它包括燃烧室出口排放管道中的烟道气中氧的含量的测量装置;
进入燃烧室前冶金反应器出口处未完全燃烧气体的含量的测量装置;
连接于测量氧含量和测量未燃气体含量装置并连接于燃烧空气供给装置的流率调节装置的电子计算和调节装置。
而且，该装置最好还包括燃烧室出口处排放管道中烟道气流率的测量装置;
燃烧空气供给装置出口处燃烧空气流率的测量装置，所述的装置系与电子计算和调节装置相联。
在一特定的实施例中，电子计算和调节装置包括PID调节器、电子计算器和加法积分器。
烟道气或燃烧空气流率的测量装置可由皮托管组成。
当含于烟道气中的未燃气体为一氧化碳时，测量未燃气体含量的装置可以是如红外辐射吸收检测器。
本发明还涉及用于冶金反应器的烟道气排放装置的燃烧室的一种燃烧空气源的流率的调节装置，特别是对密闭电弧炉，它包括联接于冶金反应器的烟道气收集管道;接收来自收集管道的烟道气和由供给部件所提供的燃烧空气的燃烧室，这种供给部件如可以是一种设有能接收外界设定的流率调节装置的风扇;和与燃烧室串联安装的烟道气排放管道。这种调节燃烧空气源的流率的装置包括用于测量在燃烧室出口处的排放管道中的烟道气中氧含量的测量装置;
用于测量冶金反应器外罩的内外之间压差的压差测量装置;
与上述氧含量和压差测量装置相联而且还与燃烧空气供给装置的流率调节装置相联的电子计算和调节装置。
最好，氧含量测量装置是使用氧化锆传感器(zirconiacell)。
本发明还涉及一种包括收集管道、设有燃烧空气供给部件和烟道气排放管道的冶金反应器的烟道气收集装置，该烟道气收集装置装有本发明的调节燃烧空气供给部件的流率的流率调节装置。
它也涉及配备有这种装置的冶金反应器;这种冶金反应器可以是一个电炉。
现在参照附图来更详细地描述本发明，其中
图1表示装备有本发明第一实施例的调节装置的用于收集电炉气体和烟道气的收集装置的示图;
图2表示装备有本发明第二实施例的调节装置的用于收集电炉气体和烟道气的收集装置的示图;
图3表示装备有本发明第三实施例的调节装置的用于收集电炉气体和烟道气和收集装置的示图;
电弧炉2的气体和烟道气收集装置总的用1表示，它包含收集管道3、燃烧室4和烟道气排放管道5。收集管道3、燃烧室4和排放管道5以串联方式安装。收集管道3的自由端与装在炉2顶部7上的管道6相对接，炉子2内部8通过管道6与管道3相联。排放管道5连到附有烟囱的净化装置(未图示)。燃烧室4由风扇9提供燃烧空气。风扇9设有可接收由外部设定流率的流率调节器。
在炉2中炼钢期间，烟道气含有特别是炉体8内所产生的一氧化碳气。这些烟道气通过管道6，然后经收集管道3而到达燃烧室4，在燃烧室4中与风扇9提供的空气相混合。在燃烧室4中，一氧化碳燃烧并转变为二氧化碳的惰性气体。然后这些烟道气由排放管道5排放。
重要的是应将一氧化碳燃烧完全以免发生任何燃烧或在燃烧室下游爆炸的危险。为了保证这种燃烧是完全的，这就特别要使排放管5中在燃烧室的出口处的烟道气的氧含量必须大于某个固定的设定值如10%，且将燃烧室中的燃烧空气的流率调节到能达到这一条件，但燃烧空气流率不能过高以免闷塞位于燃烧室下游的烟道气排放装置。
之所以这种燃烧空气流率的调节是必须的是由于烟道气流率和烟道气的一氧化碳含量在整个炼钢操作期间不是常量。特别是当废铁装料塌陷入液体钢液中时，或脱碳阶段期间，在所产生的烟道气的数量和这些烟道气的一氧化碳的含量方面会发生突然性的和大量的增加。
为了保证这种调节，一方面必须考虑燃烧室4出口处烟道气中氧含量的变化，而另一面还必须考虑炉子2出口处未燃气体流率的或大或小的快速变化。
要考虑燃烧室出口处的氧含量以确定风扇9的第一流率设定值C1。
考虑炉子出口处未燃气体流率以确定风扇9的流率设定值C2。
将C1和C2相加就得到设定值C3，将它送给风扇的流率调节装置。
为了确定流率设定值C1，使用具有响应时间小于10秒的氧化锆传感器氧分析装置且将其装于排气管道5内，以测得燃烧室4的出口处的烟道气的氧含量M1;M1以%表示。通过使用一个电子比例、积分、微分(PID)调节装置16，将M1与烟道气中要求的氧含量设定值C0相比较并得出送给加法积分器的C1。
为了获得流率设定值C2，可以采用如下的几种实施例。
在第一个实施例中(图1)，使用压力测量装置17，测得炉子2壳体内外之间当前的压差M5。
通过电子装置14，计算出M5相对于时间的导数 (dM5)/(dt) ，并将这一导数与某一阈值S比较。若 (dM5)/(dt) ＜S，则C2设定为零，若 (dM5)/(dt) ＞S，则C2设定为如C2＝K×M5的值。其实，当炉中所产生的未燃气体增加时，炉内压力也增加且炉子出口处的未燃气体的流率近似正比于炉子内外之间的压差。导数计算能检测这种与气体所产生的突然性变化相关联的压差的快速变化。
将设定值C2送给加法积分器15，它计算出设定值C3＝C1+C2，并且它将这一设定值送给风扇9的流率调节装置。
在第二实施例(图2)中，设定值C2由测量电弧炉2的出口处的烟道气的一氧化碳的含量M2而获得;M2以%来表示。
使用具有响应时间小于10秒且设置于收集管道3的靠近管子6地方的红外辐射吸收分析装置来测量M2。将所测得的M2送给电子装置14′，在那里将M2与0%和100%之间分级的阈值S1、S2、……Sn相比较。当Si＜M2＜Si+1时，电子装置14′产生一个幅度为ai、宽度为ti的方波信号;序列a1、a2……an和序列t1、t2、……tn为递增序列。
所产生的不同方波叠加计算出设定值C2，然后将该设定值C2送给加法积分器15，在那里，C2与来自电子装置16接收到的分析器10的信号的设定值C1相加以形成设定值C3，将C3送给风扇9的流率调节装置。
在第三实施例(图3)中，设定值C2由如下方法获得测量燃烧室4出口处(分析器10)的烟道气的氧含量M1;
测量炉子出口处(分析器12)未燃气体含量M2;
测量送给燃烧室的燃烧空气的流率M3，它由装在风扇9出口处的皮托管探头13来测量;
利用装在管道5中的皮托管探头11来测量排放管5中的废气的流率M4。
用电子计算器14″，由M1、M2、M3、M4和Co计算出C2。将该设定值C2送给加法积分器15、在那里它与设定值C1相加并提供设定值C3＝C1+C2送给风扇9的流率调节装置。
进行如下计算来确定C2炉子出口处的烟道气流率qfqf=(1- (C0)/100 )×M4-0.8×M2(C0以％表示)由于将C0用作氧含量，所以上述公式是近似的;它可用更精确的公式qf=(1- (M1)/100 )×M4-0.8×M3来替代;
为燃烧全部一氧化碳和使烟道气的氧含量等于C0所必须的氧气流率Q02q02=(αqf× (M2)/100 + (C0)/100 M4)(M2以％表示)α为取决于所燃气体的性质的化学计量系数。
在一氧化碳的情况下α＝0.5。
送风机的流率设定值C2从其导出，考虑到空气中氧气的比例C2= (q02)/0.2操作运行如下在由炉子送出的烟道气的准稳定状态中，一氧化碳含量的测量和烟道气流率的测量表明没有明显的变化;如果氧含量测量表明相对于设定值有差值，则调节器向风扇发送一个使氧含量回到设定值的流率设定值;
在瞬间变化状态中，例如在一个突然的和相当大的一氧化碳发送期间，由测量一氧化碳含量、烟道气流率和燃烧空气流率所做的计算产生一个燃烧空气流率设定值的增量，在燃烧室中一氧化碳达到饱和之前就会对风扇调节装置产生影响;如果燃烧空气过量，则氧含量的测量就会送给调节装置16产生一个趋于调节燃烧空气流率刚好到一个所需值上的校正设定值。
于是，这种调节方法使得即使在快速瞬态下也能够控制燃烧室出口处的烟道气中的氧含量。这就能确保所有一氧化碳都能燃烧掉。
由此可见，这种方法能应用于产生含有可燃气体的烟道气的任何反应器，这种可燃气体打算被烧掉且它的燃烧要受控制，它尤其适用于冶金反应器中的情况。
由此还可以看到，燃烧空气能通过风扇或任何其它装置提供，并且风扇的空气流率的调节可通过作用于风扇的转速或通过使用其它方法如滑动阀来进行。
各测量装置也可为上述以外的其它装置。任何分析氧或一氧化碳的装置和任何流率测量装置只要它们具有足够短的响应时间均能使用。
炉子出口处的烟道气中所含的未完全燃烧气体也可以是除了一氧化碳的其它某种气体。这可以是譬如氢气或任意另一种能被燃烧的气体。
最后，也可把各种测量值送到一个单独的电子计算器，该计算器直接计算出设定值C3并把它送给燃烧空气供给装置的调节装置。
权利要求
1.一种冶金反应器、尤其是电弧炉的烟道气收集装置(1)的燃烧室(4)的燃烧空气流率的调节方法，所述类型的烟道气收集装置(1)包括收集管道(3)、燃烧室(4)、设有流率调节装置的可变流率燃烧空气源(9)和排放管道(5)，其特征在于在燃烧室(4)的出口处的排放管道(5)中设定了一烟道气中氧含量的设定值C0，测量管道(5)中燃烧室(4)的出口处的废气中的氧含量M1，使用测量值M1和设定值C0来计算一用于有助于改变调节供给源(9)的燃烧空气流率以便使燃烧室(4)出口处的烟道气的氧含量等于C0的燃烧空气流率的设定值C1，而且，至少测量一个能检测冶金反应器出口处未燃气体流率的突然变化的变量，和计算出一个能使含于烟道气中的未燃气体至少能完全燃烧所必须的燃烧空气流率的设定值C2，和将设定值C1和C2相加得到设定值C3并送给燃烧空气供给装置(9)的调节装置。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使能够检测冶金反应器出口处未燃气体流率突然变化的变量是冶金反应器的内外之间当前的压差M5，然后，由计算M5相对于时间的导数来确定设定值C2，如果该导数小于临界阈值Sc，则设定值C2为零，如果该导数M5大于临界阈值Sc，则设定值C2等于K×M5，Sc和K值由每个反应器经实验来确定。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使能够检测冶金反应器出口处未燃气体的流率的突然变化的变量是冶金反应器出口处在收集管道(3)中的烟道气中未完全燃烧气体以%表示的含量M2，且其中，为了确定设定值C2，使用在0%和100%之间步进的阈值S1、S2……Sn和幅值为a1、a2、…an而时间宽度为t1、t2、…tn的脉冲，当测量值M2位于Si和Si+1之间时发送一个幅值为ai宽度为ti的脉冲并将所发送的各脉冲相加。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为了确定燃烧空气流率的设定值C2测量收集管道(3)中冶金反应器出口处烟道气中不完全燃烧气体的含量M2，测量燃烧空气源(9)出口处的燃烧空气流率M3，测量燃烧室(4)出口处排放管道(5)中烟道气流率M4;用测量值M1、M2、M3、M4和设定值C0，计算出必须使含于烟道气中的未燃气体完全燃烧和必须使在燃烧室出口处烟道气中氧含量等于Co的相应的燃烧空气流率的设定值C2。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，为了计算设定值C2，炉子(2)出口处烟道气流率由近似公式qf=(1- (C0)/100 )×M4-0.8×M3计算，或由更精确公式qf=(1- (M1)/100 )×M4-0.8×M3计算，而所必须的氧气流率由q02=αqf× (M2)/100 + (C0)/100 M4计算，这里α是化学计量系数，当未燃气体为一氧化碳时α为0.5，而燃烧空气流率的设定值的计算为C2＝q02× 1/0.2
6.一种冶金反应器、尤其是电弧炉(2)的废气排放装置(1)的燃烧室(4)的燃烧空气源流率的调节装置，所述烟道气排放装置(1)包括与冶金反应器相连的烟道气收集管道(3);接收来自收集管道(3)的烟道气并由一供给部件提供燃烧空气的燃烧室(4)，这种供给部件可以是如备有能接收外部设定的流率调节装置的风扇(9);一串联安装于燃烧室的废气排放管道(5)，其特征在于，它包括测量燃烧室出口处排放管道(5)中烟道气中氧含量的装置(10)，测量进入燃烧室前冶金反应器出口处未完全燃烧气体的含量的装置(12)，连接于测量氧含量和测量未燃气体含量装置并联接于燃烧空气供给装置(9)的流率调节装置的电子计算和调节装置(14、15、16)。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，它进一步包括测量燃烧室出口处排放管道(5)中烟道气流率的装置(11)，测量燃烧空气供给装置出口处燃烧空气流率的装置(13)、所述装置(11，13)连到电子计算和调节装置(14，15，16)。
8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于，测量烟道气流率和测量燃烧空气流率的装置(11，13)由皮托管构成。
9.一种冶金反应器、尤其是电弧炉的烟道气排放装置(1)的燃烧室(4)的燃烧空气源流率的调节装置、所述烟道气排放装置(1)包括与冶金反应器相连的废气收集管道(3);接收来自收集管道(3)的烟道气并由一供给部件提供燃烧空气的燃烧室(4)，这种供给部件可以是如备有能接收外部设定的流率调节装置的风扇(9);和一串联安装于燃烧室的烟道气排放管道(5)，其特征在于，它包括测量燃烧室出口处排放管道(5)中烟道气中氧含量的装置(10)，测量冶金反应器壳体内外之间压差的压差测量装置(17)，与测量氧含量和测量压差装置(10，17)相连并也与燃烧空气供给装置(9)的流率调节装置相连的电子计算和调节装置(14，15，16)。
10.如权利要求6至9的任一权利要求中所述的装置，其特征在于，所述电子计算和调节装置(14，15，16)包含一个PID调节器(16)、一电子计算器(14)和加法积分器(15)。
11.一种冶金反应器的烟道气的收集装置，该类装置包括收集管道(3)、设有燃烧空气供给部件(9)的燃烧室(4)和烟道气排放管道(5)，其特征在于，所述装置备有如权利要求6至10中任一权利要求中所述的燃烧空气供给部件(9)的流率调节装置。
12.一种装备有如权利要求11中所述装置的冶金反应器。
13.如权利要求12所述的冶金反应器，其特征在于，它由密闭电弧炉组成。
全文摘要
为了一种包括由可变流率风扇提供空气的燃烧室的冶金反应器的烟道气收集装置的燃烧空气流率的调节、在排放管道中设定一烟道气中氧含量的固定值C
文档编号F27D99/00GK1076491SQ93103208
公开日1993年9月22日 申请日期1993年3月16日 优先权日1992年3月16日
发明者蒂埃里·伯尼特, 埃尔韦·杜塞尔, 西尔万·菲奥雷利, 丹尼尔·佩尔内 申请人:爱尔西斯·龙法国单金属公司