專利名稱：一種新的固體還原劑自動(dòng)噴吹系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新的固體還原劑自動(dòng)噴吹系統(tǒng)。即，在銅火法精煉中將煤基還原 劑利用氣力輸送技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和拉瓦爾管(Laval pipe)通過噴槍噴入回轉(zhuǎn)式或傾動(dòng) 式陽極爐的銅液內(nèi)的方法。
背景技術(shù)：
在冶金工業(yè)中，利用氣力輸送技術(shù)將固體散裝物料的噴入反應(yīng)體系已經(jīng)廣泛應(yīng) 用。例如噴射冶金和鋼包噴粉(常用的粉劑有金屬型如Mg、CaC2、稀土等，非金屬型如合 成渣、CaO、S等，混合型(金屬型與非金屬型混合)，高爐以煤代焦(粉劑為煤)，所用設(shè)備 及控制均已成熟。銅火法精煉使用的煤基還原劑，如申請(qǐng)人的第02113269. 0號(hào)(CN1208485C)和 第02113268. 2號(hào)(CN1208484C)專利所涉及的煤基固體還原劑，因其粒級(jí)分布較廣(最小 < 0. 075mm，最大3. 35 5mm)、大顆粒較多(3. 35 5mm可達(dá)5 10% )、具有一定的外 水(一般6% )，在利用一般力氣輸送設(shè)備中經(jīng)常發(fā)生管道堵塞或不下料的情況，造成供 料時(shí)斷時(shí)續(xù)，爐況經(jīng)常不正常。為了解決上述問題，專利申請(qǐng)人的第02221487. 9號(hào)專利 (CN2527836Y)提供了一種煤基還原劑用貯存輸送器，部分地解決了一些問題。但該專利技 術(shù)仍然存在使用時(shí)人工操作需要的工人多、勞動(dòng)強(qiáng)度大，以及罐體來回吊裝增加工作量和 安全隱患等不足，且設(shè)備容積小不適應(yīng)爐子大型化的發(fā)展趨勢(shì)等不足。為了徹底解決這些 問題，有必要利用現(xiàn)有成熟的供料設(shè)備和控制技術(shù)組合成適于回轉(zhuǎn)式或傾斜式陽極爐的固 體還原劑自動(dòng)供料方法。目前還沒有出現(xiàn)這樣的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種針對(duì)回轉(zhuǎn)式或傾動(dòng)式陽極爐的固體還原劑自動(dòng)噴吹系 統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中操作工人多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、供料不易控制、罐體來回吊裝煩瑣以及不 安全的問題。因回轉(zhuǎn)式或傾動(dòng)式陽極爐自動(dòng)化水平高、操作方便，所以往往被國內(nèi)新建企業(yè)或 建成企業(yè)的技改作為首選設(shè)備，處理能力也在不斷提高之中，從loot到300t、350t甚至 450t。采用固體還原劑在回轉(zhuǎn)式和傾動(dòng)式陽極爐的工藝應(yīng)用，詳見ZL200310110850. 9中的 記載，已經(jīng)可行，所以，提出一種新的固體還原劑自動(dòng)噴吹系統(tǒng)，以適應(yīng)陽極爐不斷提高的 處理能力并克服已有技術(shù)的不足是可能實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明所提出的這種固體還原劑自動(dòng)噴吹系統(tǒng)，其特征在于有如下步驟(1)分別設(shè)置給料單元、流化增壓單元、流化混合調(diào)節(jié)單元、反饋調(diào)節(jié)噴射單元、LV 自動(dòng)補(bǔ)償單元、支撐稱重單元、氣動(dòng)控制站和PLC過程控制單元；(2)讓粒狀還原劑以自身重力通過給料單元進(jìn)入流化增壓單元，增壓后在流化混 合調(diào)節(jié)單元中形成初始?xì)夤虄上嗔?，使固體物料從增壓單元流出；(3)讓反饋調(diào)節(jié)噴射單元將初始兩相流的比例進(jìn)行調(diào)節(jié)，以符合還原工藝要求，LV自動(dòng)補(bǔ)償單元對(duì)氣固兩相流在噴吹過程中通過還原噴槍背壓的檢測(cè)并快速反應(yīng)，保證液體 銅不回灌；(4)讓氣動(dòng)控制站將工藝所需要的壓縮空氣、氮?dú)?、氧氣和各單元控制所需的儀表 氣源分配至各點(diǎn)；(5)PLC過程控制單元按工藝要求進(jìn)行編程，并對(duì)來自系統(tǒng)的各種開關(guān)量、模擬量 進(jìn)行處理，適時(shí)發(fā)出各種開關(guān)、模擬信號(hào)，通過氣動(dòng)控制站對(duì)過程進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)，以及對(duì) 給料單元發(fā)出指令使其處于所要求的工作狀態(tài)。在上述第(1)步中，還設(shè)置安全防爆單元，用以實(shí)現(xiàn)安全防爆功能以及起到在增 壓單元中的粒狀還原劑用完之后，將后者泄壓以備下次使用。第(5)步中的模似量包括支撐稱重單元信號(hào)、噴槍背壓信號(hào)、各控制點(diǎn)的氣壓力、 氣體流量信號(hào)。給料單元由給料單元由轉(zhuǎn)運(yùn)喂料器、料倉、檢修插板閥、電動(dòng)給料器、排氣過濾器、 插板閥組成。
轉(zhuǎn)運(yùn)喂料器是將固體還原劑經(jīng)汽車轉(zhuǎn)運(yùn)至生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，并通過吊車喂入固體還原劑 中間倉的一種專用轉(zhuǎn)運(yùn)喂料設(shè)施。它將轉(zhuǎn)運(yùn)、喂料、排氣、防塵過程集為一體，具有安全、環(huán) 保、高效的特點(diǎn)。料倉是一敞開體系的中間倉，為保證生產(chǎn)過程不間斷的現(xiàn)場(chǎng)貯料設(shè)施。檢修插板閥在料倉下頸口，為倉下設(shè)備檢修、更換時(shí)隔離物流而設(shè)置。電動(dòng)給料器是排氣過濾器上的中間給料設(shè)備，能將倉中物料均勻給入下部設(shè)施。排氣過濾器是使物流進(jìn)入密閉體系前的最后一段安全環(huán)保設(shè)施，它在向后續(xù)單元 給料時(shí)過濾大顆粒雜物，并使過程中排出的氣體內(nèi)所含灰塵得到捕集，不污染環(huán)境，確保后 續(xù)過程安全暢通。稱重單元為一組模塊化電子稱量機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、稱架、稱重模塊、信號(hào)處理及控 制器，將流化增壓罐中的物料靜、動(dòng)態(tài)質(zhì)量信號(hào)傳入過程控制單元，以執(zhí)行流化增壓罐的工 藝操作。安全防爆單元是實(shí)現(xiàn)安全防爆功能，由壓力傳感器、氮?dú)獗Ｗo(hù)閥組及管路組成。流化增壓單元是整個(gè)系統(tǒng)中的一個(gè)重要單元，包括氣動(dòng)密閉蝶閥、罐體、壓力平衡 增壓管件、還原劑流化管件等器件設(shè)施構(gòu)成，是保證系統(tǒng)進(jìn)行氣固比調(diào)節(jié)的前提。反饋調(diào)節(jié)噴射單元包括氣固兩相流P、Q傳感器，拉瓦耳管、可調(diào)節(jié)噴射器等。以保 證進(jìn)入輸送管的氣固兩相流配比適宜，在進(jìn)入LV自動(dòng)補(bǔ)償噴射器前均勻暢通，不出現(xiàn)脈動(dòng) 及栓塞流。LV自動(dòng)補(bǔ)償單元由LV自動(dòng)補(bǔ)償噴射器及反應(yīng)氣相成分P、Q調(diào)控箱構(gòu)成，它對(duì)噴 槍背壓自動(dòng)檢測(cè)并快速反應(yīng)，保證液體不回灌，對(duì)熔池內(nèi)c、0系反應(yīng)體系中的P02、PC0、PC02 進(jìn)行控制，是整個(gè)系統(tǒng)集約、高效、安全的關(guān)鍵。噴吹系統(tǒng)氣動(dòng)控制站是整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行安全、防爆、裝料、密閉、增壓、流化、氣固比 調(diào)節(jié)、輸送任務(wù)的檢測(cè)及反饋控制單元。由一系列電氣閥組、儀表檢測(cè)元件、信號(hào)處理器、管 件等構(gòu)成，是系統(tǒng)的心臟及神經(jīng)中樞。PLC過程控制單元是系統(tǒng)的大腦，它對(duì)來自(In)系統(tǒng)的各種開關(guān)量⑶、模擬量 (A)進(jìn)行處理，并按工藝要求及PLC系統(tǒng)要求進(jìn)行控制編程，適時(shí)發(fā)出(OUT)各種D、A信息，通過噴吹系統(tǒng)氣動(dòng)控制站和LV自動(dòng)補(bǔ)償噴射及反應(yīng)氣相成分P、Q調(diào)控箱，對(duì)過程進(jìn)行控制 與調(diào)節(jié)，是使系統(tǒng)始終處于自動(dòng)、安全、高效、集約、環(huán)保的核心技術(shù)集成體。本發(fā)明與公知技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)實(shí)現(xiàn)對(duì)寬粒級(jí)、大顆粒較多、含水較高的粒狀還原劑類物料的自動(dòng)噴吹，減少 人工用量并降低勞動(dòng)強(qiáng)度；(2)在反饋調(diào)節(jié)噴射單元和自動(dòng)補(bǔ)償單元采用可調(diào)拉瓦爾管裝置，使噴射動(dòng)力增 力口、物料物料供應(yīng)均勻可控、分布勻化，提高了檢測(cè)靈敏度；(3)發(fā)明的設(shè)備可配置不同規(guī)模(例如100_500t)的回轉(zhuǎn)式或傾動(dòng)式陽極爐，一次 性操作可完成整個(gè)還原過程，并適應(yīng)爐子大型化的發(fā)展趨勢(shì)。



圖1為本發(fā)明各單元間的連接關(guān)系框圖。如圖1中所示，九個(gè)實(shí)線方框分別表示給料單元、流化增壓單元、流化混合調(diào)節(jié)單 元、反饋調(diào)節(jié)噴射單元、LV自動(dòng)補(bǔ)償單元、安全防爆單元、支撐稱重單元、氣動(dòng)控制站、PLC 過程控制單元等九個(gè)單元。PLC控制單元以電信號(hào)的方式操作氣動(dòng)控制站和給料單元，同時(shí) 接受由體系測(cè)得的各種壓力、流量、重量(由支撐稱重單元給出)信號(hào)進(jìn)行處理，信號(hào)走向 為帶箭頭的細(xì)實(shí)線。各種氣體經(jīng)氣動(dòng)控制站至各單元和控制點(diǎn)，為了簡明，用虛線方框統(tǒng)一 歸并表示，帶箭頭的圓點(diǎn)線為純氣體的走向。粒狀還原劑依靠重力通過給料單元進(jìn)入流化 增壓單元，然后通過流化混合調(diào)節(jié)單元、反饋調(diào)節(jié)噴射單元、LV自動(dòng)補(bǔ)償單元形成所需要的 氣固兩相流，帶箭頭的粗實(shí)線代表粒狀還原劑(在流化增壓單元以下為氣固兩相流)的走 向。
具體實(shí)施例方式由轉(zhuǎn)運(yùn)喂料器、料倉、檢修插板閥、電動(dòng)給料器、排氣過濾器、插板閥組成給料單 元；由氣動(dòng)密閉蝶閥、壓力罐、壓力平衡增壓管件、還原劑流化管件等器件構(gòu)成流化增壓單 元；由手動(dòng)插板閥、氣動(dòng)V型球閥、氣固相流化調(diào)節(jié)器、壓力平管件等組成流化混合調(diào)節(jié)單 元；由氣固兩相流P、Q傳感器，可調(diào)節(jié)拉瓦耳管等組成反饋調(diào)節(jié)噴射單元；由LV自動(dòng)補(bǔ)償 噴射器及反應(yīng)氣相成分P、Q調(diào)控箱構(gòu)成LV自動(dòng)補(bǔ)償單元；由壓力傳感器、氮?dú)獗Ｗo(hù)閥組 組成由安全防爆單元；由機(jī)架、稱架、稱重模塊、信號(hào)處理及控制器等一組模塊化電子稱量 機(jī)構(gòu)組成稱重單元；由過濾器、氣動(dòng)開關(guān)、電磁閥組，壓力、流量傳感器、信號(hào)處理器組成氣 動(dòng)控制站；由工業(yè)程控機(jī)、運(yùn)算模塊、通訊模塊、根據(jù)工藝要求和操作習(xí)慣編成的程序組成 PLC過程控制單元。按照附圖1所示的邏輯關(guān)系集成的系統(tǒng)，可實(shí)施本發(fā)明。以下通過實(shí)例說明。實(shí)施例一 1臺(tái)400t傾動(dòng)式陽極爐，設(shè)置兩個(gè)氧化還原口，粒狀還原劑< 5mm，容重 0. 6-0. 7t/m3，含水< 5%。按照前述實(shí)施方式的要求配置給料單元、流化增壓單元、流化混 合調(diào)節(jié)單元、反饋調(diào)節(jié)噴射單元、LV自動(dòng)補(bǔ)償單元、安全防爆單元、支撐稱重單元、氣動(dòng)控制 站、PLC過程控制單元。采用一個(gè)罐體對(duì)應(yīng)一個(gè)氧化還原口、一套控制系統(tǒng)的方案，每個(gè)罐 體容量為4. 5t還原劑，采用LV-4. 5可調(diào)拉瓦爾管，在壓縮空氣、壓縮氮?dú)獾膲毫?、用量均?0. 4-0. 8MPa、250m7h的條件下，粒狀還原劑實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴吹，還原管內(nèi)徑25mm，插入銅液深度600mm，噴吹量2_5t/h，單爐還原時(shí)間1. 0-2. Oh。與使用煤基還原劑用貯存輸送器相比，過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，供料數(shù)量可調(diào)，未發(fā)生堵料現(xiàn)象，本發(fā)明節(jié)約人工數(shù)3個(gè)，在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控 制的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)遠(yuǎn)程控制，還原時(shí)間平均節(jié)約20min，消耗降低5 10%。
實(shí)施例二 1臺(tái)150t回轉(zhuǎn)式陽極爐，設(shè)置兩個(gè)氧化還原口，粒狀還原劑< 4mm，容 重0.6-0.8〖/!113，含水< 6%。按照前述實(shí)施方式的要求配置給料單元、流化增壓單元、流化 混合調(diào)節(jié)單元、反饋調(diào)節(jié)噴射單元、LV自動(dòng)補(bǔ)償單元、安全防爆單元、支撐稱重單元、氣動(dòng) 控制站、PLC過程控制單元。采用一個(gè)罐體對(duì)應(yīng)二個(gè)氧化還原口的方案，罐體容量為3. Ot 還原劑，采用LV-2. 5可調(diào)拉瓦爾管，在壓縮空氣、壓縮氮?dú)獾膲毫Α⒂昧烤鶠?. 3-0. 5MPa、 150m3/h的條件下，粒狀還原劑實(shí)現(xiàn)自動(dòng)噴吹，還原管內(nèi)徑25mm，插入銅液深度500mm，噴吹 量l_3t/h，單爐還原時(shí)間0. 6-1. 5h。與使用煤基還原劑用貯存輸送器相比，過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 控制，供料數(shù)量可調(diào)，未發(fā)生堵料現(xiàn)象，本發(fā)明節(jié)約人工數(shù)2個(gè)，在實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制的同時(shí)實(shí) 現(xiàn)了上位機(jī)遠(yuǎn)程控制，還原時(shí)間平均節(jié)約15min，消耗降低3 7%。
權(quán)利要求
一種新的固體還原劑自動(dòng)噴吹系統(tǒng)，其特征在于步驟如下(1)分別設(shè)置給料單元、流化增壓單元、流化混合調(diào)節(jié)單元、反饋調(diào)節(jié)噴射單元、LV自動(dòng)補(bǔ)償單元、支撐稱重單元、氣動(dòng)控制站和PLC過程控制單元；(2)讓粒狀還原劑以自身重力通過給料單元進(jìn)入流化增壓單元，增壓后在流化混合調(diào)節(jié)單元中形成初始?xì)夤虄上嗔?，使固體物料從增壓單元流出；(3)讓反饋調(diào)節(jié)噴射單元將初始兩相流的比例進(jìn)行調(diào)節(jié)，以符合還原工藝要求，LV自動(dòng)補(bǔ)償單元對(duì)氣固兩相流在噴吹過程中通過還原噴槍背壓的檢測(cè)并快速反應(yīng)，保證液體銅不回灌；(4)讓氣動(dòng)控制站將工藝所需要的壓縮空氣、氮?dú)?、氧氣和各單元控制所需的儀表氣源分配至各點(diǎn)；(5)PLC過程控制單元按工藝要求進(jìn)行編程，并對(duì)來自系統(tǒng)的各種開關(guān)量、模擬量進(jìn)行處理，適時(shí)發(fā)出各種開關(guān)、模擬信號(hào)，通過氣動(dòng)控制站對(duì)過程進(jìn)行控制與調(diào)節(jié)，以及對(duì)給料單元發(fā)出指令使其處于所要求的工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體還原劑自動(dòng)噴吹系統(tǒng)，其特征在于第(1)步驟中，還設(shè)置 安全防爆單元，用以實(shí)現(xiàn)安全防爆功能以及起到在增壓單元中的粒狀還原劑用完之后，將 后者泄壓以備下次使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體還原劑自動(dòng)噴吹系統(tǒng)，其特征在于第(5)步驟中的模似 量包括支撐稱重單元信號(hào)、噴槍背壓信號(hào)、各控制點(diǎn)的氣壓力、氣體流量信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固體還原劑自動(dòng)噴吹系統(tǒng)，其特征在于給料單元由給料 單元由轉(zhuǎn)運(yùn)喂料器、料倉、檢修插板閥、電動(dòng)給料器、排氣過濾器、插板閥組成；稱重單元為一組模塊化電子稱量機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、稱架、稱重模塊、信號(hào)處理及控制器， 將流化增壓罐中的物料靜、動(dòng)態(tài)質(zhì)量信號(hào)傳入過程控制單元，以執(zhí)行流化增壓罐的工藝操 作；安全防爆單元實(shí)現(xiàn)安全防爆功能，由壓力傳感器、氮?dú)獗Ｗo(hù)閥組及管路組成；流化增壓單元包括氣動(dòng)密閉蝶閥、罐體、壓力平衡增壓管件和還原劑流化管件；反饋調(diào) 節(jié)噴射單元包括氣固兩相流P、Q傳感器，拉瓦耳管、可調(diào)節(jié)噴射器；LV自動(dòng)補(bǔ)償單元由LV 自動(dòng)補(bǔ)償噴射器及反應(yīng)氣相成分P、Q調(diào)控箱構(gòu)成，它對(duì)噴槍背壓自動(dòng)檢測(cè)并快速反應(yīng)，保 證液體不回灌，對(duì)熔池內(nèi)C、0系反應(yīng)體系中的Po2、Pco、Pco2進(jìn)行控制；PLC過程控制單元 為一個(gè)集成電路模塊。
全文摘要
一種新的固體還原劑自動(dòng)噴吹系統(tǒng)，設(shè)置給料單元、流化增壓單元、流化混合調(diào)節(jié)單元、反饋調(diào)節(jié)噴射單元、LV自動(dòng)補(bǔ)償單元、支撐稱重單元、氣動(dòng)控制站和PLC過程控制單元；讓還原劑以自重通過給料單元進(jìn)流化增壓單元，增壓后在流化混合調(diào)節(jié)單元形成初始?xì)夤虄上嗔髁鞒?；讓反饋調(diào)節(jié)噴射單元調(diào)節(jié)初始兩相流比例以符合還原工藝要求；LV自動(dòng)補(bǔ)償單元對(duì)氣固兩相流檢測(cè)并快速反應(yīng)，保證液體銅不回灌；讓氣動(dòng)控制站將工藝所需要壓縮空氣、氮?dú)?、氧氣和各單元控制所需儀表氣源分配至各點(diǎn)；PLC過程控制單元編程，并處理開關(guān)量、模擬量，發(fā)出控制信號(hào)，對(duì)給料單元發(fā)出指令使其處于正常工作狀態(tài)；本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)固體還原物料的自動(dòng)噴吹，物料供應(yīng)均勻可控。
文檔編號(hào)C22B15/14GK101871051SQ20101020567
公開日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者劉中華, 劉大方, 史興華, 廖應(yīng)東, 張建坤, 張邦琪, 毛慶, 沈強(qiáng)華, 熊振昆, 王勇, 王衛(wèi)東, 聶新如, 蔣鴻, 鄧?yán)ド? 陳雯, 高峰 申請(qǐng)人:昆明理工精誠科技有限責(zé)任公司;云南銅業(yè)股份有限公司