堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控方法及裝置,包括:堿金屬容器、加熱單元、稱重單元、隔熱單元及控制單元;加熱單元設(shè)置在堿金屬容器外側(cè)。隔熱單元為上、下端開(kāi)有孔的半封閉結(jié)構(gòu),堿金屬容器及加熱單元均設(shè)置在隔熱單元的內(nèi)部。稱重單元設(shè)置在堿金屬容器下方,稱重單元頂端穿過(guò)隔熱單元下端的孔與堿金屬容器的底部外壁接觸。控制單元分別與加熱單元及稱重單元連接,控制單元采集稱重單元獲取的堿金屬質(zhì)量數(shù)據(jù),并計(jì)算出堿蒸汽實(shí)時(shí)發(fā)生速率;控制單元調(diào)節(jié)加熱單元的溫度以調(diào)節(jié)堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率與需要的堿蒸汽目標(biāo)發(fā)生速率一致。本發(fā)明提供的堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控方法及裝置,能夠準(zhǔn)確、方便的設(shè)定堿蒸汽的發(fā)生速率。
【專利說(shuō)明】堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高爐冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】,特別涉及一種堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控方法及裝置。【背景技術(shù)】
[0002]焦炭是高爐生產(chǎn)中必不可少的原料,其在高爐煉鐵過(guò)程主要起著熱源、還原劑、支撐骨架等作用。隨著現(xiàn)代高爐風(fēng)口噴吹煤粉技術(shù)強(qiáng)化并普及后,焦炭負(fù)荷得到提高,其作為高爐料柱的支撐骨架作用卻愈發(fā)突出。然而,隨著高爐的相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步,焦比下降以及高爐采用精料后渣量減少,由此減少了渣中堿金屬的排出量,加劇了高爐內(nèi)堿金屬的富集,使得高爐內(nèi)焦炭中堿金屬的含量有十幾倍甚至幾十倍的增長(zhǎng),在高爐內(nèi)循環(huán)富集的堿金屬對(duì)焦炭的破壞已引起重視。為此有人設(shè)計(jì)了高溫下堿金屬蒸氣在焦炭上的吸附實(shí)驗(yàn)和堿蒸氣存在時(shí)的氣化反應(yīng)實(shí)驗(yàn),并根據(jù)高爐堿負(fù)荷和焦比確定實(shí)驗(yàn)時(shí)氣固體系中堿金屬蒸氣與焦炭的質(zhì)量比例,將盛有堿金屬的小剛玉坩堝放在反應(yīng)管底部,利用剛玉支管墊起一定高度后,在透氣墊圈上再放置實(shí)驗(yàn)焦炭,反應(yīng)終了時(shí)堿金屬已完全揮發(fā)或反應(yīng)生成堿金屬蒸氣,以無(wú)剩余為準(zhǔn)。這種產(chǎn)生堿蒸氣的方式,不能保證穩(wěn)定的堿蒸氣發(fā)生速率,也難以調(diào)控,故難以實(shí)現(xiàn)對(duì)堿金屬影響的定量研究。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠準(zhǔn)確、方便的設(shè)定堿蒸汽發(fā)生速率的堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控方法及裝置。
[0004]為解決上述 技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控方法,包括:設(shè)定堿蒸汽的目標(biāo)發(fā)生速率\ ;將堿金屬加熱逐漸轉(zhuǎn)化成堿蒸汽,每隔一段時(shí)間T記錄所述堿金屬的質(zhì)量M;每隔一段時(shí)間T計(jì)算出該段時(shí)間T內(nèi)堿金屬的質(zhì)量變化量AM,并根據(jù)公式V= Λ Μ/T計(jì)算一次堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率V;取用堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率V的值與堿蒸汽的目標(biāo)發(fā)生速率Vtl的值比較,若V小于Vtl,則升高所述堿金屬的加熱溫度,直到V等于Vtl時(shí),保持加熱溫度不變;若V大于Vtl,則降低所述堿金屬的加熱溫度,直到V等于Vtl時(shí),保持加熱溫度不變。
[0005]本發(fā)明還提供了一種堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控裝置,包括:堿金屬容器、加熱單元、稱重單元、隔熱單元及控制單元;所述加熱單元設(shè)置在所述堿金屬容器外側(cè),用于加熱所述堿金屬容器內(nèi)的堿金屬;所述隔熱單元為上、下端開(kāi)有孔的半封閉結(jié)構(gòu)且上端可拆卸,拆卸后方便堿金屬容器取出或放入,所述堿金屬容器及所述加熱單元均設(shè)置在所述隔熱單元的內(nèi)部;所述稱重單元設(shè)置在所述堿金屬容器下方,所述稱重單元頂端穿過(guò)所述隔熱單元下端的孔與所述堿金屬容器的底部外壁接觸,用于稱量所述堿金屬容器內(nèi)的堿金屬;所述控制單元分別與所述加熱單元及所述稱重單元連接,所述控制單元采集所述稱重單元獲取的堿金屬質(zhì)量數(shù)據(jù),并計(jì)算出堿蒸汽實(shí)時(shí)發(fā)生速率;所述控制單元還用于調(diào)節(jié)所述加熱單元的溫度以調(diào)節(jié)堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率,使堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率與需要的堿蒸汽目標(biāo)發(fā)生速率一致。[0006]進(jìn)一步地,還包括:托盤;所述托盤與所述稱重單元的頂端連接,所述堿金屬容器放置在所述托盤上。
[0007]進(jìn)一步地,所述堿金屬容器包括:坩堝及坩堝上蓋;所述坩堝上蓋的下端為與所述坩堝相配合的螺紋結(jié)構(gòu),所述坩堝上蓋的上端為導(dǎo)通堿蒸汽的導(dǎo)管結(jié)構(gòu);所述坩堝放置在所述托盤上,所述坩堝上蓋的下端密閉地與所述坩堝螺接在一起,所述坩堝上蓋的上端穿過(guò)所述隔熱單元上端的孔。
[0008]進(jìn)一步地,還包括:惰性氣體源及導(dǎo)管;所述惰性氣體源通過(guò)所述導(dǎo)管與所述隔熱單元的內(nèi)部連接;所述惰性氣體源通過(guò)所述導(dǎo)管與所述控制單元連接。
[0009]進(jìn)一步地,還包括:熱電偶;所述熱電偶設(shè)置在所述加熱單元附近,且所述熱電偶與所述控制單元連接。
[0010]進(jìn)一步地,所述控制單元包括:質(zhì)量記錄模塊,用于每隔一段時(shí)間T記錄一次所述堿金屬容器內(nèi)的堿金屬質(zhì)量M ;處理模塊,用于從所述質(zhì)量記錄模塊中獲取每隔一段時(shí)間T記錄的所述堿金屬容器內(nèi)的堿金屬質(zhì)量M,并計(jì)算出該段時(shí)間T內(nèi)堿金屬的質(zhì)量變化量AM,并根據(jù)公式V=AM/T計(jì)算一次堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率V;取用不同的堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率V的值與堿蒸汽的目標(biāo)發(fā)生速率Vtl的值比較,若V小于Vtl,則控制所述加熱單元升高堿金屬的加熱溫度,直到V等于Vtl時(shí),保持加熱溫度不變;若V大于Vtl,則控制所述加熱單元降低堿金屬的加熱溫度,直到V等于Vtl時(shí),保持加熱溫度不變;氣體調(diào)控模塊,用于控制所述惰性氣體源向所述隔熱單元內(nèi)部充入惰性氣體。 [0011]進(jìn)一步地,還包括:顯示模塊,用于從所述處理模塊中獲取堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率V和從所述熱電偶獲取所述加熱單元的實(shí)時(shí)溫度T并實(shí)時(shí)顯示。
[0012]本發(fā)明提供的堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控方法及裝置,通過(guò)每隔一段時(shí)間記錄堿金屬的質(zhì)量,并計(jì)算出該段時(shí)間內(nèi)堿金屬的質(zhì)量變化量,進(jìn)而計(jì)算出堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率,通過(guò)堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率與設(shè)定的堿蒸汽目標(biāo)發(fā)生速率對(duì)比,能夠準(zhǔn)確、方便的設(shè)定堿蒸汽的發(fā)生速率。此外,堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低,便于在工業(yè)、科研領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控裝置結(jié)構(gòu)示意圖;
[0014]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的控制單元結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控方法,包括:
[0016]步驟10:設(shè)定堿蒸汽的目標(biāo)發(fā)生速率V。。
[0017]步驟20:將堿金屬加熱逐漸轉(zhuǎn)化成堿蒸汽,每隔一段時(shí)間T記錄所述堿金屬的質(zhì)
量Mo
[0018]步驟30:每隔一段時(shí)間T計(jì)算出該段時(shí)間T內(nèi)堿金屬的質(zhì)量變化量AM,根據(jù)公式V=AM/T計(jì)算一次堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率V。
[0019]步驟40:取用堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率V的值與堿蒸汽的目標(biāo)發(fā)生速率Vtl的值比較’若V小于Vtl,則增加所述堿金屬的加熱溫度,直到V等于Vtl時(shí),保持加熱溫度不變;若V大于Vtl,則降低所述堿金屬的加熱溫度,直到V等于Vtl時(shí),保持加熱溫度不變。
[0020]基于上述堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控方法,本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控裝置,參見(jiàn)圖1,具體包括:堿金屬容器、加熱單元1、稱重單元5、隔熱單元9、托盤4、惰性氣體源10、導(dǎo)管7、熱電偶6及控制單元11。加熱單元I設(shè)置在堿金屬容器外側(cè),用于均勻地加熱堿金屬容器內(nèi)的堿金屬(如鉀、鈉);本實(shí)施例中,加熱單元I采用紅外加熱方式。隔熱單元9為上、下端開(kāi)有孔的半封閉結(jié)構(gòu)(即在一個(gè)封閉的隔熱結(jié)構(gòu)的上、下兩端分別開(kāi)設(shè)一個(gè)孔),且上端可拆卸,拆卸后方便堿金屬容器取出或放入,堿金屬容器及加熱單元I均設(shè)置在隔熱單元9的內(nèi)部。稱重單元5 (用于稱量堿金屬容器內(nèi)的堿金屬)設(shè)置在堿金屬容器下方,稱重單元5的頂端穿過(guò)隔熱單元9下端的孔,托盤4與稱重單元5的頂端連接,堿金屬容器放置在托盤4上。控制單元11分別與加熱單元I及稱重單元5連接,控制單元11采集稱重單元5獲取的堿金屬質(zhì)量數(shù)據(jù),并計(jì)算出堿蒸汽實(shí)時(shí)發(fā)生速率;控制單元11還用于調(diào)節(jié)加熱單元I的溫度以調(diào)節(jié)堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率,使堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率與需要的堿蒸汽目標(biāo)發(fā)生速率一致。惰性氣體源10通過(guò)導(dǎo)管7與隔熱單元9的內(nèi)部連接,惰性氣體源10通過(guò)導(dǎo)管7與控制單元11連接(通過(guò)控制單元11控制惰性氣體的流量大小,最小值為O)。熱電偶6設(shè)置在加熱單元I附近(以能夠探測(cè)加熱單元I的溫度為準(zhǔn)),且熱電偶6與控制單元11連接。其中,堿金屬容器包括:坩堝3及坩堝上蓋2 ;坩堝上蓋2的下端為與坩堝3相配合的螺紋結(jié)構(gòu),坩堝上蓋2的上端為導(dǎo)通堿蒸汽的導(dǎo)管結(jié)構(gòu);坩堝3放置在托盤4上,坩堝上蓋2的下端密閉地與坩堝3螺接在一起,坩堝上蓋2的上端穿過(guò)隔熱單元9上端的孔。本發(fā)明實(shí)施例提供的堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控裝置,參見(jiàn)圖2,控制單元包括:質(zhì)量記錄模塊,用于每隔一段時(shí)間T記錄一次堿金屬容器內(nèi)的堿金屬質(zhì)量M ;處理模塊,用于從質(zhì)量記錄模塊中獲取每隔一段時(shí)間T記錄的堿金屬容器內(nèi)的堿金屬質(zhì)量M,并計(jì)算出該段時(shí)間T內(nèi)堿金屬的質(zhì)量變化量AM,并根據(jù)公式V=M/T計(jì)算一次堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率V ;并取用不同的堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率V的值與堿蒸汽的目標(biāo)發(fā)生速率Vtl的值比較,若V小于Vtl,則控制加熱單元I升高堿金屬的加熱溫度,直到V等于Vtl時(shí),保持當(dāng)前的加熱溫度不變;若V大于Vtl,則控制加熱單元I降低堿金屬的加熱溫度,直到V等于Vtl時(shí),保持當(dāng)前的加熱溫度不變;氣體調(diào)控模塊,用于控制惰性氣體源11向隔熱單元2內(nèi)部充入惰性氣體;顯示模塊,用于從處理模塊中獲取堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率V和從熱電偶6獲取加熱單元I的實(shí)時(shí)溫度T并實(shí)時(shí)顯示。
[0021] 參見(jiàn)圖1及圖2,在使用本發(fā)明實(shí)施例提供的堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控裝置時(shí),若要求堿金屬(如鉀)的發(fā)生速率為0.05g/min,則坩堝3內(nèi)應(yīng)先放有足量的鉀金屬(大于6g)。由于鉀金屬易被氧化,在鉀金屬上覆蓋少量煤油,加熱時(shí)煤油會(huì)先揮發(fā),實(shí)驗(yàn)表明不會(huì)對(duì)后續(xù)反應(yīng)造成影響。首先,在控制單元中輸入堿金屬種類及堿蒸汽的目標(biāo)發(fā)生速率(如K,0.05g/min),將會(huì)從控制單元11中調(diào)出對(duì)應(yīng)的升溫程序(預(yù)先在控制單元11中設(shè)定不同種類堿金屬的升溫程序,需要時(shí)調(diào)用對(duì)應(yīng)的程序即可),接著通過(guò)控制單元11中的氣體調(diào)控模塊控制惰性氣體源10向隔熱單元9內(nèi)通入惰性氣體,將其內(nèi)空氣排凈以保證惰性氣氛。然后通過(guò)處理模塊控制加熱單元I進(jìn)行加熱升溫,使鉀金屬表面煤油將先揮發(fā),達(dá)到一定溫度后,將會(huì)有鉀蒸氣產(chǎn)生。質(zhì)量記錄模塊隔一段時(shí)間T記錄一次堿金屬容器內(nèi)的堿金屬質(zhì)量M ;處理模塊從質(zhì)量記錄模塊中獲取每隔一段時(shí)間T記錄的堿金屬容器內(nèi)的堿金屬質(zhì)量M,并計(jì)算出該段時(shí)間T內(nèi)堿金屬的質(zhì)量變化量AM,并根據(jù)公式V=AM/T計(jì)算一次堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率V ;并取用不同的堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率V的值與堿蒸汽的目標(biāo)發(fā)生速率Vtl (0.05g/min)的值比較,若V小于Vci (0.05g/min),則控制加熱單元升高堿金屬的加熱溫度,直到V等于Vci (0.05g/min)時(shí),保持加熱溫度不變;若V大于Vci (0.05g/min),則控制加熱單元降低堿金屬的加熱溫度,直到V等于Vtl (0.05g/min)時(shí),保持加熱溫度不變。顯示模塊從處理模塊中獲取堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率V和從熱電偶獲取加熱單元的實(shí)時(shí)溫度T并實(shí)時(shí)顯示。這樣,將會(huì)獲得較穩(wěn)定發(fā)生速率的鉀蒸氣,與焦炭熱反應(yīng)性測(cè)試裝置配用,可定量研究鉀蒸氣對(duì)焦炭性能的影響,或用于研究鉀金屬在高爐內(nèi)循環(huán)富集規(guī)律。
[0022]最后所應(yīng)說(shuō)明的是,以上【具體實(shí)施方式】?jī)H用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制,盡管參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解,可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換,而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍,其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控方法,其特征在于,包括: 設(shè)定堿蒸汽的目標(biāo)發(fā)生速率Vtl ; 將堿金屬加熱逐漸轉(zhuǎn)化成堿蒸汽,每隔一段時(shí)間T記錄所述堿金屬的質(zhì)量M ; 每隔一段時(shí)間T計(jì)算出該段時(shí)間T內(nèi)堿金屬的質(zhì)量變化量八1,并根據(jù)公式¥=八11/1'計(jì)算一次堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率V ; 取用堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率V的值與堿蒸汽的目標(biāo)發(fā)生速率VO的值比較,若V小于V。,則增加所述堿金屬的加熱溫度,直到V等于Vtl時(shí),保持加熱溫度不變;若V大于Vtl,則降低所述堿金屬的加熱溫度,直到V等于Vtl時(shí),保持加熱溫度不變。
2.一種堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控裝置,其特征在于,包括:堿金屬容器、加熱單元、稱重單元、隔熱單元及控制單元; 所述加熱單元設(shè)置在所述堿金屬容器外側(cè),用于加熱所述堿金屬容器內(nèi)的堿金屬; 所述隔熱單元為上、下端開(kāi)有孔的半封閉結(jié)構(gòu)且上端可拆卸,拆卸后方便堿金屬容器取出或放入,所述堿金屬容器及所述加熱單元均設(shè)置在所述隔熱單元的內(nèi)部; 所述稱重單元設(shè)置在所述堿金屬容器下方,所述稱重單元頂端穿過(guò)所述隔熱單元下端的孔與所述堿金屬容器的底部外壁接觸,用于稱量所述堿金屬容器內(nèi)的堿金屬; 所述控制單元分別與所述加熱單元及所述稱重單元連接,所述控制單元采集所述稱重單元獲取的堿金屬質(zhì)量數(shù)據(jù),并計(jì)算出堿蒸汽實(shí)時(shí)發(fā)生速率;所述控制單元還用于調(diào)節(jié)所述加熱單元的溫度以調(diào)節(jié)堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率,使堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率與需要的堿蒸汽目標(biāo)發(fā)生速率一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控裝置,其特征在于,還包括:托盤;所述托盤與所述稱重單元的頂端連接,所述堿金屬容器放置在所述托盤上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控裝置,其特征在于,所述堿金屬容器包括:坩堝及坩堝上蓋;所述坩堝上蓋的下端為與所述坩堝相配合的螺紋結(jié)構(gòu),所述坩堝上蓋的上端為導(dǎo)通堿蒸汽的導(dǎo)管結(jié)構(gòu);所述坩堝放置在所述托盤上,所述坩堝上蓋的下端密閉地與所述坩堝螺接在一起,所述坩堝上蓋的上端穿過(guò)所述隔熱單元上端的孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控裝置,其特征在于,還包括:惰性氣體源及導(dǎo)管;所述惰性氣體源通過(guò)所述導(dǎo)管與所述隔熱單元的內(nèi)部連接;所述惰性氣體源通過(guò)所述導(dǎo)管與所述控制單元連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控裝置,其特征在于,還包括:熱電偶;所述熱電偶設(shè)置在所述加熱單元附近,且所述熱電偶與所述控制單元連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控裝置,其特征在于,所述控制單元包括: 質(zhì)量記錄模塊,用于每隔一段時(shí)間T記錄一次所述堿金屬容器內(nèi)的堿金屬質(zhì)量M ; 處理模塊,用于從所述質(zhì)量記錄模塊中獲取每隔一段時(shí)間T記錄的所述堿金屬容器內(nèi)的堿金屬質(zhì)量M,并每隔一段時(shí)間T根據(jù)公式V=AM/T計(jì)算一次堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率V ;取用不同的堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率V的值與堿蒸汽的目標(biāo)發(fā)生速率Vtl的值比較,若V小于V。,則控制所述加熱單元升高堿金屬的加熱溫度,直到V等于Vtl時(shí),保持加熱溫度不變;若V大于Vtl,則控制所述加熱單元降低堿金屬的加熱溫度,直到V等于Vtl時(shí),保持加熱溫度不變; 氣體調(diào)控模塊,用于控制所述 惰性氣體源向所述隔熱單元內(nèi)部充入惰性氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的堿蒸汽發(fā)生速率調(diào)控裝置,其特征在于,還包括: 顯示模塊,用于從所述處理模塊中獲取堿蒸汽的實(shí)時(shí)發(fā)生速率V和從所述熱電偶獲取所述加熱單元的實(shí)時(shí)溫度T并實(shí) 時(shí)顯示。
【文檔編號(hào)】C21B7/24GK103882166SQ201410133758
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】徐榮廣, 李東濤, 劉洋, 郭德英, 張小明, 晁偉, 薛立民, 馬超 申請(qǐng)人:首鋼總公司