一種大小料倉結合的礦熱爐給料方式的製作方法
2023-12-04 23:03:16
本發明是用於礦熱爐的投料、給料技術和方式，對電爐和礦熱爐，其投料方式和配合手段，會直接影響冶煉工藝、電極插深和爐況，影響冶煉能耗和冶煉效果；礦熱爐大小料倉結合的給料方法應用於電石，黃磷、矽系（矽鐵、矽鈣、矽鋇、工業矽等）、錳系（錳鐵、矽錳等）、鉻系（矽鉻、鉻鐵等）、鎳系、鎢鐵、鈦鐵等；採用碳電極或石墨電極；開放、內燃或密閉礦熱爐；供電方式為直流，低頻交流，中頻、工頻、高頻交流，或等離子冶煉爐、電磁冶煉爐等新型能源礦熱爐；供電變壓器可採用三相變壓器或單相變壓器；礦熱爐的冶煉電極使用自焙或預焙電極。
技術背景
礦熱爐人工給料進入機械給料開始，每根料管給料都是混合料通過布料設備，進入單一料倉後，通過單一料倉下的一個或幾個下料管到爐膛，由人工控制下料，因為單一料倉只能實現連續給料或不給料兩種狀態，定量給料的能力很差，混合料偏料的離析效應也大，同時，在大型礦熱爐中，爐膛直徑大，偏料和固定料位影響了冶煉效果，無法滿足冶煉實際需求和實現冶煉自動化需要，無法實現PCL和DCS控制下礦熱爐控制和監控變量聯動的自動給料和冶煉自動優化。
技術實現要素：
發明目的
採用大小料倉結合的礦熱爐給料方式，通過小料倉的給料間隔不同或單次給料量設定，可以實現精確定量的給料和滿足礦熱爐不同階段給料需要，偏料離析效應會大幅減小，也便於滿足多種不同爐況下的給料需要，並且與礦熱爐的操作和監控變量關聯，通過PLC或DCS系統控制礦熱爐變量與給料閥門（2）（4）聯動，消除人為判斷的冶煉幹擾，實現礦熱爐自動冶煉和爐況的自動優化。
技術方案
1）在礦熱爐給料設計中，每一根下料管都設計大料倉（1）與小料倉（3）串聯的雙料倉結構，小料倉（3）位於大料倉（1）下部，大料倉（1）接收給料或布料設備供給的單一或混合原料並適度存儲原料，大料倉（1）的下料管接小料倉（3），小料倉（3）下出料接到爐膛的下料管（5），大料倉（1）容積0.5-20立方米，小料倉（3）容積0.02-0.8立方米，大、小料倉式樣不限，或採用大料倉下的上閥門（3）與爐蓋上的下閥門（4）間的下料管容量替代小料倉，大料倉（1）與小料倉（3）之間的下料管上有上閥門（2）控制單一或混合原料從大料倉（1）進入小料倉（3），小料倉下料管設置下閥門（4）控制單一或混合原料通過下料管（5）進入爐膛（8）；通過小料倉（3）上部的上閥門（2）和下部的下閥門（4）開關間隔和多料管配合方式及小料倉容量設置，實現礦熱爐的定量、定時或連續給料。
2）大小料倉（1）（3）的結構可採用柱狀，球狀，臺型或錐形，柱錐混合形等滿足設計空間要求的形狀，對有些下料管採用大料倉下閥門（2）和爐蓋上閥門（4）控制的礦熱爐，可以把上閥門（2）和下閥門（4）間的下料管容量作為小料倉使用，但是注意料管式小料倉的防堵塞；閥門（2）（4）採用機械閥，液壓法，氣動閥，電動閥或棒料閥及其它可以斷開或導通給料設備或可實現遠程和就地操作或自控開啟的閥門，閥門（2）（4）採用耐高溫、耐磨的密閉性好的閥門。
3）下料管閥門（2）（4）採用氣動、液壓或者電動便於實現遠程控制，控制方式可以單獨控制單個閥門的開關，控制全部閥門或採用分組控制部分閥門，可實現遠程自控和就地人工操作，並通過DCS或PLC或工控機等自控系統實現每個閥門的給料間隔和給料時間的自動控制，或通過自控系統和與其它礦熱爐操作變量和監測信號的關聯，實現礦熱爐無人自動冶煉和自動優化。
4）通過人工或自動控制方式監控下料管上部的大料倉不空料，設置大料倉料位下限和空料報警以防止爐氣洩露影響設備和生產安全。
5）小料倉（3）實際容量調整設計可以採用通過大料倉（1）到小料倉（3）的下料管（11）插入小料倉（3）的深度調整，或其它可改變小料倉（3）有效容積的辦法調整小料倉（3）的單次給料量；料管式小料倉可以通過上閥門（2）下閥門（4）間落差高度調整容量。
6）礦熱爐操作變量與監控變量採集包括：一次電壓、一次電流、一次功率因數、二次電壓、二次電流、二次功率因數、大力缸位置和上下限，電極工作長度和入料深度，有補償設備的包括補償容量與分組數據，礦熱爐各主要冷卻點循環水溫度，礦熱爐的爐氣溫度、空冷後溫度，各種原料指標數據和冶煉基準電耗、礦熱爐設計參數、環保除塵數據，出爐時間，出爐間隔時間，產品的品位，密閉爐的氫氣，一氧化碳、二氧化碳、原料水分、環境溫度與時間變量設置等，建立給料邏輯控制程序和死區上下點限制、動作運行時間與延時設定等與給料控制聯動。
有益效果
使用大小料倉結合的給料方法，在目前密閉爐、半密閉爐，基本可以實現低於傳統單一料倉給料礦熱爐的電耗指標，在密閉爐上，可以通過定量給料短期改善爐況進入最佳冶煉狀態，對原料和供電波動時的爐況保護要好於傳統單一料倉給料的礦熱爐，並且大小料倉結合的礦熱爐給料方式是實現礦熱爐自動化和數位化運行的基礎，徹底擺脫人工操作對礦熱爐冶煉的幹預和幹擾。
附圖
附圖1：大小料倉結合的礦熱爐給料方式立面示意圖。
附圖說明
1-大料倉；2-上閥門；3-小料倉；4-下閥門；5-小料倉到爐膛的下料管；6-礦熱爐爐蓋；7-礦熱爐電極；8-礦熱爐爐膛；9-礦熱爐爐牆；10-礦熱爐爐殼；11-大料倉到小料倉的下料管。
具體實施方式
1）在礦熱爐給料和下料設計中，在大料倉（1）下設計上閥門（2），在上閥門（2）下設計小料倉（3），小料倉（3）下設置下閥門（4），後接下料管（5）到爐膛（8）；有些礦熱爐下料管採用大料倉下的上閥門（2）和爐蓋上部的下閥門（4）的，可將上閥門（2）和下閥門（4）間的下料管容積作為小料倉使用，但這種管式小料倉不便調節小料倉容量，還要注意料管原料落料的慣性堵塞，對錳系和鉻系可以，電石注意原料水分引起料管內白灰膨脹，對工業矽和矽鐵等原料大而硬的礦熱爐，不建議採用此方法。
2） 小料倉（3）上閥門（2）和下閥門（4）在主控室或其它部位安裝操作臺控制下料，可採用人工和自動控制雙模式設計，控制方式可以單獨控制單個閥門的開關，或控制全部閥門或控制分組的部分閥門開關動作，或通過DCS或PLC或工控機等自控系統實現每個閥門的給料間隔和給料時間，或通過自控系統和與其它礦熱爐操作變量和檢測信號的連鎖控制，實現無人冶煉和自動優化。
3）大料倉（1）下料管的上閥門（2）後，由大料倉（1）到小料倉（3）的下料管（11），可設計為插入小料倉（3）內的插深可調整結構，通過調整小料倉（3）內下料管深度，調整小料倉（3）有效容積，或其它容積調整方式改變小料倉（3）容積，實現根據不同冶煉和原料需要的單次定量給料量，然後配合給料頻率和間隔，滿足實際冶煉需要，同時考慮下閥門（4）安裝位置的存料對小料倉容量設置的計量影響。
4）大小料倉（1）（3）和閥門（2）（4）的材質要耐溫耐磨，滿足冶煉高溫需要。
5）大小料倉（1）（3）和閥門（2）（4）的設計位置和方式，要科學便於檢修，密閉性要好，不洩露爐氣，並滿足生產安全需要。
6）大小料倉（1）（3）和閥門（2）（4）的設計位置、容量、形狀和方式，要根據爐況、礦熱爐規模和冶煉種類和原料特點等實際情況設計調整和變化。
7）所述給料方式全系統整個下料管道閥門（2）（4）和其它相應易堵部位增加震動器、防堵塞，並在下料管（5）和閥門（2）（4）增加清通口，便於及時清理疏通。
8）所述大小料倉結合的礦熱爐給料方式，大料倉（1）內設計料位儀和下限料位報警，防止空料燒毀設備和發生一氧化碳等洩露的安全事故；小料倉（3）建議也設計料位檢測設備，監控給料狀態。
9）將礦熱爐操作變量與監控變量採集進入控制系統，一次電壓、一次電流、一次功率因數、二次電壓、二次電流、二次功率因數、大力缸位置和上下限，電極工作長度和入料深度，有補償設備的容量與分組數據，各冷卻點循環水溫度，爐氣溫度、空冷後溫度，各種原料指標數據和冶煉基準電耗、礦熱爐設計參數、環保除塵數據，出爐時間，冶煉間隔，冶煉產品品位數據，密閉爐的氫氣、一氧化碳、二氧化碳、原料水分、環境溫度與時間變量設置等，這些數據關係和範圍建立作業系統與給料邏輯關聯，結合時間延時設定與給料控制聯動，然後在人工輔助下調整各點的變量關係和上下限動作連鎖點與延時，精心調整幾個月後試運行，初期可以採用手動輔助或人工監控運行，但必須保證上述變量數據的完整和關鍵數據不缺少和一旦缺失後系統保護邏輯科學，非核心技術人員不要介入設計和改動參數關係，以免發生安全事故。