一种热风炉无波动换炉装置

技术领域

本发明属于热风炉设备技术领域，具体是一种热风炉无波动换炉装置。

背景技术

加热高炉鼓风的炉子是蓄热式热风炉，它的运行方式是两座，三座(两烧一送)或四座(两烧两送)—蓄热(燃烧)—送风，—蓄热(燃烧)—送风……。这种运行方式在蓄热与送风之间必然有一个换炉过程，在换炉前蓄热炉内是低压，冷风阀、热风阀一边低压，另一边高压则无法打开，须对蓄热的炉子进行充压，使其冷风阀、热风阀两侧压力相等，以便打开冷风阀、热风阀进行换炉。热风炉是一个较大的容器，原设计的热风炉都是用高炉鼓风机的风进行充压，当突然打开充压(均压)阀时，高炉鼓风机的风压将突然降低，引起鼓风压力的波动。这种波动，轻则影响炉况顺行，重则造成风口倒罐休风事故。热风炉无波动换炉就是指在热风炉换炉时，高炉操作无波动。

申请号为2021108620407公开了一种热风炉无波动换炉高效转换装置及控制方法，虽然解决了在换炉过程中换炉过程充压时间长，存在波动的问题，但在实际的使用中，由于热风炉内的气体的加热速率受蓄热室内的温度影响，进而当热风炉内气体加热速率较快时，热风炉内极其容易形成负压，影响热风炉的安全使用。

在热风炉换炉成功后，由于送风前期蓄热室的热量充足，对通过冷风阀的冷气加热速率较快，同时由于进气管的直径限制，进而导致高炉鼓风机通过冷风阀的气体总量受限，并不能对送风热风炉内的压强做出及时调整，仅仅只能通过蓄热室自身温度下降后，使得规定时间内通过热风阀的出气量等于小于冷风阀的进气量对炉内压强完成调节，致使蓄热室内的热量无法充分被使用，同时由于负压影响，增加热风阀的排气压力。

并且现有技术中有采用自动控制的办法来调节波动，使充压阀缓慢打开，将压力波动控制在允许的范围内。这个办法仍然是用高炉鼓风机的风，同时它的先决条件是高炉鼓风机必须有富裕的风量，但是仍有波动产生，且充压时间长。占据了烧炉时间，影响烧炉风温。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，本发明提供了一种热风炉无波动换炉装置，具有不用高炉鼓风机的风，使高炉操作无任何波动，且换炉时间短的优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种热风炉无波动换炉装置，包括若干热风炉，若干热风炉的周侧上连接设有热风总管，热风总管远离热风炉的一端连接有竖管和高炉，每个热风炉与竖管之间的热风支管上设有控制气体传输的热风阀；

热风炉的周侧上还连接有高压组件与冷风输入总管，高压组件与冷风输入总管并联连接在热风炉进气管上；

高压组件包括空压机，空压机的气体输出端连接有贮气罐，其中贮气罐上连通有高压气体通入管，其中高压气体通入管分别与热风炉的进气管连通，其中高压气体通入管与每个热风炉进气管之间连接设有充压阀；

冷风输入总管包括高炉鼓风机，高炉鼓风机出风端连通有冷风总管，冷风总管与若干进气管之间分别连接设有压差计，其中冷风总管与若干进气管之间相互连通，进气管上连接设有冷风阀，冷风总管与进气管之间还连接设有均压阀，冷风阀与均压阀并联在进气管上；

通过热风炉上的高压组件与冷风输入总管和冷风阀、均压阀以及充压阀之间的配合，通过充压阀向热风炉内充压，使其热风炉内的压力与冷风输入总管之间的压力趋于，再打开冷风阀和热风阀向高炉送风，此时充压没有使用高炉鼓风机，而打开冷风阀时，热风炉内的压力又与冷风压基本相等，因此热风炉在换炉的过程中不会产生压力上的波动。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、通过贮气罐内的气体对需要换炉的热风炉进行充压，使得热风炉内的压强在较短时间内达到或接近冷风压强，当热风炉的压强达到冷风压强后，打开冷风阀和热风阀向高炉供气。这样高炉鼓风机的风压可一直保持不变，既可稳定炉况，又可节能增产。另一方面，热风炉不用高炉鼓风机的风的时候，这部分风可用于高炉生产，因此也增加了产量。

2、同时通过贮气罐内的气体对热风炉进行充压，消除了热风炉在换炉过程中对高炉炉况形成波动，因此，热风炉操作可不受高炉控制，能按时换炉，稳定热风炉各部位的热负荷，有利于延长热风炉使用寿命。

3、通过热风阀对经过蓄热室的气体温度进行监测，进而对通过热风阀的气体进行控制，使得通过热风阀的气体传输至高炉内后，都能满足对矿石的冶炼，避免当蓄热室内的温度下降后，气体在得不到充分加热后通过热风阀排入至高炉内，使得高炉内的温度下降，造成冶炼失败的情况发生，通过热风阀对通过的气体温度进行控制，当通过热风阀的气体温度低于设定值时，热风阀关闭，同时启动对热风炉的换炉。

4、通过设置的压差计对冷风总管以及热风炉之间的温度进行检测，从而当蓄热室内的温度较高时，对冷风的处理速度较快，使得通过热风阀的气体总量大于通过冷风阀补给的总量，致使热风炉内形成负压，影响气体对高炉补充速率的同时，会对热风炉的正常使用造成干扰，进而通过压差计对均压阀和冷风阀进行调控，在保持热风炉正常加热的同时，维持热风炉的正常运动。

5、通过设置的均压阀，在完成燃烧热风炉转变为送风热风炉后，应对送风热风炉前期气体排出量大于进气量产生的影响，打开均压阀，使得均压阀与冷风阀之间相互配合，高炉鼓风机产生的风量通过均压阀和冷风阀连接的管道同时向热风炉内进风，在一定时间内提高了进风量，及时的对热风炉内的热量进行输送，减少炉内蓄热室内的热量散失，使得热风炉的工作效率不被影响，换炉以后直接就能进行工作，同时避免热风炉内负压产生的安全问题。

附图说明

图1为本发明的整体结构的工作示意图；

图2为本发明的高压空气管组合件结构示意图；

图3为本发明的冷风输入管组合件结构示意图。

附图标记：1、进气阀；2、安全阀；3、排污阀；4、减压阀；5、流量计；6、压差计；7、热风炉；71、燃烧室；72、蓄热室；8、充压阀；9、均压阀；10、冷风阀；11、高炉鼓风机；12、空压机；13、热风阀；14、高炉；15、竖管；16、贮气罐；17、压力表。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1－图3所示，一种热风炉无波动换炉装置，包括若干热风炉7，若干热风炉7的数量可以为二个、三个或四个，当热风炉7的数量为二时，一个燃烧一个送风；当热风炉7的数量为三时，二个燃烧一个送风；当热风炉7的数量为四个时，二个燃烧二个送风，并且当热风炉7的数量为四个时，还可使得其中三个热风炉7正常工作，剩余一个作为备用设备处置，若干热风炉7的周侧上连接设有热风总管，通过热风总管实现热风炉7内的热气进行输送，热风总管远离热风炉7的一端连接有竖管15和高炉14，为了确保经过热风炉7加热后的气体符合排放时的温度标准，进而在每个热风炉7与竖管15之间的热风支管上设有控制气体传输的热风阀13，并且热风阀13也控制热风支管的连通，当热风阀13收到打开的指令后，通过热风阀13对经过的气体温度进行检测，当热风炉7内的温度不低于设定的温度时，此时热风阀13完全打开使得热风炉7内的气体通入，当热风炉7内的温度低于设定的温度时，此时热风阀13将接收到的开放指令回馈至控制终端上显示，确保排入高炉14内的气体温度都能正常的满足后续工作需求，并且对通过热风阀13的气体时间进行监督，对排气时间进行记录，同时将加热后的气体导入至高炉14内，对矿石进行冶炼，并且通过设置热风阀13的打开和关闭对热风炉7内的热气体实现控制和传输。

热风炉7的周侧上还连接有用于调节热风炉7内压强的高压组件与持续补给气体的冷风输入总管，高压组件与冷风输入总管并联连接在热风炉7进气管上，即高压组件与冷风输入总管在进行气体传输过程中，只能单独进行气体传输，也能够同时将气体导入至进气管中进行气体传输，当燃烧后的热风炉需要进行换炉时，通过高压组件对热风炉7内部压强进行充压，当炉内压力达到冷风压力时，打开冷风阀10、热风阀13通过冷风输入总管对热风炉7进行送风，从而确保热风炉7在工作的过程中能够保持压力稳定，维持炉况顺行稳定工作。

高压组件包括空压机12，空压机12的气体输出端连接有贮气罐16，贮气罐16内存放的气体为高压空气，其中贮气罐16上连通有高压气体通入管，其中高压气体通入管分别与热风炉7的进气管连通，其中高压气体通入管与每个热风炉7进气管之间连接设有充压阀8，利用空压机12对气体进行压缩收集，进而将压缩后的气体输入储气罐16内存放使用，并且储气罐16通过气体排气管分别与每个热风炉7的进气管连通，并且通过充气阀8的开关控制储气罐16内部气体对热风炉7之间的空间进行充压，从而达到热风炉7内部气压与热风的压力平衡，避免热风炉7在换炉过程中发生压力波动以及风口倒灌的情况。

冷风输入总管包括高炉鼓风机11，高炉鼓风机11出风端连通有冷风总管，冷风总管与若干进气管之间分别连接设有压差计6，其中冷风总管与若干进气管之间相互连通，进气管上连接设有冷风阀10，冷风总管与进气管之间还连接设有均压阀9，冷风阀10与均压阀9并联在进气管上，通过高炉鼓风机11与冷风总管将气体持续的导入至热风炉7的进气管内，方便对冷风输入总管内的气体输出量进行控制的同时，确保冷气进入至热风炉7内的气体能够在热风炉7内实现充分加热，并且在冷风通入的过程中，通过冷风阀10对高炉鼓入的冷风进行开闭。

在使用高压组件对热风炉7充压后，均压阀9常闭不用，当蓄热腔72内的温度较高时，对通入的冷风加热速率较快，此时通过冷风阀10的气体不能满足热风炉7内的气体加热量，即此时通过冷风阀10的进气量小于通过热风阀13的出气量，造成热风炉7内形成负压，不利于热风炉7的稳定工作，进而此时将均压阀9打开，使得高炉鼓风机11的出气量通过均压阀9和冷风阀10共同对热风炉7内的气体进行补充，以此来维持热风炉7内的压强稳定，使得进风量大于等于热风阀13的排风量。

为实现上述的技术方案中热风炉7的无波动换炉，进而通过热风炉7上的高压组件与冷风输入总管和冷风阀10、均压阀9以及充压阀8之间的配合，完成热风炉7的无波动换炉，及通过充压阀8打开，使得贮气罐16内的高压气体通过高压气体输入管向热风炉7内充压，从而减少高炉鼓风机11与热风炉7之间的压强差，使其热风炉7内的压力与冷风输入总管之间的压力趋于“0”后，再打开冷风阀10和热风阀13向高炉14内送风，进而在无波动的情况下实现热风炉7的工作作用转换，并且在充压的过程中没有使用高炉鼓风机11，继而打开冷风阀10时，热风炉7内的压力又与冷风压基本相等，因此热风炉7在换炉的过程中不会产生压力上的波动。

优选的，为了确保热风炉7内的压强与冷风总管之间的压力维持在一个安全的范值之内时，同时当热风炉7在送风的过程中压强异常时能够及时稳定，进而使得压差计6与冷风阀10和均压阀9之间互为并联连接，压差计6与每个热风炉7之间的进气管进行连通，对热风炉7内的气体压力差进行检测，使冷风总管与热风炉7之间的压力差值趋于零，以便打开冷风阀10和热风阀13，通过压差计6对冷风总管的气体通入的压强与热风炉7内的气体压强进行检测，从而当压差计6检测到冷气总管在持续注入风量的情况下，热风炉7内仍然形成了负压，进而控制均压阀9打开，使得冷风总管的进风量增加，维持热风炉7内的压强与大气压强恒定，同时当压差计6检测到冷风总管在持续注入风量的情况下，热风炉7内压强增大，即热风炉7对空气的加热速率降低，同时通过热风阀13的气体温度满足对高炉14的补充，进而在维持均压阀9不打开的情况下，控制冷风阀10的通入量下降，以此维持通过冷风阀10的气体与通过热风阀13的气体量相同，通过压差计6对送风过程中的热风炉7的内部压强进行监控，确保在送风过程中热风炉7的稳定。

热风阀13内设有温度传感器，通过温度传感器对通过热风阀13的气体的温度进行监控，从而避免不符合温度要求的气体通入高炉14内影响冶炼的效果。

优选的，气体输入管靠近贮气罐16的一侧固定设有流量计5，其中流量计5能对贮气罐16输出气体总量进行监测，从而通过贮气罐16的输出气体总量的变化来对热风炉7内情况进行监测，便于对与热风炉7连接的阀门进行控制，在换炉的过程中，通过流量计5对贮气罐16内补充的气体含量进行记录，并且根据每次换炉过程中的出气记载，从而当流量计5检测到贮气罐16内的充压气体异常时，能够及时的对正在换气的热风炉7进行检修，以免在送风过程中降低转化速率，造成资源的浪费，同时在后续的过程中可能对热风炉7造成不可逆的损害，影响使用人安全的同时造成财产损失。

优选的，气体输入管上设有控制贮气罐16内部气体排放的减压阀4，减压阀4与流量计5在气体输入管上串联，通过减压阀4对进气管的输出气体进行压力控制，与充压阀8是向热风炉7进行充压的，充压时开，充满后关。

优选的，空压机12与贮气罐16之间连接设有进气阀1，通过进气阀1控制空压机12的进气量，当贮气罐16内的气体压强达到限值时，意味着储气罐16内的气体含量已满，不需要空压机12对储气罐16内的气体进行补充，此时进气阀1为关闭状态，同理得，当贮气罐16内的气体压强小于限值时，进气阀1为打开状态，通过空压机12对贮气罐16内的气体进行补充。

优选的，贮气罐16上连接设有排污阀3以及用于确保贮气罐16内气体安全的安全阀2，由于空压机12在对空气进行压缩时，空气中含有的杂质和水汽，经压缩后会凝结，通过设置的排污阀3将杂质和水排出。为了避免储气罐16内存放的气体压强过大影响储气罐16的安全，设置了安全阀2，当储气罐16内的压强过大时，安全阀2打开对储气罐16内的气体进行释放压力，使得储气罐16内的压强始终维持在一个安全的数值范围内，即不会对贮气罐16本体造成损害。

优选的，热风炉7包括燃烧室71与蓄热室72，燃烧室71与蓄热室72之间通过燃烧器连接在一起，其中，煤气和空气通过燃烧器进入燃烧室71内，进行混合燃烧后，将高温燃烧气流送入蓄热室72，通过加热蓄热室72内的蓄热体储存高温热量。高压组件与冷风输入总管连接在热风炉7的蓄热室72的周测下方，进而使得高压组件与冷风输入总管内的气体进入热风炉7内的蓄热室72，将蓄热室72内的蓄热体储存的热量通过热风炉7进入热风阀13、竖管15送入高炉14。

需要说明的是，热风炉7根据不同的使用方式分为两种名称，当热风炉7为送风状态时，名称为送风热风炉，当热风炉7为闷炉状态时，名称为燃烧热风炉。

优选的，燃烧室的外侧壁上分别设有助燃气体输入管和可燃气体输入管，助燃气体包含但不仅限于空气、适合燃烧的氧气，燃烧气体包含但不仅限于煤气、天然气，在此实施例中，助燃气体优选为空气，燃烧气体优选为煤气，其中助燃气体输入管上设有空气调节阀和流量计，调节阀用于控制助燃气体的输入速率，流量计用于检测助燃气体的输入总量，通过调节助燃空气输入量，确保混合气体的氧浓度，从而保持热风炉7内混合气体燃烧充分，减少污染物排放。煤气输入管上设有用于控制热风炉7内煤气连通和关闭的煤气切断阀、用于对煤气补充速率进行控制的煤气调节阀和用于对煤气补充总量进行统计的流量计，当煤气经过煤气输入管、空气经过空气输入管，进入热风炉7内，通过燃烧器进入燃烧室进行混合燃烧后，进入蓄热室72内，加热蓄热体储存热量，将废气通过烟囱排出。

优选的，高压气体通入管和冷气总管分别连接设有压力表17，通过设置的压力表17分别对高炉鼓风机11和贮气罐16上传输的气体压强进行检测，从而确保气体传输过程与热风炉7之间的压强稳定。

初始时，送风热风炉7的冷风阀10、热风阀13打开，煤气切断阀关闭和其它阀门全关闭，高炉鼓风机11通过冷风总管和冷风阀10将空气导入至热风炉7内的蓄热室72的蓄热体内进行加热，加热后的高温气体经热风阀13进入热风总管－竖管15－进入高炉14对矿石进行冶炼。与燃烧热风炉7燃烧器连通的煤气切断阀、空气切断阀打开，煤气调节阀、空气调节阀调到适合位置，其他阀门全关闭。

换炉时，当送风热风炉7送出的风温通过热风阀13时达不到规定值时，需进行换炉，同时热风阀13对热气支管进行切断，防止热风炉7内的气体持续排入至高炉14内影响高炉14内的温度。首先关闭燃烧好的热风炉7的煤气切断阀，煤气调节阀和空气调节阀，打开高压组件的充压阀8，向热风炉7充压，当热风炉内压强与冷风压强之差趋于零时，关闭充压阀8，打开冷风阀10、热风阀13，向热风炉7内鼓风，经蓄热室72内的蓄热体加热后，通过热风阀13－竖管15向高炉14送风，此时热风炉7完成了由燃烧变为送风的换炉过程，在此过程中，热风炉内压强与冷风压强之差趋于零，进而在换炉的过程中热风炉7内的压强稳定，不会发生波动的现象，提高换炉的安全性、稳定性以及换炉的速率。

本发明还提供上述一种热风炉无波动换炉装置的控制方法，此处着重对燃烧热风炉转化为送风热风炉时的过程进行描述，具体包括如下步骤：

S1、使燃烧热风炉7对煤气切断阀关闭，使得燃烧热风炉7的燃烧室71内停止燃烧，终止对蓄热室72内补充热量的过程，煤气调节阀、空气调节阀，使得燃烧热风炉7的加热功能终止，维持蓄热室72内的温度维持恒定，打开热风阀13，方便后续冷风通入后，通过蓄热室72的蓄热体对空气加热后送入高炉。

S2、使得高压组件上的充压阀8打开，使得贮气罐16内的高压气体通过高压气体通入管进入至热风炉7内，此时的均压阀9为关闭状态，从而通过贮气罐16内的气体向热风炉7充压，使得热风炉7内压强与冷风压强之差趋于零时，关闭充压阀8，停止贮气罐16对热风炉7内的气体补充，从而减少冷风输入总管与热风炉7内的压强差，避免在换炉的过程中引起热风炉的振动，不对的风温产生影响。

S21、通过空压机12吸气对贮气罐16内的气体进行压缩补充，从而使得贮气罐16在任何时间下都能满足充压阀8对热风炉7压强补充的需要，并且进入贮气罐16的气体通过排污阀3对罐内的气体的水分以及其它杂质进行去除，同时当空压机12对贮气罐16充压过量后，致使贮气罐16内部压力超出贮气罐16额定的压力承载值，影响贮气罐16的安全使用，使得贮气罐16上的安全阀2打开，将贮气罐16的压力值调节至小于等于贮气罐16的额定压力承载值。

S3、当充压阀8在关闭的同时，使冷风阀10、热风阀13打开，此时高炉鼓风机11产生的风通过进气管向热风炉7内鼓风，使得热风炉7内的蓄热室72内的蓄热体被加热，加热后温度满足排放的气体通过热风阀13排出热风炉7，从而实现燃烧热风炉7转变为送风热风炉7的过程。

S31、由于在燃烧热风炉7刚刚转变为送风热风炉7时，送风热风炉7内的蓄热室72内的蓄热体温度高，对通过冷风阀10的气体加热速率快，同时由于进气管的直径限制，通过冷风阀10的风量在相同时间内有限，从而容易导致通过冷风阀10补充的气体量小于通过热风阀13排出的气体量，从而导致送风热风炉7内形成负压，不利用送风热风炉7的稳定工作，同时较长时间的负压下，使得送风热风炉7内的压强低于热气支管内的压强，增加了热风阀13的出气负担，进而打开均压阀9，使得高炉鼓风机11内产生风量以并联的方式排入至送风热风炉7内，使得进气管在相同时间内对送风热风炉7的进气量增加，维持热风炉7内的压强稳定，进而使得进风量大于等于通过热风阀13的排风量，以此对蓄热室72内的热量进行充分利用，从而维持送风热风炉7内的送风稳定。

S4、使得气体通过冷风阀10进入至送风热风炉7的蓄热室72加热，使得加热后的气体通过热风阀13和竖管15向高炉14送风，实现对矿石的冶炼。

S41、为保证通过热风阀13的气体温度满足对高炉14内矿石的冶炼，进而通过位于热风阀13内的温度传感器对通过的气体进行监测，从而当通过热风阀13的气体温度低于高炉14冶炼矿石的温度时，对冷风阀10和热风阀13的阀门进行关闭，打开煤气切断阀、空气调节阀，使得热风炉从送风热风炉切换回加热热风炉，方便后续的送风使用。

需要着重强调的是，虽然在申请号为2021108620407中公开了一种热风炉无波动换炉高效转换装置及控制方法对无波动换炉的控制方法进行了记载，但在完成燃烧热风炉7转变为送风热风炉7后，并不能应对送风热风炉7前期气体排出量大于进气量产生的影响，从而致使无波动换炉以后，不能及时的对热风炉7内的热量进行输送，致使炉内蓄热室72内的热量散失，影响高炉14的矿石冶炼，同样对热风炉7的工作效率产生影响，进而针对该技术问题，本发明提出了上述无波动换炉装置的控制方法进行解决。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。