一种烧结环冷机冷却过程监控系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种烧结环冷机冷却过程监控系统及控制方法，用于实现对矿料冷却的自动控制，节约能源。所述冷却系统包括：环冷机（1）、分散控制系统DCS（2）、鼓冷风机（3）、排烟管道（4）和温度测量装置（5）；所述环冷机（1）每一段的底部通过进风门（6）连接一个鼓冷风机（3），在环冷机（1）每一段的密封烟罩上均设置有温度测量装置（5），用于实时测量环冷机中不同段上的矿料温度；在一段和二段的上面分别连接一个排烟管道（4）；在与环冷机（1）的一段和二段连接的排烟管道（4）上还分别设置有温度测量装置（5）；所述分散控制系统DCS（2）分别与每一个温度测量装置（5）和每一个进风门（6）连接。

权利要求

1.一种烧结环冷机冷却过程监控系统，其特征在于，所述系统包括：烧结环冷机(1)、分散控制系统DCS(2)、鼓冷风机(3)、排烟管道(4)和温度测量装置(5)；

其中，所述烧结环冷机(1)分为多段，每一段的底部通过进风门(6)连接一个鼓冷风机(3)，在烧结环冷机(1)每一段的密封烟罩上靠近矿料表层的地方均设置有温度测量装置(5)，用于实时测量环冷机中不同段上的矿料温度；在一段和二段的上面分别连接一个双管道排烟管道(4)；

在与烧结环冷机(1)的一段和二段连接的排烟管道(4)上还分别设置有温度测量装置(5)，用于实时测量排烟管道(4)中的烟气温度；

所述分散控制系统DCS(2)分别与每一个温度测量装置(5)和每一个进风门(6)连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：余热回收装置(7)、循环风机(8)；

所述余热回收装置(7)一端与排烟管道(4)连接，对一段和二段排出的烟气进行降温处理，输出至循环风机(8)；

所述循环风机(8)分别与烧结环冷机(1)一段、二段底部的多个进风口管道连接，各进风口管道上安装有进风门(9)，其中，所述循环风机(8)及进风口管道上的进风门(9)还分别与分散控制系统DCS(2)连接。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

设置在余热回收装置(7)和循环风机(8)之间的进冷风门(10)，该进冷风门(10)还与分散控制系统DCS(2)连接。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：与烧结环冷机一段连接的第一排风门(11)，以及与烧结环冷机二段连接的第二排风门(12)；

其中，第一排风门(11)和第二排风门(12)还分别与分散控制系统DCS(2)连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，在所述排烟管道(4)上还设有除尘装置(13)。

6.根据权利要求1-4任一项所述的系统，其特征在于，所述温度测量装置(5)为热电偶或热电阻。

7.一种烧结环冷机冷却控制方法，其特征在于，所述方法包括：

分散控制系统DCS(2)通过烧结环冷机(1)一段和二段上预设点对应的温度测量装置(5)采集所述预设点的矿料温度，以及，一段、二段连接的排烟管道(4)中烟气的温度；

分散控制系统DCS(2)根据采集的上述各点的温度值，确定需要调节哪一段对应的进风门(6)以及进风门(6)的调整参数大小；

向待调节的进风门(6)发送携带调整参数大小的控制指令，调节进风门(6)的开度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

当烧结环冷机(1)一段和二段预设各点中出现任一预设点对应的矿料温度超过该点的预设阈值时，分散控制系统DCS(2)向矿料温度超过所述预设阈值的点对应的进风门(9)发送携带调整参数大小的控制指令。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

分散控制系统DCS(2)采集循环风机(8)的转速；

当所述转速超过预设转速，且烧结环冷机(1)一段上预设各点温度的平均值超过第一预设均值，二段上预设各点温度的平均值超过第二预设均值，一段和二段连接的排烟管道(4)中烟气的温度均超过对应的上限值时，分散控制系统DCS(2)向进冷风门(10)发送打开指令。

说明书

一种烧结环冷机冷却过程监控系统及控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及环冷机冷却矿料技术领域，尤其涉及一种烧结环冷机冷却过程监控系统及控制方法。

背景技术

[0002] 在烧结生产过程中，混合矿料在烧结机床上发生燃烧式矿化反应之后，高温矿料进入环冷机冷却，最后再由皮带输送至筛选系统后送入高炉炼铁。烧结环冷机(以下简称环冷机)是一种大型圆环状冷却装置，其内外径确定它的有效冷却面积，传统上把环冷机分为相互隔离的五段，每一段底部配备有一台鼓冷风机对矿料进行冷却，高温烧结矿料由环冷机一段头部进入，经冷却后由五段尾部排出。

[0003] 在生产过程中，操作人员的工作主要集中在矿料进入环冷机之前的环节中，在环冷机对矿料进行冷却的过程中，处于无人看管的状态，然而由于混合矿料配比、燃烧终点控制和鼓冷风机输送风量不合理的影响，时常出现部分矿料温度过高，甚至在环冷机上二次燃烧而烧坏下游输送皮带的现象，给下游生产造成影响，所以，在实际生产过程中，为了避免上述问题普遍采用的方式是将所有鼓冷风机开至较大功率，保证环冷机中冷却矿料所需的风量，这种做法虽然可以达到对矿料的冷却，但是却浪费了较多的电能。

发明内容

[0004] 为了解决现有技术中，在环冷机中进行矿料冷却时，为了避免部分矿料温度过高对下游生产造成的影响，加大鼓冷风机功率导致能源浪费的技术问题，本发明提供一种烧结环冷机冷却过程监控系统及控制方法，减少矿料冷却过程中能源的浪费，本发明提供了如下技术方案：

[0005] 一种烧结环冷机冷却过程监控系统，包括：

[0006] 烧结环冷机(1)、分散控制系统DCS(2)、鼓冷风机(3)、排烟管道(4)和温度测量装置(5)；

[0007] 其中，所述烧结环冷机(1)分为多段，每一段的底部通过进风门(6)连接一个鼓冷风机(3)，在烧结环冷机(1)每一段的密封烟罩上均设置有温度测量装置(5)，用于实时测量环冷机中不同段上的矿料温度；在一段和二段的上面分别连接一个排烟管道(4)；

[0008] 在与烧结环冷机(1)的一段和二段连接的排烟管道(4)上还分别设置有温度测量装置(5)，用于实时测量排烟管道(4)中的烟气温度；

[0009] 所述分散控制系统DCS(2)分别与每一个温度测量装置(5)和每一个进风门(6)连接。

[0010] 本发明还提供一种烧结环冷机冷却控制方法，所述方法包括：

[0011] 分散控制系统DCS(2)通过烧结环冷机(1)一段和二段上预设点对应的温度测量装置(5)采集所述预设点的矿料温度，以及，一段、二段连接的排烟管道(4)中烟气的温度；

[0012] 分散控制系统DCS(2)根据采集的上述各点的温度值，确定需要调节哪一段对应的进风门(6)以及进风门(6)的调整参数大小；

[0013] 向待调节的进风门(6)发送携带调整参数大小的控制指令，调节进风门(6)的开度。

[0014] 由本发明提供的技术方案可知，在烧结环冷机(后续简称环冷机)对矿料冷却的过程中，在环冷机的各段分别设置温度测量装置，用于实时各段对应的矿料温度；同时，在一段和二段对应的排烟管道上也设置相应的温度测量装置，用于测量排烟管道上的温度，分散控制系统DCS与所有的温度测量装置和进风门连接，通过实时收集各温度测量装置采集到的温度值，可以判断环冷机哪一段对应的进风门需要调节，进而可以通过发送控制指令的方式调节该段的进风门的开度即可，既可以实现对矿料冷却过程的自动控制，与现有技术中将所有进风门的开度开到较大的状态相比，又可以减少对能源的浪费。

附图说明

[0015] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0016] 图1为本发明提供的一种烧结环冷机冷却过程监控系统实施例的结构示意图；

[0017] 图2为所述图1中环冷机温度测点设置示意图；

[0018] 图3为本发明提供的一种烧结环冷机冷却过程监控系统在图2所示的设置下对应的矿料冷却过程温度曲线；

[0019] 图4为本发明提供的一种烧结环冷机冷却控制方法实施例的流程图。

具体实施方式

[0020] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

[0021] 下面对本发明提供的技术方案做详细公开的说明，首先，参考图1所示，为本发明提供的一种烧结环冷机冷却过程监控系统的优选的结构示意图，在本发明提供的以下各实施例中，其对应的结构包括图1所示系统的部分或者全部组成部分。参考图1所示，本发明提供的一种烧结环冷机冷却过程监控系统实施例1，所述系统可以包括：烧结环冷机1(以下简称环冷机)、分散控制系统DCS2、鼓冷风机3、排烟管道4和温度测量装置5；

[0022] 需要说明的是，为了更清楚的示出其他部分的连接关系，分散控制系统DCS与其他部件的连接在图1中并未示出。

[0023] 其中，所述环冷机1分为多段，每一段的底部通过进风门6(图1中以二段为例示意性的示出一处)连接一个鼓冷风机3(一段至五段对应的鼓冷风机均为3，图1中仅以一段为例示意性的示出)，在环冷机1每一段的密封烟罩上均设置有温度测量装置5，用于实时测量环冷机中不同段上的矿料温度；在一段上面连接一个排烟管道4，同时，在二段的上面也连接一个排烟管道4；而且在一段和二段分别连接的排烟管道4上均设置有温度测量装置5，用于实时测量排烟管道4中的烟气温度；所述分散控制系统DCS2分别与每一个温度测量装置5和每一个进风门6连接。

[0024] 其中，鼓冷风机3为环冷机1提供冷风，以冷却矿料，通过控制进风门6的开度可以调节从鼓冷风机3进入环冷机1中的风量，DCS2通过设置在环冷机1各段上以及设置在排烟管道4上的温度侧量装置5，实时获取环冷机1各段上矿料的温度以及管道中的烟气温度，通过检测实时温度，对鼓冷风机3对应的进风门的开度进行调节，达到对矿料冷却的自动控制，以及节约能源的目的。

[0025] 优选的，所述温度测量装置5为热电偶或热电阻；DCS2与温度测量装置以及进风门连接时采用有线或无线的方式均可，考虑到环冷机的工作环境一般比较恶劣，会有大量的烟尘，而烟尘会对无线信号的传播产生一定的影响，所以，优选的可以选用有线(比如电缆)方式，这里不作具体限定。

[0026] 为了便于对本发明提供的矿料冷却系统的有益效果有一个更直观的理解，这里举例说明，按照传统的方式，环冷机1一般分为五段(参考图1)，假设一段和二段分别设置3个温度测量装置，一段和二段上设置的温度测量装置的个数不作具体限定，可以根据实际应用环境具体设置。一段对应的烟罩上的温度测量装置测量的温度分别记为T11、T12、T13，二段烟罩上的温度测量装置测量的温度分别记为T21、T22、T23，为了保证采集的矿料温度的准确度，在实际操作中，将温度测量装置放置在烟罩中靠近矿料表层的地方。一段连接的烟气管道5上设置有温度测量装置(以1个为例)，其测量的温度记为T1，同理，记二段连接的烟气管道5设置的温度测量装置测量的温度为T2。在三段至五段上同样可以设置温度测点，相应的，可以参考图2，为环冷机设置的温度测点的一种示意图。一个温度测点放置一个温度测量装置，在温度较高的一段、二段区域，分别均匀(优选的可以均匀设置)安装有3个插入深度靠近矿料表层的温度测量装置，在温度较低的区域只安装一个温度测量装置，温度测量装置将测量的温度传送至DCS。

[0027] 参考上述举例，DCS对鼓冷风机3的控制举例如下：

[0028] 记DCS收集环冷机一段烟罩上的3个温度测量装置(图1中从左到右)测得的温度为T11、T12、T13，并计算其平均值为T1p，环冷机二段烟罩上3个温度测量装置(图1中从左到右)测得的温度为T21、T22、T23，计算其平均值T2p；一段对应的烟气管道4中温度测量装置测得的温度为T1，二段对应的烟气管道4中温度测量装置测得的温度为T2。

[0029] 当平均温度T1p低于Ts11，且T1低于Tf11时，一段对应的鼓冷风机3的进风门6关至第一预设开度，比如最大开度的80％；

[0030] 当平均温度T1p低于Ts12，且T1低于Tf12时，鼓冷风机3的进风门6关至第二预设开度，比如最大开度的60％；

[0031] 当平均温度T1p低于Ts13，且T1低于Tf13时，鼓冷风机3的进风门6关至第三预设开度，比如最大开度的50％；

[0032] 当T2p低于Ts21，且T2低于Tf21，鼓冷风机3的进风门6关至第四预设开度，比如最大开度的80％；

[0033] 当T2p低于Ts22，且T2低于Tf22，鼓冷风机3的进风门6关至第五预设开度，比如最大开度的60％；

[0034] 当T2p低于Ts23，且T2低于Tf23，鼓冷风机3的进风门6关至第六预设开度，比如最大开度的50％。

[0035] 需要说明的是，上述各预设开度以及(Ts11、Tf11)、(Ts12、Tf12)、(Ts13、Tf13)、(Ts21、Tf21)(Ts22、Tf22)(Ts32、Tf32)的值，均可以根据使用的环冷机的型号等特性以及实际的使用情况进行设置，这里不作具体限定。

[0036] 进一步的，在烧结矿料在生产过程中，还会有局部矿料温度过高的情况发生，如果冷却量不够或未检测到此部分矿料，则可能产生烧坏下游输送皮带的事故。基于实施例1，通过DCS可以及时发现高温区域所在的位置，但是环冷机一般较大，而且每一段的长度也至少有4-5米，若高温区域较小，直接采用加大高温区域所在段对应的进风门开度必然会浪费较多的能源。在实际生产中，环冷机中的烟气直接排放到空气中造成空气的污染，为解决上述问题，参考图1所示，本发明还提供一种烧结环冷机冷却过程监控系统实施例2，在实施例1的基础上，进一步包括余热回收装置7和循环风机8，所述余热回收装置7一端与排烟管道4连接，对一段和二段排出的烟气进行降温处理，输出至循环风机8；所述循环风机8分别与环冷机1一段、二段底部的多个进风口管道连接，各进风口管道上安装有进风门9(循环风机与环冷机一段、二段之间的进风门均为9，图1中仅示意性的示出一处)，其中，所述循环风机8及进风口管道上的进风门9还分别与分散控制系统DCS2连接。

[0037] 余热回收装置7和循环风机8进行烟气余热循环利用工艺，回收烧结矿料中的热能进行发电或供暖，实现能源的循环利用并减少对烟气对空气的污染。同时，通过DCS对各个进风门开度的自动调节，避免当烧结矿料中热能较少、温度较低时，鼓冷风机对应的风门不及时关小则掺入大量冷风到烟气循环中，拉低烟气温度，影响烟气回收利用，降低能源回收率的问题。

[0038] 另外，余热回收装置7对排烟管道4中的烟气通过发电或供暖的方式进行降温，输出低温烟气(一般为100度左右)到循环风机，当存在局部高温的情况时，采用循环风机进行降温，参考图1所示，循环风机8分别与环冷机1一段、二段底部的多个(图1中以2为例，具体个数可以根据实际应用设置)进风口管道连接，各进风口管道上安装有进风门9，对于高温区域，可以有针对性的对矿料降温处理，采用调节距离该区域最近的进风门9进行高温区域框矿料的冷却。

[0039] 举个例子，为了方便描述，将进风门9从左到右分别记为91、92、93、94，当T11及T12的值超过预设阈值，且T13、T21、T22、T23未超过期对应点的预设阈值时，进风门91开大3％，92、93、94关小3％；

[0040] 当T12及T13的值超过预设阈值并且T11、T21、T22、T23未超过对应点的预设阈值时，进风门91、93及94关小3％，进风门92开大3％。

[0041] 当T21及T22超过预设阈值并且T11、T12、T13、T23未超过对应点的预设阈值时，进风门91、92及94关小3％，进风门93开大3％。

[0042] 当T22及T23超过预设阈值并且T11、T12、T13、T21未超过对应点的预设阈值时，进风门91、92及93关小3％，进风门94开大3％。

[0043] 当T11、T12及T13超过预设阈值并且T21、T22、T23未超过对应点的预设阈值时，进风门93及94关小3％，进风门91及92开大3％。

[0044] 当T21、T22及T23超过预设阈值并且T11、T12、T13未超过对应点的预设阈值时，进风门91及92关小3％，进风门93及94开大3％。

[0045] 需要说明的是，上述举例中，所述的预设阈值，根据具体的使用不同的段可以设置为不同，而且3％仅用于示意说明，并不是对本发明的限定。

[0046] 烧结生产过程中，如果发生烧透点过于靠后，甚至没有烧透，而在环冷机上发生二次燃烧，产生较大热能并无法迅速冷却，DCS系统通过温度测点检测，发现一段温度很高，并且二段温度也较高，以至于调整鼓冷风机3的进风门6的开度，以及循环风机对应的进风门9的开度之后，矿料冷却效果依然较差，此时，本发明还提供一种矿料冷却系统实施例3，在实施例2的基础上，所述系统还包括：设置在余热回收装置7和循环风机8之间的进冷风门
10，该进冷风门10还与分散控制系统DCS2连接。

[0047] 当环冷机1一段烟罩上预设各点的平均温度T1p大于异常值T1max(第一预设均值)，且一段对应排烟管道4中烟气温度大于T1max’(一段对应排烟管道4烟气温度的上限值)，工况持续一段时间后，自动打开进冷风门10。

[0048] 或，当环冷机二段烟罩上预设各点的平均温度T2p大于异常值T2max(第二预设均值)，且二段对应排烟管道4中烟气温度大于T2max’(二段对应排烟管道4中烟气温度的上限值)，工况持续一段时间后，自动打开进冷风门10。

[0049] 优选的，在实施例3中，当矿料冷却效果较差时，开启进冷风门对矿料直接进行冷却，由于此时环冷机中矿料温度较高，其排出的烟气的温度同样较高，如果直接排入排烟管道4，有可能会烫坏排烟管道的管壁，所以，在实施例3的基础上，进一步可以在环冷机一段接入第一排风门11，以及在环冷机二段接入第二排风门12，直接将一段和二段产生的烟气排出。

[0050] 优选的，参考图1所示，在上述各个实施例的基础上，还可以在冷却系统的排烟管道4中安装除尘装置13，比如可以采用重力除尘装置，以及时清除累积的烟尘，避免烟尘堵塞管道影响系统的热气循环，以及热交换的效率。

[0051] 参考图3所示，为采用本发明提供的冷却系统以及图2所示的温度测量装置设置方式下，进行矿料冷却时DCS得到温度曲线。

[0052] 相应的，本发明还提供了一种烧结环冷机冷却控制方法，参考图4所示，包括如下步骤：

[0053] S1：分散控制系统DCS2通过环冷机1一段和二段上预设点对应的温度测量装置5采集所述预设点的矿料温度，以及，一段、二段连接的排烟管道4中烟气的温度；

[0054] S2：分散控制系统DCS2根据采集的上述各点的温度值，确定需要调节哪一段对应的进风门6以及进风门6的调整参数大小；

[0055] S3：向待调节的进风门6发送携带调整参数大小的控制指令，调节进风门的开度。

[0056] 优选的，所述温度测量装置5为热电偶或热电阻；其中，DCS对鼓冷风机3的控制可以参考实施例1中的举例说明，这里不再赘述。

[0057] 在烧结矿料在生产过程中，还会有局部矿料温度过高的情况发生，如果冷却量不够或未检测到此部分矿料，则可能产生烧坏下游输送皮带的事故。虽然，通过DCS可以及时发现高温区域所在的位置，但是环冷机一般较大，而且每一段的长度也至少有4-5米，若高温区域较小，直接采用加大高温区域所在段对应的进风门6的开度必然会浪费较多的能源。因此，在上述步骤的基础上，所述方法还可以包括以下优选步骤：

[0058] 当环冷机1一段和二段预设各点中出现任一预设点对应的矿料温度超过该点的预设阈值时，分散控制系统DCS2向矿料温度超过所述预设阈值的点对应的进风门9发送携带调整参数大小的控制指令。

[0059] 当存在局部高温的情况时，采用循环风机进行降温，参考图1所示，循环风机8分别与环冷机1一段、二段底部的多个(图1中以2为例，具体个数可以根据实际应用设置)进风口管道连接，各进风口管道上安装有进风门9，对于高温区域，可以有针对性的对矿料降温处理，采用调节距离该区域最近的进风门9进行高温区域矿料的冷却。

[0060] 烧结生产过程中，如果发生烧透点过于靠后，甚至没有烧透，而在环冷机上发生二次燃烧，产生较大热能并无法迅速冷却，DCS系统通过温度测量装置检测，发现一段温度很高，并且二段温度也较高，以至于调整鼓冷风机3的进风门6的开度，以及循环风机对应的进风门9的开度之后，后，矿料冷却效果依然较差，此时，所述方法还可以包括以下优选步骤：

[0061] 分散控制系统DCS2采集循环风机8的转速；

[0062] 当所述转速超过预设转速，且环冷机1一段上预设各点温度的平均值超过第一预设均值，二段上预设各点温度的平均值超过第二预设均值，一段和二段连接的排烟管道4中烟气的温度均超过对应的预设上限值时，分散控制系统DCS2向进冷风门10发送打开指令。

[0063] 本步骤的具体说明可以参考系统实施例3中的详细描述，这里不再赘述。

[0064] 本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，描述得比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。以上所述仅是本发明的具体实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。