本发明提供一种高炉喷煤系统，包括通过管道连通的喷吹罐、分配器、喷枪和煤粉仓，喷吹罐底部设置有定量给料机，定量给料机出口与分配器和喷枪之间设置有煤粉主管，煤粉主管设置有出煤阀、输煤阀，煤粉主管与喷吹罐顶之间设置有均压管道。气源总管分为稳压、喷吹和补气三路管道分别与喷吹罐、定量给料机、煤粉主管相连接。高炉喷煤系统的控制方法为：一个喷吹罐喷吹的同时，另一个喷吹罐进行泄压、快泄、装粉、加压和等待的准备工作，待第一个喷吹罐喷吹完后进行换罐，然后第二个喷吹罐进入准备流程，如此交替循环。本发明喷吹罐底部安装定量给料机，提高了喷吹精度，同时缩短换罐波动时间，为稳定高炉生产提供了必要条件。
1.一种高炉喷煤系统，包括通过管道连通的煤粉仓、喷煤罐、分配器和喷枪，其特征在于：所述喷煤罐底部设置有定量给料机，所述定量给料机出口与分配器和喷枪之间通过煤粉主管连接；所述定量给料机出口与喷吹罐顶部之间设置有均压管道，均压管道上设置有均压止回阀，所述均压管道和均压止回阀用于平衡喷煤罐和定量给料机出口的压力，并通过均压止回阀阻止喷煤罐上部气流携带煤粉经过均压管道直接进入高炉。
2.根据权利要求1所述的一种高炉喷煤系统，其特征在于：所述煤粉主管上设置有出煤阀，煤粉主管上设置有与出煤阀并联的备用出煤阀。
3.一种高炉喷煤系统，其特征在于：包括煤粉仓、1#喷吹罐、2#喷吹罐、分配器和喷枪，所述1#喷吹罐和2#喷吹罐与煤粉仓连通，所述1#喷吹罐和2#喷吹罐的底部分别设置有1#定量给料机和2#定量给料机，所述1#定量给料机出口连接有第一煤粉管道，2#定量给料机出口连接有第二煤粉管道，该第一煤粉管道和第二煤粉管道连接至同一分配器和喷枪；所述
1#定量给料机和2#定量给料机分别连接有1#驱动装置和2#驱动装置，所述1#定量给料机出口的第一粉煤管道与1#喷吹罐顶部之间以及2#定量给料机出口的第二粉煤管道与2#喷吹罐顶部之间均设置有均压管道，所述均压管道上设置有均压止回阀；所述均压管道和均压止回阀用于平衡喷吹罐和定量给料机出口的压力，并通过均压止回阀阻止喷吹罐上部气流携带煤粉经过均压管道直接进入高炉。
4.根据权利要求3所述的一种高炉喷煤系统，其特征在于：所述第一煤粉管道和第二煤粉管道上均依次设有主煤阀、补气器和喷吹罐输煤阀，所述主煤阀并联有备用出煤阀，所述
1#喷吹罐和2#喷吹罐顶部与煤粉仓之间设置有装煤管道和泄压管道，所述装煤管道上设置有上装煤阀和下装煤阀，所述泄压管道上设置有泄压阀和限流装置；所述限流装置两端并联有快泄阀。
5.根据权利要求4所述的一种高炉喷煤系统，其特征在于：所述1#喷吹罐和2#喷吹罐入口均设置有稳压管道，稳压管道上设置有稳压调节阀、稳压流量计和稳压阀；1#定量给料机和2#定量给料机入口均设置有喷吹管道，喷吹管道上设置有喷吹调节阀、喷吹流量计和喷吹阀；所述补气器入口均设置有补气管道；所述1#喷吹罐和2#喷吹罐上均设置有喷吹压力计和称量装置。
6.一种高炉喷煤系统的控制方法，包括权利要求5所述的一种高炉喷煤系统，其特征在于：当1#喷吹罐处于喷吹状态时，2#喷吹罐按顺序执行泄压、快泄、装粉、加压和等待的步骤，当1#喷吹罐喷吹完成后换罐，换罐完成后2#喷吹罐进行喷吹，1#喷吹罐按顺序执行泄压、快泄、装粉、加压和等待的步骤；整个喷吹过程1#喷吹罐与2#喷吹罐依次交替，循环执行；当1#喷吹罐的称量装置显示称量值低于底煤设定值时，1#喷吹罐和2#喷吹罐执行换罐操作；
所述换罐步骤为：依次打开2#喷吹罐的输煤阀、补气阀、出煤阀和喷吹阀，补气调节阀和喷吹调节阀分别控制补气流量计和喷吹流量计保持不变，启动2#定量给料机驱动装置并按设定加速度进行提速旋转，同时1#定量给料机驱动装置按相等加速度减速旋转；当2#定量给料机驱动装置的转速提高到与1#定量给料机驱动装置换罐前的转速相等后，关闭1#定量给料机驱动装置，然后依次关闭1#喷吹罐的出煤阀、输煤阀、喷吹阀和补气阀，换罐完成，
2#喷吹罐开始喷吹，2#喷吹罐对应的稳压调节阀、喷吹调节阀和补气调节阀处于自动调节状态，根据设定值分别对应控制稳压流量计、喷吹流量计和补气流量计。
7.根据权利要求6所述的一种高炉喷煤系统的控制方法，其特征在于：
所述泄压步骤为：首先打开泄压阀，气粉混合物经过限流装置进行缓慢泄压；
所述快泄步骤为：待喷吹罐压力计反馈值降低到设定值时，打开快泄阀，待喷吹罐与煤粉仓内压力相等时，完成泄压操作；
所述装粉步骤为：依次打开下装煤阀和上装煤阀，待称量装置显示装煤量达到称量设定值时，依次关闭上装煤阀和下装煤阀，然后关闭泄压阀和快泄阀，完成装粉操作；
所述加压步骤为：依次打开稳压管道上的稳压调节阀和喷吹罐稳压阀，待喷吹罐压力计显示值达到设定值时，关闭喷吹罐稳压阀；
所述等待步骤为：实时监控喷吹罐压力计数值变化情况，若超过压力设定值，则打开泄压阀，若低于压力设定值，则打开喷吹罐稳压阀，维持喷吹罐内压力在设定范围内。
一种高炉喷煤系统及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明属于高炉炼铁喷煤技术领域，特别涉及一种高炉喷煤系统及其控制方法。
背景技术
[0002] 通常在实际工程设计中，喷吹系统一般采用两罐或三罐并列喷吹工艺，喷吹过程中对瞬时喷煤量的控制方法主要采用“罐压粗调，气量微调”的原则，通过统计一定时间内喷吹罐称重差值来计算喷煤量。这种工艺系统简单、控制方法可靠，气量控制精确，但由于气固两相流具有复杂性和多变性等特点，煤量控制存在精准性不够，滞后性大等不足。
[0003] 喷吹罐换罐时由于称量不精确或喷吹罐内流化状态难以控制极易造成在换罐期间喷煤量突变、煤流搭接不上、出口压力波动，时间较长时会造成高炉炉温的波动，影响炉况和铁水质量。目前大多数钢企喷吹系统换罐波动时间占整个喷吹过程中约10％左右，这对高炉稳定顺行十分不利。
发明内容
[0004] 鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高炉喷煤系统，在调节罐压和补气量的基础之上，引入定量给料机及其辅助系统，实现煤量的精确控制。
[0005] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明的技术方案如下：
[0006] 一种高炉喷煤系统，包括通过管道连通的煤粉仓、喷煤罐、分配器和喷枪，所述喷煤罐底部设置有定量给料机，所述定量给料机出口与分配器和喷枪之间通过煤粉主管连接。
[0007] 通过喷吹罐底部安装定量给料机，实现气体和煤粉分开控制，提高了喷吹精度，解决了传统工艺单纯靠气量调节煤量存在的不足。
[0008] 作为优选：所述定量给料机出口与喷吹罐顶部之间设置有均压管道，均压管道上设置有均压止回阀。
[0009] 当定量给料机出口初压力较大时，能够经均压止回阀泄压至喷吹罐顶部，反向则不通。均压止回阀一方面能够平衡喷吹罐和定量给料机内的压力，利于下煤。另一方面能够有效防止喷吹罐内气体从均压管道内流过，造成喷吹罐压力降低。
[0010] 作为优选：所述煤粉主管上设置有出煤阀，煤粉主管上设置有与出煤阀并联的备用出煤阀，该备用出煤阀安装在备用管道上。
[0011] 均压管道与煤粉主管之间通过备用管道连接，备用管道上设置备用出煤阀，当煤粉主管出煤阀出现故障时，可打开对应备用出煤阀，维持正常喷吹。当然还可以增设定量给料机驱动机构以及现有技术中存在的稳压、喷出和补气管路等。
[0012] 本发明的另一个目的在于提供一种带有至少两个喷吹罐的高炉喷煤系统，通过至少两个喷吹罐之间的切换能够实现喷吹的连续性，且提高喷吹精度。其包括煤粉仓、1#喷吹罐、2#喷吹罐、分配器和喷枪，所述1#喷吹罐和2#喷吹罐与煤粉仓连通，所述1#喷吹罐和2#喷吹罐的底部分别设置有1#定量给料机和2#定量给料机，所述1#定量给料机出口连接有第一煤粉管道，2#定量给料机出口连接有第二煤粉管道，该第一煤粉管道和第二煤粉管道连接至同一分配器和喷枪。
[0013] 分别设置一个定量给料机实现气体和煤粉分开控制，提高喷吹精度，且能够在1#喷吹罐喷吹时，2#喷吹罐做准备，实现两个喷吹罐的连续喷吹切换。喷吹罐可以根据需求设置多个，不限于两个。
[0014] 作为优选：所述1#定量给料机和2#定量给料机分别连接有1#驱动装置和2#驱动装置，所述1#定量给料机出口的第一粉煤管道与1#喷吹罐顶部之间以及2#定量给料机出口的第二粉煤管道与2#喷吹罐顶部之间均设置有均压管道，所述均压管道上设置有均压止回阀。
[0015] 作为优选：所述第一煤粉管道和第二煤粉管道上均依次设有主煤阀、补气器和喷吹罐输煤阀，所述主煤阀并联有备用出煤阀，所述1#喷吹罐和2#喷吹罐顶部与煤粉仓之间设置有装煤管道和泄压管道，所述装煤管道上设置有上装煤阀和下装煤阀，所述泄压管道上设置有泄压阀和限流装置；所述限流装置两端并联有快泄阀。
[0016] 作为优选：所述1#喷吹罐和2#喷吹罐入口均设置有稳压管道，稳压管道上设置有稳压调节阀、稳压流量计和稳压阀；1#定量给料机和2#定量给料机入口均设置有喷吹管道，喷吹管道上设置有喷吹调节阀、喷吹流量计和喷吹阀；所述补气器入口均设置有补气管道；所述1#喷吹罐和2#喷吹罐上均设置有喷吹压力计和称量装置。
[0017] 本发明同时提供一种上述高炉喷煤系统的控制方法，包括上述一种高炉喷煤系统，其关键在于：当1#喷吹罐处于喷吹状态时，2#喷吹罐按顺序执行泄压、快泄、装粉、加压和等待的步骤，当1#喷吹罐喷吹完成后换罐，换罐完成后2#喷吹罐进行喷吹，1#喷吹罐按顺序执行泄压、快泄、装粉、加压和等待的步骤；整个喷吹过程1#喷吹罐与2#喷吹罐依次交替，循环执行。
[0018] 所述泄压步骤为：首先打开泄压阀，气粉混合物经过限流装置进行缓慢泄压；
[0019] 所述快泄步骤为：待喷吹罐压力计反馈值降低到设定值时，打开快泄阀，待喷吹罐与煤粉仓内压力相等时，完成泄压操作；
[0020] 所述装粉步骤为：依次打开下装煤阀和上装煤阀，待称量装置显示装煤量达到称量设定值时，依次关闭上装煤阀和下装煤阀，然后关闭泄压阀和快泄阀，完成装粉操作；
[0021] 所述加压步骤为：依次打开稳压管道上的稳压调节阀和喷吹罐稳压阀，待喷吹罐压力计显示值达到设定值时，关闭喷吹罐稳压阀；
[0022] 所述等待步骤为：等待过程中实时监控喷吹罐压力计数值变化情况，若超过压力设定值一定范围，则打开泄压阀，若低于压力设定值一定范围，则打开喷吹罐稳压阀，维持喷吹罐内压力在允许范围内。
[0023] 应当理解的是上述的各个参数的设定值都是根据具体要求进行预设，在不同情况下值可能不相同，在此不再详细例举。
[0024] 作为优选：当1#喷吹罐的称量装置显示称量值低于底煤设定值时，1#喷吹罐和2#喷吹罐执行换罐操作；
[0025] 所述换罐步骤为：依次打开2#喷吹罐的输煤阀、补气阀、出煤阀和喷吹阀，补气调节阀和喷吹调节阀分别控制补气流量计和喷吹流量计保持不变，启动2#定量给料机驱动装置并按设定加速度进行提速旋转，同时1#定量给料机驱动装置按相等加速度减速旋转；当2#定量给料机驱动装置的转速提高到与1#定量给料机驱动装置换罐前的转速相等后，关闭
1#定量给料机驱动装置，然后依次关闭1#喷吹罐的出煤阀、输煤阀、喷吹阀和补气阀，换罐完成，2#喷吹罐开始喷吹，2#喷吹罐对应的稳压调节阀、喷吹调节阀和补气调节阀处于自动调节状态，根据设定值分别对应控制稳压流量计、喷吹流量计和补气流量计。
[0026] 如上所述，本发明的有益效果是：通过设置稳压、喷吹和补气来控制喷吹罐压力和管道内气体流量，通过喷吹罐底部安装定量给料机，实现气体和煤粉分开控制，提高了喷吹精度，同时缩短换罐波动时间，为稳定高炉生产提供了必要条件。
附图说明
[0027] 图1是本发明喷吹系统的布置结构示意图；
[0028] 图2为本发明的控制方法时序示意图；
[0029] 图3为本发明由单个喷吹罐及其辅助系统构成的喷吹系统示意图。
[0030] 零件标号说明
[0031] 1—煤粉仓；2、2’—上装煤阀；3、3’—下装煤阀；4、4’—限流装置；5、5’—快泄阀；6、6’—泄压阀；7—1#喷吹罐；8、8’—喷吹压力计；9、9’—称量装置；10—1#喷吹罐稳压阀；
10’—2#喷吹罐稳压阀；11—稳压流量计；12—喷吹流量计；13—稳压调节阀；14—喷吹调节阀；15—补气调节阀；16—补气流量计；17—1#喷吹罐喷吹阀；18—1#定量给料机；19—1#定量给料机驱动装置；20—1#喷吹罐出煤阀；21—1#补气器；22—1#喷吹罐补气阀；23—2#喷吹罐喷吹阀；24—2#定量给料机；25—2#定量给料机驱动装置；26—2#喷吹罐出煤阀；27—
1#喷吹罐输煤阀；28—2#喷吹罐补气阀；29—2#喷吹罐输煤阀；30—2#补气器；31、31’—备用出煤阀；32、32’—均压止回阀；33—2#喷吹罐；34—分配器；35—喷枪。
具体实施方式
[0032] 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
[0033] 如图1所示，一种高炉喷煤系统，包括通过管道连通的煤粉仓1、1#喷吹罐7、2#喷吹罐33、1#补气器21、2#补气器30、分配器34和喷枪35，所述1#喷吹罐7和2#喷吹罐33的底部分别设置有1#定量给料机18和2#定量给料机24，1#定量给料机18和2#定量给料机24出口分别连接第一煤粉主管和第二煤粉主管，第一煤粉主管上依次设置有1#喷吹罐出煤阀20、1#补气器21和1#喷吹罐输煤阀，第二煤粉主管上依次设置有2#喷吹罐出煤阀、2#补气器和2#喷吹罐输煤阀。第一煤粉主管和第二煤粉主管与分配器34和喷枪35之间通过煤粉主管连接；所述1#喷吹罐7和2#喷吹罐33顶部与煤粉仓1之间设置有装煤管道和泄压管道，所述装煤管道上设置有上装煤阀2、2’和下装煤阀3、3’，所述泄压管道上设置有泄压阀6、6’和限流装置
4、4’；所述限流装置4、4’两端并联地设置有快泄阀5、5’。
[0034] 1#定量给料机18和2#定量给料机24分别连接有1#驱动装置19和2#驱动装置25，可通过驱动装置精确调节定量给料机的转速，其中的定量给料机和驱动装置可以采用现有技术中的结构，其详细构造在此不再赘述；1#定量给料机18的第一煤粉主管与1#喷吹罐7顶部之间、2#定量给料机24出口的第二煤粉管道与2#喷吹罐33顶部之间分别设置有均压管道，均压管道上设置有均压止回阀32、32’，能够平衡喷吹罐和定量给料机内的压力，利于下煤。并有效防止喷吹罐内气体从均压管道内流过，造成喷吹罐压力降低。
[0035] 均压管道与煤粉主管之间通过备用管道连接，备用管道上设置有备用出煤阀31’、31，备用出煤阀31’、31与出煤阀形成并联关系，当煤粉主管1#喷吹罐出煤阀20或2#喷吹罐出煤阀26出现故障时，可打开对应备用出煤阀31’或备用出煤阀31，维持正常喷吹；
[0036] 气源总管分为稳压、喷吹和补气三路管道分别与喷吹罐、定量给料机、煤粉主管相连接。1#喷吹罐7和2#喷吹罐33入口均设置有稳压管道，稳压管道上设置有稳压调节阀13、稳压流量计11、1#喷吹罐稳压阀10、2#喷吹罐稳压阀10’；1#定量给料机18和2#定量给料机24入口均设置有喷吹管道，喷吹管道上设置有喷吹调节阀14、喷吹流量计12、1#喷吹罐喷吹阀17、2#喷吹罐喷吹阀23；1#补气器21和2#补气器30入口均设置有补气管道，补气管道上设置有补气调节阀15、补气流量计16、1#喷吹罐补气阀22、2#喷吹罐补气阀28。
[0037] 其中单个喷吹罐及其辅助系统形成的喷煤系统，已经包含在上述实施例中，上述实施例由两个喷吹罐及其对应的辅助系统构成，其结构在此不再重述，如图3所示。
[0038] 本发明同时提供一种基于上述高炉喷煤系统的喷煤控制方法，当1#喷吹罐7处于喷吹状态时，2#喷吹罐33按顺序执行t1泄压→t2快泄→t3装粉→t4加压→t5等待步骤，其中：
[0039] t1泄压：首先打开泄压阀6’，气粉混合物经过限流装置4’进行缓慢泄压；
[0040] t2快泄：待2#喷吹罐33的喷吹压力计8’反馈值降低到某一设定压力值时(根据需求设定)，打开快泄阀5’，待2#喷吹罐33与煤粉仓1内压力相等时，完成泄压操作；
[0041] t3装粉：依次打开下装煤阀3’和上装煤阀2’，待称量装置9’显示装煤量达到称量的设定值时，依次关闭上装煤阀2’和下装煤阀3’，然后关闭泄压阀6’和快泄阀5’，完成装粉操作；
[0042] t4加压：依次打开稳压调节阀13和2#喷吹罐稳压阀10’，待2#喷吹罐33的喷吹压力计8’显示值达到设定值时，关闭2#喷吹罐稳压阀10’；
[0043] t5等待：时刻监控喷吹压力计8’变化情况，若超过设定值一定范围(如超过设定值的2％)，则打开泄压阀6’，若低于设定值一定范围(如超过设定值的2％)，则打开2#喷吹罐稳压阀31；超过设定值的范围根据需求设定。
[0044] t6换罐：当1#喷吹罐7的称量装置9显示称量值低于底煤设定值时，1#喷吹罐7和2#喷吹罐33执行换罐操作。
[0045] 换罐过程为：依次打开2#喷吹罐的2#喷吹罐输煤阀29、2#喷吹罐补气阀28、2#喷吹罐出煤阀26和2#喷吹罐喷吹阀23，补气调节阀15和喷吹调节阀14分别控制补气流量计16和喷吹流量计12保持不变，启动2#定量给料机驱动装置25并按设定加速度进行提速旋转，同时1#定量给料机驱动装置19按相等加速度减速旋转。当2#定量给料机驱动装置25的转速提高到与1#定量给料机驱动装置19换罐前的转速相等后，关闭1#定量给料机驱动装置19、然后依次关闭1#喷吹罐的1#喷吹罐出煤阀20、1#喷吹罐输煤阀27、1#喷吹罐喷吹阀17和1#喷吹罐补气阀22，换罐完成，2#喷吹罐开始喷吹，稳压调节阀13、喷吹调节阀14和补气调节阀15处于自动调节状态，根据设定值分别对应控制稳压流量计11、喷吹流量计12和补气流量计16。
[0046] 1#喷吹罐换罐完成后，重复执行流程t1至t6，整个喷吹过程1#喷吹罐与2#喷吹罐依次交替，循环执行。1#喷吹罐和2#喷吹罐的泄压、快泄、装粉、加压、等待、换罐的过程和原理相似。
[0047] 如图2所示，喷吹过程t1至t6，可以根据需要进行人工设定，其时间范围值如下：
[0048]项目 t1泄压 t2快泄 t3装粉 t4加压 t5等待 t6换罐
时间(min) 3～8 1～2 3～5 3～10 5～8 0.5～1
[0049] 本发明通过设置稳压、喷吹和补气来控制喷吹罐压力和管道内气体流量，通过喷吹罐底部安装定量给料机，实现气体和煤粉分开控制，提高了喷吹精度，同时缩短换罐波动时间，为稳定高炉生产提供了必要条件。
[0050] 以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
