專利名稱：立式窯爐進料時用于確定原料軌跡的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝填立式窯爐時，尤其是當使用一個旋轉(zhuǎn)槽裝填時，用于確定原料軌跡的方法。
眾所周知，高爐的進料是由礦石和燃料交替組成的疊加層構(gòu)成。所述＂礦石＂指的是通常作為集合體或者小球體的含鐵原料，并且它可以包含各種各樣的其他物質(zhì)，特別是助熔劑。所述＂燃料＂指的是包含碳的原料，主要由焦炭組成。
礦石和燃料被交替地裝填進入高爐之內(nèi)，以便在所述高爐中形成合理高度的間隔層。裝填的方法以及在立式窯爐截面中原料的徑向分布對于所述熔爐的正確運行是必不可少的。因此，能夠控制和調(diào)整原料的這種分布同樣是非常重要的。
目前，立式窯爐的裝填越來越多地使用一個包括旋轉(zhuǎn)槽的裝置來進行，旋轉(zhuǎn)槽圍繞該熔爐的縱軸轉(zhuǎn)動，在該熔爐的頂上螺旋形散布顆粒狀原料。在垂直平面中，這個槽和該熔爐的軸形成一個可調(diào)的角度，即α，它對裝填原料的軌跡有影響，并且它是按照想要的爐料分布改變的。
可是，實際上，借助于此設(shè)備去保證獲得想要的爐料分布，實際上是不可能的，因此在這個布料過程中要校正所有爐料分布異態(tài)。
因此，知道原料從立式窯爐爐喉的槽掉下的軌跡，例如Paul Wurth類型，對于校正該立式窯爐的爐料分布是重要的，并且使獲得一個能促進爐料工作的氣體分配成為可能。
為了便于選擇加注燃料程序，已經(jīng)開發(fā)了在立式窯爐中進料分配的數(shù)學模型。對于這些模型來說，對于槽的每個角度位置α，原料的降落軌跡是顯而易見、非常重要的數(shù)據(jù)。
此外，這些軌跡隨著時間的變化而改變，不僅僅與槽上涂層的磨損有關(guān)，為了得到隨著時間的變化而變化的軌跡最佳估計量，這些是一個必須考慮的現(xiàn)象。
當前，只有頻繁地測量才能確保提供為改善爐料分配控制所必需的信息?？墒?，在立式窯爐按計劃停用的期間，即大約每四個月一次，當前實施的這些測量是非常艱巨的，并且不能充分地精確測量爐料分配。此外，在停工期間，合理的測量次數(shù)也是受到停工時間長短的限制的。另外，這些測量沒有考慮在該立式窯爐正常運行期間存在的氣體上升流速的影響，因為在所述立式窯爐停工期間它們?nèi)匀淮嬖凇?br> 因此，在立式窯爐正常運行期間，擁有有效的用于連續(xù)地測量原料降落軌跡的方法是非常有用的，并且它能自動地考慮限定裝填系統(tǒng)的工作條件的參數(shù)隨時間的變化。
此外，與該槽涂層的磨損無關(guān)，對于種種理由，軌跡變化與進料本身有關(guān)，特別是包括—該進料的顆粒大小分布，它浮動并且導致軌跡變化，這些變化需要檢測和補償，以便保持想要的爐料分配；—計量給料器中原料的量，它對所述原料的軌跡有影響；—可調(diào)的顆粒尺寸分離，取決于與該槽相連的定量給料器是充滿的還是實際上是空的。
鑒于上述因素和其對爐料分配的負面影響，很明顯，用于連續(xù)地測量裝填原料的軌跡的工作具有明確的值，因此，這使獲得通過變量而不是隨時間固定的參數(shù)操縱爐料分配成為可能。
迄今為止還沒有已知的用于在立式窯爐爐喉連續(xù)地測量原料軌跡的方法達到工業(yè)使用的階段。
在現(xiàn)有的這些方法之中注意到—使用一個光學器件用于測量原料從槽落下的軌跡。
—使用一個探針徑向地插入熔爐之內(nèi)，高于裝填層，使得該探針受到從槽落下的原料的沖擊影響。取決于檢測方式，所述探針裝備可以是設(shè)置在爐內(nèi)各種各樣的傳感器，并且具有檢測沖擊點的目的；所述傳感器通常是下面的類型·由原料的沖擊激活的開關(guān)；·噴射氮氣的噴嘴，其中流速是由原料的流量決定的；·涂在探針頂端表面上的傳感器，并且它的電氣連接性是受原料的流量影響的；
·固定在管狀探針壁內(nèi)的應(yīng)變量器。
上述的方法無可爭辯的提供了用于確定裝填原料軌跡的有價值的信息?？墒?，應(yīng)該注意到，事實上在爐內(nèi)使用能夠承受嚴酷的工作條件的敏感元件進行測量的缺點是直接引起生產(chǎn)成本的增加，因此，采用所述探針在構(gòu)成大規(guī)模實施上是一個主要的約束。
本發(fā)明的方法落入在熔爐中徑向地放置探針的使用范圍。
按照本發(fā)明，一種用于確定原料軌跡的方法，當裝填立式窯爐，最好是一個高爐時，經(jīng)饋給裝置，最好是一個旋轉(zhuǎn)槽，構(gòu)成進料的原料從所述立式窯爐的頂端傾瀉其中，使用一個通稱為探針的細長形元件，它通常部分縱向插入進所述立式窯爐的腔中，插入該腔中的探針的端稱為頭部，位于所述腔外面的探針的端稱為尾部，其特征在于，所使用的探針至少在所述爐腔內(nèi)的部分是惰性的，即缺乏傳感器，在爐腔外面探針的部分與至少一個通常被稱為傳感器的元件結(jié)合，它易感受插入進爐腔內(nèi)探針部分所受到的裝填原料的沖擊，并且監(jiān)視由連接到在上述爐腔外邊的探針部分傳感器產(chǎn)生的至少一個信號；最好是產(chǎn)生該監(jiān)視信號的傳感器位于或者離相對于上述爐腔壁一個固定的距離，或者離該探針的尾部一個固定的距離。
很明顯實際的事實是，插入爐腔之內(nèi)的探針部分是遲鈍的，缺乏敏感元件，因此，在爐腔內(nèi)工作條件之下，沒有連接，沒有易碎元件。因為，第一，由于沒有易碎的元件可以解決某些實際的組合，第二，為減少生產(chǎn)成本和實施費用，保證提高可靠性和延長使用壽命。
按照本發(fā)明方法的一個實施例，探針的頭部是在爐腔內(nèi)移動的；一方面，移動最好是選擇在一個水平面中，在爐腔的徑向平面和/或直線延伸，另一方面，在圓形截面腔的情況下，在腔的內(nèi)壁和所述腔的幾何中心之間有限的，記錄在上述的移動期間監(jiān)視的信號。
先前的實施例使當該方法應(yīng)用于立式窯爐時，通過沿著腔的徑向移動該探針，標繪裝填原料的軌跡某些點成為可能，偶然地常常在水平面中，通過記錄這些隨著時間的變化的數(shù)據(jù)，去從中推斷用于腔的整個橫載面信息，其隨后可以總體上采用用于裝填到爐內(nèi)原料實際的分布。
按照本發(fā)明方法的另一個實施例，所述監(jiān)視的信號的強度從探針的頭部首次接觸到流入原料的流量起，直至探針的頭部到達其移動到離腔的壁最遠的位置被分析，整個的接觸工作和探針頭部移動結(jié)束被代表監(jiān)視的信號的曲線體現(xiàn)，通過在探針上一個增加與所述原料的沖擊成比例信號，因此表示裝填原料的數(shù)值，并且由此推導出原料流量外殼的形狀，所述流量的質(zhì)量中心和所述流量的寬度，即，從其進入與該原料接觸起直至該頭部從原料的流量出來，由探針的頭部覆蓋的距離，最好是相對于傾瀉裝置的物理特性，監(jiān)視信號的該分析與至少一個參數(shù)結(jié)合，以及所述確定裝置的空間位置貫穿該方法的應(yīng)用。
在所述

圖1中可以看到立式窯爐的壁1，在所述壁1的左方是立式窯爐的內(nèi)部，探針2以其頭部3插入立式窯爐中，其第一個承受點4，在這里是和立式窯爐壁交叉點重合的，第二個承受點5在立式窯爐的外邊，它裝備有測量原料7在插入立式窯爐的探針2部分上的沖擊壓力的裝置6，最后兩個曲線A和B非常概略地分別表示由裝置6送給探針2的尾部5的信號和推導出的包絡(luò)曲線。
曲線A表示在用于實現(xiàn)本發(fā)明的方法工作期間記錄的信號的一般外貌，特別是隨探頭3從被稱為a的點至d點的移動。
曲線B是歸納獲得的，特別是通過使用各種各樣的分析工具和數(shù)學模擬工具從曲線A著手獲得的，它表示原料流量的包絡(luò)重心c和所述流量(a-b)的寬度。
此外，人們認為限定裝填立式窯爐的旋轉(zhuǎn)槽空間位置的參數(shù)，諸如上述的角度α，貫穿于上述的測量工作同樣是公知的。
按照本發(fā)明的方法的一個優(yōu)選實施例，其中利用位于所述立式窯爐的中心軸的旋轉(zhuǎn)槽裝填原料7進入立式窯爐腔之內(nèi)，探針2的頭部3經(jīng)由在所述立式窯爐的壁1上形成的一個孔插入立式窯爐，所述探針2到達位于腔的壁1中或者至少接近于所述腔的第一個承受點4，第二個點在立式窯爐腔的外邊，最好是位于探針2的尾部3，所述探針2屬于細長形形狀，最好是圓柱形截面，裝備在5上有一個敏感元件6，對經(jīng)上述的旋轉(zhuǎn)槽傾瀉的原料7的探針2沖擊敏感，探針2的頭部3在腔中從位置a至位置d移動，最好是在大體上徑向和水平方向，由敏感元件6發(fā)射的信號作為時間函數(shù)記錄，所述記錄的信號與同一瞬間限定旋轉(zhuǎn)槽工作位置的參數(shù)結(jié)合，最好是結(jié)合相對于所述槽的角度α，即這個槽和爐的軸在垂直平面中形成的角度，曲線A和B從中推導出。人們發(fā)現(xiàn)曲線A從探針2的移動a點經(jīng)歷連續(xù)不斷的升高，即從頭部3首先與經(jīng)旋轉(zhuǎn)槽注入的原料7的流量接觸起，直至點b，即頭部3從上述的流量點出來，其次所述曲線A在上述的點b和點d之間大體上是平的，即頭部3的移動結(jié)束，使用曲線A、曲線B計算，確定原料流量的寬度(a-b)，所述流量的重心c和原料7的密度沿著與探針2的頭部3的移動路徑一致(a-d)的方向流入。
按照本發(fā)明的方法的又一個實施例，在爐腔外邊的探針部分與至少兩個敏感元件結(jié)合，至少選擇二種不同類型的敏感元件，例如一個對在探針中產(chǎn)生的振動敏感，另一個對施加于該探針上的壓力敏感，從所述敏感元件中獲得的信號被監(jiān)視，通過組合由從每個上述的敏感元件中獲得的信號提供的信息確定原料的軌跡。
本發(fā)明也涉及一種用于實現(xiàn)本發(fā)明主題方法的設(shè)備。
用于實現(xiàn)本發(fā)明方法的該設(shè)備，其特征在于，它包括一個主要由金屬元件組成的探針，至少其部分的進入爐腔，探針最好是規(guī)則的或者不規(guī)則多邊的或者圓形截面。
用于實現(xiàn)本發(fā)明方法的設(shè)備的一個實施例，該金屬元件由幾個組合成分元件組成，最好是或者管子或者外形是規(guī)則的或者不規(guī)則橫斷面；該管子或者外形選擇性地選擇一個適當?shù)慕孛?，以便一個元件能夠在另一個元件內(nèi)滑動。
用于實現(xiàn)本發(fā)明方法的設(shè)備的另一個實施例，在腔外邊的探針部分包括至少一個敏感元件；最好是這個或者這些敏感元件屬于應(yīng)變傳感器或者壓力敏感元件或者振動檢測器類型，并且它選擇性地包括至少二種不同類型的敏感元件。
本發(fā)明的方法構(gòu)成一種新穎的和較簡單的作為實際上實施確定立式窯爐進料分配問題的方法，因為它不使用沿著探針設(shè)置的敏感元件的網(wǎng)絡(luò)，而是位于在爐腔內(nèi)，但是，相反地一個或多個敏感元件位于在該所述腔的外邊，因此，在運行的期間更少受到壓力影響，對結(jié)構(gòu)和使用壽命而言它構(gòu)成一個明顯的優(yōu)勢。
此外，本發(fā)明的方法使獲得對于從槽掉下原料的流量的寬度信息以及其局部密度，諸如通過投入多個探針在當前難于得到的數(shù)據(jù)成為可能。
權(quán)利要求
1.一種借助饋給裝置往立式窯爐內(nèi)傾瀉、裝填原料時，使用一個通稱探針的細長形元件，用于確定原料軌跡的方法，構(gòu)成進料的原料來自所述立式窯爐的頂端，該探針通常部分地縱向插入所述立式窯爐的爐腔中，插入該爐腔中的探針一端稱為頭部，位于所述腔外面的探針的一端稱為尾部，其特征在于所述使用的探針至少在所述爐腔內(nèi)的部分是惰性的，即缺乏敏感元件；在爐腔外面的探針部分與至少一個通常被稱為敏感元件的元件結(jié)合，它易感受插入進爐腔的探針部分所受到的裝填原料的沖擊，并且監(jiān)視由連接到在上述的腔外邊的探針部分敏感元件產(chǎn)生的至少一個信號。
2.按照權(quán)利要求1所述的確定原料軌跡的方法，其特征在于該立式窯爐是一個煉鐵的立式高爐。
3.按照權(quán)利要求1或者2所述的確定原料軌跡的方法，其特征在于所述用于供給原料的裝置是一個旋轉(zhuǎn)槽。
4.按照權(quán)利要求1至3的任何一個所述確定原料軌跡的方法，其特征在于產(chǎn)生監(jiān)視信號的該敏感元件位于距離該立式窯爐爐腔壁一個固定的距離。
5.按照權(quán)利要求1至3的任何一個所述確定原料軌跡的方法，其特征在于所述產(chǎn)生監(jiān)視信號的該敏感元件位于相對于距離該探針的尾部一個固定的距離。
6.按照權(quán)利要求1至5的一個或多個的所述確定原料軌跡的方法，其特征在于所述探針的頭部在爐腔內(nèi)移動，并且在上述移動過程中記錄該監(jiān)視信號。
7.按照權(quán)利要求6所述的確定原料軌跡的方法，其特征在于所述移動是在該腔的徑向平面中延伸的。
8.按照權(quán)利要求6或者7所述的確定原料軌跡的方法，其特征在于所述移動發(fā)生在一個水平面中。
9.按照權(quán)利要求6至8的任何一個所述確定原料軌跡的方法，其特征在于當所述爐腔內(nèi)壁和所述爐腔的幾何中心之間是圓形截面的情況下，所述移動是有限的。
10.按照權(quán)利要求1至9的一個或多個所述確定原料軌跡的方法，其特征在于所述監(jiān)視信號的強度從探針的頭部首先接觸到流入原料的流量起，直至探針的頭部到達其移動到離腔的壁最遠的的位置時進行分析，總體接觸工作和探針頭部移動端被代表監(jiān)視信號的曲線體現(xiàn)，通過在探針上一個信號中增加與所述原料的沖擊成正比，因此表示裝填原料的數(shù)值，并且由此推導出原料流量外殼的形狀，所述流量的質(zhì)量中心和所述流量的寬度，即從其進入與該原料接觸起直到該頭部從原料的流量出來，由探針的頭部覆蓋的距離。
11.按照權(quán)利要求10所述的確定原料軌跡的方法，其特征在于所述監(jiān)視信號的分析是與至少一個關(guān)于傾瀉裝置的物理性質(zhì)的參數(shù)結(jié)合的，以及所述確定裝置的空間位置貫穿該方法的應(yīng)用。
12.按照權(quán)利要求1至11的任何一個所述確定原料軌跡的方法，其中利用一個位于所述煉鐵立式窯爐中央軸上的旋轉(zhuǎn)槽，原料(7)被裝填進屬于煉鐵立式窯爐的爐腔中，其特征在于所述探針(2)的頭部(3)經(jīng)由一個在所述煉鐵立式窯爐的壁(1)中形成的孔插入該煉鐵立式窯爐，所述探針(2)到達位于爐腔或者至少接近于所述爐腔壁(1)中的第一個承受點(4)，以及在該煉鐵立式窯爐爐腔外邊的第二個承受點，該所述探針(2)具有細長形狀，并且在(5)配備有一個敏感元件(6)，該敏感元件(6)對經(jīng)上述的旋轉(zhuǎn)槽傾瀉的沖擊探針(2)的原料(7)敏感，該探針(2)的頭部在腔中從位置(a)至位置(d)之間移動，由敏感元件(6)發(fā)射的信號作為時間函數(shù)記錄，所述記錄的信號與在相同的瞬間限定旋轉(zhuǎn)槽的工作位置的參數(shù)結(jié)合，曲線(A)和(B)從中推導出，人們發(fā)現(xiàn)曲線(A)經(jīng)歷從探針(2)的移動(a)點連續(xù)不斷的升高，即從頭部(3)首先接觸到經(jīng)旋轉(zhuǎn)槽注入的原料(7)的流量，直至點(b)，即頭部(3)從上述的流量中出來的點，其次所述曲線(A)大體上在上述的(b)點和(d)點之間是平的，即頭部(3)移動過程中的末尾，以及使用曲線(A)、曲線(B)計算，確定原料流量的寬度(a-b)，沿著與探針(2)的頭部(3)的移動路徑一致的方向(a-d)注入所述流量的重心(c)和原料(7)的密度。
13.按照權(quán)利要求12所述的確定原料軌跡的方法，其特征在于第二個承受點位于該探針(2)的尾部(3)。
14.按照權(quán)利要求12至14的任何一個所述的確定原料軌跡的方法， 其特征在于該探針(2)的頭部(3)在一個大體上徑向和水平方向上移動。
15.按照權(quán)利要求12至15的一個或多個所述的確定原料軌跡的方法，其特征在于該記錄信號和相對于該槽的角度α結(jié)合。
16.按照權(quán)利要求1至15的一個或多個所述的確定原料軌跡的方法，其特征在于在爐腔外邊的探針部分與至少二種敏感元件結(jié)合，即選擇至少二種不同類型的敏感元件，監(jiān)視從所述敏感元件中獲得的信號，并且通過組合依據(jù)上述的信號提供的信息確定原料的軌跡。
17.用于實現(xiàn)按照權(quán)利要求1至16的一個或多個的方法的設(shè)備，其特征在于它包括一個主要由金屬元件組成的探針，至少該探針部分進入爐腔中。
18.按照權(quán)利要求17的設(shè)備，其特征在于制成該探針的金屬元件是圓形截面的。
19.按照權(quán)利要求17的設(shè)備，其特征在于制成該探針的環(huán)箍筋部分屬于規(guī)則的或者不規(guī)則多邊的橫截面。
20.按照權(quán)利要求17至19的任何一個的設(shè)備，其特征在于該金屬元件由幾個組合部分元件組成。
21.按照權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于所述部分元件是管子。
22.按照權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其特征在于所述部分元件為規(guī)則的或者不規(guī)則橫斷面外形。
23.按照權(quán)利要求21或者22所述的設(shè)備，其特征在于所述部分元件的尺寸是以適當?shù)臋M截面選擇的，以便一個元件能在另一個元件內(nèi)部滑動。
24.按照權(quán)利要求17至23的一個或多個的設(shè)備，其特征在于在爐腔外邊的探針部分包括至少一個敏感元件。
25.按照權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于至少一個敏感元件屬于應(yīng)變傳感器類型。
26.按照權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于至少一個敏感元件屬于壓力傳感器類型。
27.按照權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其特征在于至少一個敏感元件屬于振動檢測器類型。
28.按照權(quán)利要求25至27的任何一個的設(shè)備，其特征在于它包括至少二種不同類型的敏感元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法,該方法使用了在所述爐腔內(nèi)的探針部分未裝備有敏感元件的探針。該方法在于在爐腔外邊的探針部分結(jié)合一個敏感元件,該敏感元件可感受進料原料對插入爐腔內(nèi)的探針部分的沖擊,并且監(jiān)視與爐腔外邊的探針部分結(jié)合的所述敏感元件產(chǎn)生的信號;在爐腔內(nèi)移動該探針的頭部,而且當該探針移動時,記錄該監(jiān)視信號;繪制曲線,在其上可以讀取沿著與移動探針頭部的軌跡一致的方向傾瀉的原料的流量寬度、所述流量的重心以及原料的密度。
文檔編號F27D21/00GK1375016SQ00812960
公開日2002年10月16日 申請日期2000年8月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月17日
發(fā)明者熱拉爾·當盧, 迪迪?！に固乩? 羅歇·弗朗桑 申請人:冶金研究中心