本发明涉及一种高炉机前富氧的系统及富氧率的控制方法。
背景技术：
高炉富氧是高炉冶炼工艺中的一个重要子工艺，高炉富氧的最大效果是增加铁水的产量，理论上鼓风中含氧量每提高1％，将会增产4.76％。目前钢厂多是采用机后富氧方式给高炉富氧，该方法需要将制氧送过来的氧气进行加压再减压使用，该方法能耗高，成本高，安全性差，输送管道及管道上的各种阀门、仪表设备的耐压等级的要求都高。由于钢铁产能过剩，钢铁企业现在利润下滑，甚至出现亏损现象，急需提高收益。
高炉富氧鼓风是往高炉鼓风中加入工业氧(一般含氧85％～99.5％)，使鼓风含氧超过大气含量，其目的是提高冶炼强度以增加高炉产量和强化喷吹燃料在风口前燃烧。如果富氧率过高(也就是混入了过多的氧气)，很可能导致生产事故的发生；如果过低，就不能达到提高铁水产量的要求。可见富氧率的控制是高炉富氧的核心。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供一种高炉机前富氧的系统，包括氧气发生装置和鼓风机，所述鼓风机出气口与高炉进气口连通，还包括氮气输送系统；
所述氧气发生装置通过氧气总管连通至少一根氧气支管，所述支管一端与所述氧气总管连通，另一端连接一三通的其中第一口，所述三通第二口与所述鼓风机进气口通过管道连通，所述支管道上设置有两个气动切断蝶阀，所述两气动切断蝶阀之间设置有一气动流量调节阀；
所述氮气输送系统包括氮气总管，所述氮气总管道上连接与氧气支管数量相同的氮气支管，所述氮气支管一端与所述氮气总管连通，另一端与所述三通第三口连通。
进一步地，所述氧气支管上依次设置有第一远程控制切断蝶阀、氧气过滤器、氧气流量计、氧气气动流量调节蝶阀、氧气气动紧急切断阀和第二远程控制切断蝶阀。
进一步地，所述氮气总管上依次设置有氮气罐前截止阀、氮气罐前止回阀、氮气手动截止阀、氮气自力式调节阀、氮气气动调节阀和氮气流量计。
进一步地，所述氮气支管上依次设置有氮气气动快开阀、氮气末端止回阀和氮气末端截止阀。
进一步地，所述三通与所述鼓风机之间的管道上设置有气体混合器。
进一步地，还包括plc控制器，所述气动流量调节阀、第一远程控制切断蝶阀、氧气流量计、氧气气动流量调节蝶阀、氧气气动紧急切断阀、第二远程控制切断蝶阀、氮气气动调节阀、氮气流量计和氮气气动快开阀均连接plc控制器。
进一步地，包括三根所述氧气支管和三根所述氮气支管。
本发明氧气发生装置出口低压氧气总管阀后(氧压机前)新接1根管道，在氧气管道接口处设置2只手动蝶阀，2只手动蝶阀之间设置1只气动流量调节阀，可保证低压氧气可双向输送。考虑到制氧站区至高炉鼓风机站区域有较远距离，从制氧站区低压氧气连通管道上接出1根管道敷设至富氧区域，然后分成3路支管至机前富氧。
并且本发明采用机前富氧不需要将制氧送过来的氧气进行加压再减压，进而大大降低高炉厂的能耗，提高经济效益；另外，又是因为是低压氧气，对氧气的输送管道及管道上的各种阀门、仪表设备的耐压等级的要求都低于机后富氧，因而不但降低了投资成本，系统的安全性也大幅的提高。
针对上述问题，本发明提供一种高炉机前富氧的系统的富氧率的控制方法，其特征在于，包括步骤：
s1：通过机前通入氧气流量与机后总流量来计算富氧率，并在显示屏上显示富氧率，
s2：通过对氧气支管上的氧气流量调节阀的调节对富氧率进行控制。
本发明通过氧气支管上的氧气流量调节阀的调节来控制富氧量和富氧率，解决了如果富氧率过高(也就是混入了过多的氧气)，很可能导致生产事故的发生；如果过低，就不能达到提高铁水产量的要求的问题。
附图说明
图1为本发明实施例的富氧系统流程图；
图中：11.氧气手动蝶阀；12.第一远程控制切断蝶阀；13.氧气过滤器；14.氧气流量计；15.氧气气动流量调节阀；16.氧气气动紧急切断阀；17.第二远程控制切断蝶阀；18.气体混合器；21.氮气罐前截止阀；22.氮气罐前止回阀；23.氮气手动截止阀；24.氮气自力式调节阀；25.氮气流量计；26.氮气气动调节阀；27.氮气气动快开阀；28.氮气末端止回阀；29.氮气末端截止阀。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、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，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图1和实施例对本发明进一步详细说明。
实施例1
一种高炉机前富氧的系统，包括氧气发生装置和鼓风机，所述鼓风机出气口与高炉进气口连通，还包括氮气输送系统；
所述氧气发生装置通过氧气总管连通至少一根氧气支管，所述支管一端与所述氧气总管连通，另一端连接一三通的其中第一口，所述三通第二口与所述鼓风机进气口通过管道连通，所述支管道上设置有两个气动切断蝶阀，所述两气动切断蝶阀之间设置有一气动流量调节阀；
所述氮气输送系统包括氮气总管，所述氮气总管道上连接与氧气支管数量相同的氮气支管，所述氮气支管一端与所述氮气总管连通，另一端与所述三通第三口连通。
所述三通与所述鼓风机之间的管道上设置有气体混合器。包括三根所述氧气支管和三根所述氮气支管。
所述氧气发生装置与所述氧气总管之间设置有低压氧气总管阀。
优选的，氧气发生装置为1#20000nm3/h制氧机组，冷箱出口管路为dn600，低压氧气总管阀为低压氧气总管v102阀。
本发明氧气发生装置出口低压氧气总管阀后(氧压机前)新接1根管道，在氧气管道接口处设置2只手动蝶阀，2只手动蝶阀之间设置1只气动流量调节阀，可保证低压氧气可双向输送。考虑到制氧站区至高炉鼓风机站区域有较远距离，从制氧站区低压氧气连通管道上接出1根管道敷设至富氧区域，然后分成3路支管至机前富氧。
并且本发明采用机前富氧不需要将制氧送过来的氧气进行加压再减压，进而大大降低高炉厂的能耗，提高经济效益；另外，又是因为是低压氧气，对氧气的输送管道及管道上的各种阀门、仪表设备的耐压等级的要求都低于机后富氧，因而不但降低了投资成本，系统的安全性也大幅的提高。
实施例2
在实施例1的基础上，所述氧气支管上依次设置有第一远程控制切断蝶阀、氧气过滤器、氧气流量计、氧气气动流量调节蝶阀、氧气气动紧急切断阀和第二远程控制切断蝶阀。
实施例3
在实施例2的基础上，3所述氮气总管上依次设置有氮气罐前截止阀、氮气罐前止回阀、氮气手动截止阀、氮气自力式调节阀、氮气气动调节阀和氮气流量计。
所述氮气支管上依次设置有氮气气动快开阀、氮气末端止回阀和氮气末端截止阀。
实施例4
在实施例3的基础上，
还包括plc控制器，所述气动流量调节阀、第一远程控制切断蝶阀、氧气流量计、氧气气动流量调节蝶阀、氧气气动紧急切断阀、第二远程控制切断蝶阀、氮气气动调节阀、氮气流量计和氮气气动快开阀均连接plc控制器。
实施例5
在实施例4的基础上，一种高炉机前富氧的系统的富氧率的控制方法，其特征在于，包括步骤：
s1：通过机前通入氧气流量与机后总流量来计算富氧率，并在显示屏上显示富氧率，
s2：通过对氧气支管上的氧气流量调节阀的调节对富氧率进行控制。
本发明通过氧气支管上的氧气流量调节阀的调节来控制富氧量和富氧率，解决了如果富氧率过高(也就是混入了过多的氧气)，很可能导致生产事故的发生；如果过低，就不能达到提高铁水产量的要求的问题。
实施例6
在上述所有实施例的基础上，具体实施方法为：
某钢厂从现有1#20000nm3/h制氧机组冷箱出口dn600低压氧气总管v102阀后(氧压机前)新接1根dn600管道，与2#20000nm3/h制氧机组冷箱出口dn600管道相接，并敷设1根管道至1#6000nm3/h、2#6000nm3/h制氧机组与低压氧气管道相接。与每套机组的低压氧气管道接口处均设置2只手动蝶阀，2只手动蝶阀之间设置1只气动流量调节阀，可保证低压氧气可双向输送。
考虑到制氧站区至高炉鼓风机站区域有较远距离，从制氧站区低压氧气连通管道上接出1根管道为dn900敷设供应机前富氧。外送低压氧气总管dn900出制氧站区前设置切断装置，切断装置为2只手动蝶阀，手动蝶阀之间设置气动流量调节蝶阀。
当正常向高炉富氧时，将富氧站内氮气快开阀门27打到手动状态并解锁，打开20秒后再关闭，再将富氧站内气动球阀12、16、17打到手动状态解锁并打开，最后在手动的情况下将氧气流量调节阀门15缓慢的打开到一定的开度，此时画面会显示当前的富氧率。当送气结束后，等到系统运行正常时，将富氧站进口12、17氧气气动阀均打到手动状态并联锁，16打到自动状态，富氧站内氮气快开阀门27打到自动状态，最后根据当前的富氧率和氧气支管的实时流量，设定好氧气流量调节阀门的目标值(富氧量或者富氧率)。富氧量好理解，就是设定每小时或者每分钟向高炉富多少量的氧气；富氧率是根据氧气平衡方程式及设定的富氧率自动计算出设定的氧气流量。
正常停气时，先将富氧站内氮气快开阀门27打到手动状态并解锁(此时应该处于关闭状态)，再将富氧站内氧气混合前的氧气气动球阀17、16、12均打到手动状态解锁，将15打到手动状态，然后在将17、16、12并依次关闭，最后将氧气支管流量调节阀门15关闭。
非正常停气时，当鼓风机不在正常工作时，此时如果12、17处于手动联锁状态，16、27处于自动状态下，则12、17将自动关闭，16自动关闭，同时，27将自动打开20秒后再关闭，目的是为了向气体混合器冲入一定量的氮气，确保安全。当所有上述故障处理好后，并能复位掉后，富氧系统才能重新的投入使用。
本实施例控制系统采用的是西门子s7-300的cpu及其相应的io模块,画面采用的是wincc7.0，plc编程软件是step7v5.5。
以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。