一种基于高温探头的熔炼炉内供热调控系统

1.本发明属于节能减排领域，特别是涉及一种基于高温探头的熔炼炉内供热调控系统。


背景技术：

2.能源是全球人类生存﹑社会进步和经济发展不可缺少的物质基础。能源问题一直是经济发展中的焦点与热点问题，正确认识与处理能源在消耗过程中存在的问题，对于我国今后经济和社会的长远健康发展均具有十分重要的意义。
3.富氧熔池熔炼技术是将气体直接鼓入熔池来实现三相间的快速传热传质过程，其关键在于促进造渣反应快速充分的进行。近年来，富氧熔池熔炼技术呈现出良好的发展势头，富氧底吹熔炼技术的发展稍显落后，其所占产能的份额最小，这是其工艺特点所决定的。单纯的底吹搅拌无法知晓熔池温度和熔液分布情况，影响产品质量及溶液不均匀、喷溅严重、寿命短、利用不充分、能耗高。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种基于高温探头的熔炼炉内供热调控系统，以解决上述现有技术存在的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种基于高温探头的熔炼炉内供热调控系统，包括：原料搅拌模块、信息获取模块及供热调控模块，其中所述原料搅拌模块、所述信息获取模块及所述供热调控模块依次连接；
6.所述原料搅拌模块，用于搅拌熔炼原料，所述熔炼原料分布在熔炼炉内；
7.所述信息获取模块，基于高温探头，获取熔炼炉内的熔炼信息；其中所述高温探头安装在熔炼炉内壁；
8.所述供热调控模块，基于所述熔炼信息，调控所述熔炼原料的搅拌速率。
9.优选地，所述原料搅拌模块包括原料添加单元和气体喷射单元；
10.所述原料添加单元，用于将熔炼原料添加至熔炼炉内；
11.所述气体喷射单元，用于将富氧空气喷射至熔炼炉内，通过所述富氧空气搅拌所述熔炼原料。
12.优选地，所述气体喷射单元采用气泡发生器喷射所述富氧空气，所述气泡发生器安装在熔炼炉外。
13.优选地，所述信息获取模块包括温度获取单元和密度获取单元；
14.所述温度获取单元，基于高温探头，获取熔炼炉内的温度信息；
15.所述密度获取单元，基于高温探头，获取熔炼炉内的密度信息。
16.优选地，所述温度获取单元采用热电偶传感器监测所述温度信息，所述热电偶传感器安装在熔炼炉内壁。
17.优选地，所述供热调控模块包括信息传送单元和速率调控单元；
18.所述信息传送单元，用于传送熔炼信息，所述熔炼信息包括所述温度信息和所述密度信息；
19.所述速率调控单元，用于接收所述熔炼信息，基于所述熔炼信息，调控所述熔炼原料的搅拌速率。
20.优选地，所述信息传送单元，采用图像采集系统将所述熔炼信息传送至所述速率调控单元。
21.优选地，还包括炉体水套，所述炉体水套，用于调节熔炼炉内的温度信息。
22.优选地，还包括烟气处理模块，所述烟气处理模块，用于处理搅拌熔炼原料时产生的烟气。
23.本发明的技术效果为：
24.本发明通过原料搅拌模块搅拌熔炼原料，能够实现熔浆搅拌充分，促进夹杂物上浮，均匀温度及组分；搅拌面积扩大，喷溅高度降低，传热效率提高；攻克了熔池喷溅严重、富氧利用不充分、难以大型化的技术难题。
25.本发明通过信息获取模块获取熔炼炉内的熔炼信息，通过高温探头，能够全方位无死角的监测炉内的熔浆表面的密度；通过供热调控模块调控熔炼原料的搅拌速率，最终能够实现炉渣重金属含量低、炉温均匀、成材率高、能耗低、获得经济效益高、减少碳排放等优点。
附图说明
26.构成本技术的一部分的附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
27.图1为本发明实施例中的系统示意图；
28.其中，1-烟囱；2-进料口；3-高温探头调控机器人；4-炉体水套；5
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热电偶传感器；6-出渣口；7-气泡发生器；8-止回阀；9-出浆口；10-炉体； 11-过滤网；12-吸附板；13-图像采集系统；14-电阻层析成像系统；15
‑ꢀ
混沌控制器；16-计算机。
具体实施方式
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
30.实施例一
31.如图1所示，本实施例中提供一种基于高温探头的熔炼炉内供热调控系统，包括：原料搅拌模块、信息获取模块及供热调控模块，其中原料搅拌模块、信息获取模块及供热调控模块依次连接；
32.原料搅拌模块，用于搅拌熔炼原料，熔炼原料分布在熔炼炉内；
33.信息获取模块，基于高温探头，获取熔炼炉内的熔炼信息；其中高温探头安装在熔炼炉内壁；
34.供热调控模块，基于熔炼信息，调控熔炼原料的搅拌速率。
35.在一些实施例中，原料搅拌模块包括原料添加单元和气体喷射单元；原料添加单元，用于将熔炼原料添加至熔炼炉内；气体喷射单元，用于将富氧空气喷射至熔炼炉内，通
过富氧空气搅拌熔炼原料。
36.在一些实施例中，气体喷射单元采用气泡发生器喷射富氧空气，气泡发生器安装在熔炼炉外。
37.在一些实施例中，信息获取模块包括温度获取单元和密度获取单元；温度获取单元，基于高温探头，获取熔炼炉内的温度信息；密度获取单元，基于高温探头，获取熔炼炉内的密度信息。
38.在一些实施例中，温度获取单元采用热电偶传感器监测温度信息，热电偶传感器安装在熔炼炉内壁。
39.在一些实施例中，供热调控模块包括信息传送单元和速率调控单元；信息传送单元，用于传送熔炼信息，熔炼信息包括温度信息和密度信息；速率调控单元，用于接收熔炼信息，基于熔炼信息，调控熔炼原料的搅拌速率。
40.在一些实施例中，信息传送单元，采用图像采集系统将熔炼信息传送至速率调控单元。
41.在一些实施例中，还包括炉体水套，炉体水套，用于调节熔炼炉内的温度信息。
42.在一些实施例中，还包括烟气处理模块，烟气处理模块，用于处理搅拌熔炼原料时产生的烟气。
43.本实施例提供了冶金炉窑里的强化供热系统调控机器人，主要包括：烟囱1、进料口2、高温探头调控机器人3、炉体水套4、热电偶传感器5、出渣口6、气泡发生器7、止回阀8、出浆口9、炉体10、过滤网11、吸附板12、图像采集系统13、电阻层析成像系统14、混沌控制器15、计算机 16。
44.炉体10的最上方设有烟囱1，烟囱的两侧设有进料口，进料口的斜下方的四周装有高温探头调控机器人3，高温探头调控机器人3的下方设有炉体水套4，炉体水套4的正下方装有热电偶传感器5，在炉体10的一侧底部设有出渣口6，出渣口6的对侧设有出浆口9，炉体10的最底部设有气泡发生器7，气泡发生器7与止回阀8相连接，烟囱1的内部设有过滤网11和吸附板12，炉体10的外部装有图像采集系统13、电阻层析成像系统14、混沌控制器15，图像采集系统13、混沌控制器15与高温探头调控机器人3相连接，热电偶传感器5与电阻层析成像系统14相连接，图像采集系统13、电阻层析成像系统14、混沌控制器15三者与计算机16相连接。
45.炉体的顶部开有烟囱1，烟囱内设置有若干过滤网11和吸附板12，过滤网11设置在上侧，吸附板12设置在下侧。
46.烟囱1的两侧设有进料口2，进料口2顶部有滑轨，进料口2顶部的滑轨上滑动连接有滑门，滑门与进料口可拆卸连接，进料口的斜下方设有高温探头调控机器人3；高温探头调控机器人3分布在炉体四周，炉体内的四周装有水套，炉体水套4内盛放有添加剂。
47.炉体四周装有热电偶传感器5，热电偶传感器5通过电阻层析成像系统14传递到计算机16内。
48.出渣口6位于炉体侧壁一侧，出渣口6顶部有滑轨，进料口2顶部的滑轨上滑动连接有滑门，滑门与出渣口6可拆卸连接，出渣口6将金属含量很低的废渣排除炉体。
49.气泡发生器7位于炉体底部，气泡发生器7通过计算机16的调控充分搅拌炉体内的熔浆，止回阀8与多个气泡发生器7相连接，止回阀8阻止熔浆倒流。
50.图像采集系统13、电阻层析成像系统14、混沌控制器15分布在炉体外，高温探头调控机器人3将观测的情况通过图像采集系统13及计算机 16内的设置好的混沌理论相结合，并且热电偶传感器5将温度情况通过电阻层析成像系统14与计算机16结合，从而通过计算机16来调控炉体底部的气泡发生器7的气流量。
51.高温探头调控机器人3可以全方位无死角监测搅拌情况，选用316l 不锈钢耐高温材料，适用的温度范围为-200℃—1470℃。高温探头调控机器人3与混沌控制器15和计算机16内的混沌理论相结合来调控炉内搅拌情况，使其快速、精准地做出相应的动作。
52.热电偶传感器5与电阻层析成像系统14相结合，将炉体10内的温度情况传送给计算机16。
53.计算机16内的混沌理论均匀性评判程序，来调控炉体10底部的气泡发生器7。
54.本实施例中，强化供热系统调控机器人工作原理：将原料从进料口2 装进熔池熔炼炉内，气泡发生器7通过喷射富氧空气，从而使容炉内的熔浆搅动起来，为了使熔浆能够搅拌均匀、喷溅幅度小、能耗低，通过炉体上方的高温探头调控机器人3将收获的熔浆表面的温度、密度信息通过图像采集系统13传送给计算机16，热电偶传感器5实时监测炉内的温度，通过电阻层析成像系统14将温度信息传递给计算机16，计算机16通过设定好的混沌理论评价指标程序来调控气泡发生器7的喷射速率，为了保持路体内温度恒定，防止温度过高，材料性能不足，就需要用到炉体水套4，在搅动过程中会产生大量的烟气，烟气通过炉体顶部的烟囱1，烟囱内装有过滤网11和吸附板12，最终排出到大气中。
55.本冶金炉窑里的强化供热系统调控机器人具有以下有益效果：
56.(1)利用炉外电阻层析成像系统、图像采集系统、混沌控制器，并结合混沌理论方法从气泡群运动过程中气泡生长和聚并行为精准表征的视角来研发冶金炉窑里的强化供热系统调控机器人。
57.(2)本公开发明的冶金炉窑里的强化供热系统调控机器人利于熔浆搅拌充分，促进夹杂物上浮，均匀温度及组分。搅拌面积扩大了，喷溅高度降低，传热效率提高。攻克了熔池喷溅严重、富氧利用不充分、难以大型化的技术难题。
58.(3)将物料同时从炉体两侧的进料口加入，在高温环境下，气泡发生器通过不同的气流量向熔炉内喷射富氧条件下的空气，将熔浆搅动起来，这此过程中，调节炉体内部的气氛保证烟气达标排放，并且当烟气通过在炉体顶部将会实现二次处理，烟囱内装有过滤网和吸附板，目的是防止有害物质气体和工业杂质流进空气，同时也是减少碳排放最行之有效的方法之一，减少烟气的排放也能大大减少热量损失，从而实现生产的安全低碳、连续稳定、生产效率高。
59.(4)利用高温探头调控机器人可以无死角的监测炉内搅拌情况，实现搅拌均、加热温度均匀、成材率高、能耗低、获得经济效益高、减少碳排放等特点。
60.实施例二
61.采用如图1所示的冶金炉窑里的强化供热系统调控机器人应用于云南省某炼铜厂中，原料采用铜，炉体水套介质采用水，装置的长度为42.35，最高部位66.6米，占地面积534.4平方米，装置配备了一套10kv保安线路、3套柴油发电机组(常用功率分别为512kw、800kw、1000kw)和2组蓄电池组(容量分别为500ah、1000ah)及2套eps(容量为80kva)等应急电源。
62.实验结果表明，加热温度均匀性可精确到8℃以内，成材率提高了8.3％，能耗降低了15.2％，年均节能总量680余万吨标煤，获得经济效益823万元/年，减少2495万的碳排放，比常规情景减少27.49％，碳交易额可达15 余亿元。
63.实施例三
64.采用如图1所示的冶金炉窑里的强化供热系统调控机器人应用于某公司冶炼厂底吹熔池熔炼炉中，炉体水套介质采用水，该装置额定容量为15t，额定功率为8000kw，额定电压为2000v，冷却水耗量180t/h。
65.实验结果表明，在提高熔池混合均匀度的同时减少了熔体喷溅，炉体寿命由两年提高到三年零四个月，产能提高了8.63％，年均节能总量420 余万吨标煤，获得经济效益约716万元/年，减少1541万的碳排放，比常规情景减少16.24％，碳交易额可达9余亿元。
66.以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术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技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。