【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冶金设备，尤其涉及一种使ps转炉在摇炉过程中飞溅熔体减少的系统和方法。
技术介绍
1、ps转炉，其全称为卧式侧吹转炉，是火法炼铜工艺的关键设备，用于吹炼铜锍得到粗铜。传统的ps转炉集烟设备包含内层固定烟罩和外层环罩。内层固定烟罩内的烟道称为工艺烟道，下游连接换热、除尘、制酸等一系列设备；外层烟罩内的烟道称为环保烟道，下游连接除尘、脱硫等一系列环保设备。
2、ps转炉冶炼铜分为两个主要阶段：吹炼和摇炉。而ps转炉通常设置内、外两层烟罩来进行烟气收集，内层烟罩上设置有进料口用于在摇炉过程中加料。为了避免吹炼作业过程中烟气从内层烟罩向外层烟罩扩散，内层烟罩上还安装有活动烟罩，活动烟罩通过滑动封闭或打开内层烟罩上得进料口。
3、在吹炼作业中，活动烟罩处于密封进料口状态，此时内层工艺烟罩和外层环保烟罩处于完全隔绝状态，炉口排出的烟气会进入内层工艺烟道，经过换热、除尘等一系列处理最终进入制酸工艺，几乎不会发生烟气逸散。
4、摇炉过程是发生烟气逸散的主要阶段，分为摇出和摇入两个过程。公开专利文献(cn113462905a)一种卧式侧吹转炉的水冷活动烟罩中介绍了烟气逸散及熔体喷溅的过程。摇出时，风眼从浸没在熔体下方摇至液面上方，而摇入是从熔体液面上方摇至浸没到熔体中。在摇出过程中，转炉一般先逆时针旋转45°，在确认风眼在已经摇至熔体液面上方后，关闭风眼进气阀门。随后继续将转炉逆时针旋转15度，进行进料和放渣等操作。在该过程中，活动烟罩处于上限位，炉口大部分时间对准活动烟罩的进口，高速气流会剧烈搅
5、因此，为了在摇炉过程中避免烟气逸散及熔体倒灌现象，需要建立合适的风压从根源上减少ps转炉摇炉过程烟气污染和熔体飞溅的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种使ps转炉在摇炉过程中飞溅熔体减少的系统和方法，通过建立合适的风压，在摇炉过程中避免烟气逸散及熔体倒灌现象等问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种使ps转炉在摇炉过程中飞溅熔体减少的系统，包括：
4、转炉，用于执行摇炉过程；
5、风眼，设置于转炉上，用于向所述转炉内通入富氧空气；
6、其特征在于，还包括：
7、转炉角度传感器，设置于转炉上，用于实时测量转炉转动时的角度；
8、熔体深度传感器，位于转炉内，用于实时测量转炉内的熔体深度；
9、风机-阀门子系统，用于对进入风眼的风压进行控制；包括风机，位于风机出口端的风压调节部，风压调节部的出口端与风眼连接，风压调节部的尾部设置风压测量件。
10、优选地，所述风压调节部包括与风机连通的主管路，主管路上依次设置有总阀门多组调压档位，多组调压档位间进行不同组合获得多个目标档位。
11、优选地，所述多组调压档位为等间距依次设置在主管路上的第一分支管路、第二分支管路、第三分支管路和第四分支管路；第一分支管路、第二分支管路、第三分支管路和第四分支管路上分别对应设置第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀；所述第一分支管路、第二分支管路、第三分支管路和第四分支管路的管径依次减小。
12、通过在风眼进口处安装压力传感器，测量不同档位对应的有效风压，得到风压-档位关系曲线。
13、优选地，风压测量件位于第四分支管路的一侧并靠近风眼。
14、优选地，所述系统还包括plc控制系统，用于获取转炉角度传感器、熔体深度传感器和风压测量件的数据，并对第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀的启闭进行控制。
15、一种使ps转炉在摇炉过程中飞溅熔体减少的方法，包括以下步骤：
16、转炉摇炉时，转炉角度传感器和熔体深度传感器实时输出转炉旋转角度和熔体深度数据；
17、转炉角度传感器和熔体深度传感器将采集到的转炉角度和熔体深度数据传递给plc控制系统；
18、plc控制系统根据内嵌的计算模块计算出风眼浸没深度，根据计算出的风眼浸没深度计算获得临界风压；
19、临界风压经过安全裕度放大计算后得到目标风压；
20、根据风压-档位关系曲线插值计算得到和目标风压匹配的目标档位，plc控制系统根据目标档位开启或关闭对应的第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀或第四电磁阀。
21、优选地，风眼浸没深度h浸没的计算公式为h-r+r*sin(θ-φ)；式中，h为自由液面距离炉底最低处的距离；r为转炉的半径；θ为转炉初始处于0°位置时风眼在径向的角度；φ为摇炉时转炉转过的角度。
22、优选地，临界风压的计算公式为：p临界＝p炉+ρ铜gh浸没；所述安全裕度放大计算公式为：p目标＝p炉+f×ρ铜gh浸没；式中，p临界为临界风压，即刚好使得熔体不发生倒灌的风压；p炉为炉内压强，其值可认为是一个大气压；f为安全系数。
23、优选地，所述目标风压-档位关系为p目标档位-1<p目标<p目标档位；p目标为目标风压，即经过安全系数放大后，风机-阀门系统要实现的风压；p目标档位为目标档位对应的风压，p目标档位-1，为比目标档位低一档的风压。
24、本专利技术的有益效果在于：本专利技术根据转炉角度和熔体深度实时计算得到风眼浸没深度，据此可以计算出临界风压并匹配目标档位。通过该系统和方法，可以控制摇炉过程中风眼处的有效风压实时随浸没深度变化。在保证不会发生熔体倒灌风眼事故的前提下，尽量减小风眼的进风量，从根源上减少摇炉过程中从炉口喷发的大量烟气和熔体，从而减小低空烟气污染、改善作业环境、降低下游环保系统负担、减少环保系统处理成本。此外，减少熔体喷溅可以增加金属一次回收率，不需要将飞溅熔体回炉重炼，实现节能环保。
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1.一种使PS转炉在摇炉过程中飞溅熔体减少的系统，包括：
2.如权利要求1所述的使PS转炉在摇炉过程中飞溅熔体减少的系统，其特征在于，所述风压调节部包括与风机连通的主管路，主管路上依次设置有总阀门、多组调压档位间进行不同组合获得多个目标档位。
3.如权利要求2所述的使PS转炉在摇炉过程中飞溅熔体减少的系统，其特征在于，所述多组调压档位为依次设置在主管路上的第一分支管路、第二分支管路、第三分支管路和第四分支管路；第一分支管路、第二分支管路、第三分支管路和第四分支管路上分别对应设置第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀；所述第一分支管路、第二分支管路、第三分支管路和第四分支管路的管径依次减小。
4.如权利要求3所述的使PS转炉在摇炉过程中飞溅熔体减少的系统，其特征在于，风压测量件位于第四分支管路的一侧并靠近风眼。
5.如权利要求4所述的使PS转炉在摇炉过程中飞溅熔体减少的系统，其特征在于，所述系统还包括PLC控制系统，用于获取转炉角度传感器、熔体深度传感器和风压测量件的数据，并对第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀的启
6.一种使PS转炉在摇炉过程中飞溅熔体减少的方法，使用权利要求1-4任一权利要求所述的系统进行，包括以下步骤：
7.如权利要求6所述的使PS转炉在摇炉过程中飞溅熔体减少的方法，其特征在于，风眼浸没深度h浸没的计算公式为H-R+R*sin(θ-φ)；式中，H为自由液面距离炉底最低处的距离；R为转炉的半径；θ为转炉初始处于0°位置时风眼在径向的角度；φ为摇炉时转炉转过的角度。
8.如权利要求6所述的使PS转炉在摇炉过程中飞溅熔体减少的方法，其特征在于，临界风压的计算公式为：P临界＝P炉+ρ铜gh浸没；所述安全裕度放大计算公式为：P目标＝P炉+f×ρ铜gh浸没；式中，P临界为临界风压；P炉为炉内压强；f为安全系数。
9.如权利要求6所述的使PS转炉在摇炉过程中飞溅熔体减少的方法，其特征在于，所述目标风压-档位关系为P目标档位-1<P目标<P目标档位；P目标为目标风压，P目标档位为目标档位对应的风压，P目标档位-1，为比目标档位低一档的风压。
...【技术特征摘要】
1.一种使ps转炉在摇炉过程中飞溅熔体减少的系统，包括：
2.如权利要求1所述的使ps转炉在摇炉过程中飞溅熔体减少的系统，其特征在于，所述风压调节部包括与风机连通的主管路，主管路上依次设置有总阀门、多组调压档位间进行不同组合获得多个目标档位。
3.如权利要求2所述的使ps转炉在摇炉过程中飞溅熔体减少的系统，其特征在于，所述多组调压档位为依次设置在主管路上的第一分支管路、第二分支管路、第三分支管路和第四分支管路；第一分支管路、第二分支管路、第三分支管路和第四分支管路上分别对应设置第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀；所述第一分支管路、第二分支管路、第三分支管路和第四分支管路的管径依次减小。
4.如权利要求3所述的使ps转炉在摇炉过程中飞溅熔体减少的系统，其特征在于，风压测量件位于第四分支管路的一侧并靠近风眼。
5.如权利要求4所述的使ps转炉在摇炉过程中飞溅熔体减少的系统，其特征在于，所述系统还包括plc控制系统，用于获取转炉角度传感器、熔体深度传感器和风压测量件的数据，并对第一电磁阀、第...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨世亮，于洪石，班卿，何恩，王华，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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