[发明专利]高温熔渣流量与冷却水量闭环控制方法及装置

权利要求书

1.提供一种高温熔渣流量与冷却水量闭环控制的方法，特征是：来自高炉渣沟的高温熔渣(12)流入中间渣槽(11)，并经熔渣水口(10)流入渣一次冷却装置(9)，冷却水在循环水泵(4)的作用下，从循环水池(3)中流出，经过水量测量装置(5)、水量调节装置(6)后，进入渣粒化喷水系统(7)，喷入渣一次冷却装置(9)；在渣一次冷却装置(9)中，经渣粒化装置(8)粒化的高温熔渣(12)液滴，与从渣粒化喷水系统(7)喷入的冷却水雾接触冷却，当高温熔渣(12)流量发生变化时，中间渣槽(11)中高温熔渣(12)的液位H将发生变化，这时中间罐渣液液位测量装置(1)将检测到液位的变化，并将变化量输送到渣量、水量闭环控制系统(2)，同时水量测量装置(5)随时将冷却水量输送到渣量、水量闭环控制系统(2)，控制系统根据测得的渣液液位变化和冷却水量的大小，经过数学模型计算后给出冷却水的调整量，并控制水量调节装置(6)改变冷却水量的大小，使之与高温熔渣流量的变化相适应，实现高温熔渣流量与冷却水量的闭环控制；其原理是：检测高温熔渣液的瞬时流量，高温熔渣(12)液体从渣沟流入中间渣槽(11)，然后从中间渣槽(11)下部的熔渣水口流入渣一次冷却装置(9)，检测单位时间内从熔渣水口流出的高温熔渣液流量，即检测到高温熔渣液的瞬时流量；高温炉渣液体从熔渣水口流出，从流体力学的观点来看，实际上就是孔口出流，液体经过孔口出流是一个广泛应用的实际问题，根据流体力学的理论，此时的体积流量可以用以下公式(1)表示： 

式中，V_Z体积流量，C_d表示流量系数，A表示小孔的面积，g为重力加速度，H为液位高度；从上式可见，当孔口截面形状和渣粘度、温度等物理特性不变的情况下，渣的体积流量只与液位高度相关，即与液位高度的开方成正比，本发明实现高温熔渣流量与冷却水量闭环控制的实质就是：使高温炉渣在进行初次水淬冷却时的水量，随时根据处理渣量的变化进行闭环调节，从而在保证渣粒活性的前提下实现水淬水量最小化；因此，需要建立水量与渣量之间的函数关系式，根据热平衡的原理，要想使水量最小化，必然存在水淬水的吸热量与高温熔渣的放热量相等，可用下式(2)表示：

式中，Vs水的体积流量，Vz高温熔渣的体积流量，γ_S水的比重，γ_Z高温熔渣的比重， 水的初始焓值， 水的终止焓值， 渣的初始焓值， 渣的终止焓值；

由上式(2)推导得出水量与渣量之间的函数关系可用下式(3)表示：

将式(1)代入式(3)整理得：

从上式可见，当孔口截面形状，渣和水的比重、粘度、温度等物理特性不变的情况下，冷却水量只与高温熔渣液位高度相关，即与液位高度的开方成正比；上式(4)就是高温熔渣流量与冷却水量闭环控 制的数学模型，同时也是本发明涉及的高温熔渣流量与冷却水量闭环控制方法的核心。

2.提供一种高温熔渣流量与冷却水量闭环控制的装置，包括采用各种成熟的非接触式液位测量装置的中间罐渣液液位测量装置(1)、分别采用各种成熟的流量测量装置和调节装置的水量测量装置(5)、水量调节装置(6)、采用PLC、HMI等编程控制装置的渣量、水量闭环控制系统(2)，其特征是：在高温熔渣(12)渣沟流出口的下面设置一个过渡的中间渣槽(11)，在中间渣槽(11)的出口设置一个渣一次冷却装置(9)，渣一次冷却装置(9)由渣粒化喷水系统(7)、渣粒化装置(8)、熔渣水口(10)组成；渣粒化喷水系统(7)由横向布置的水管和若干喷嘴组成；渣粒化装置(8)采用离心粒化结构方式，与中间罐渣液液位测量装置(1)，渣量、水量闭环控制系统(2)、水量测量装置、水量调整装置相连接的还有循环水池(3)、循环水泵(4)。