阅读说明：本技术 热处理炉入料仓及其控制方法及热处理炉系统 (Heat treatment furnace feeding bin, control method thereof and heat treatment furnace system ) 是由 骆有发 刘朋 申士富 李克阳 刘海营 贾海波 刘廷涛 王凯 位成林 李昭宽 于 2020-03-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及热处理技术领域,提供热处理炉入料仓及其控制方法及热处理炉系统。热处理炉入料仓包括：壳体,构造有入料口和下料口；上排气阀,连通壳体且用于将壳体当中的可燃气体排出；下排气阀,连通壳体且用于将壳体当中的助燃气体排出；进气阀,用于将非可燃气体注入壳体；压力表,用于监测壳体内部的气压,并根据气压控制下排气阀和进气阀的开闭；CO气体浓度测试仪和/或CO<Sub>2</Sub>气体浓度测试仪,根据气体浓度控制上排气阀开启。该热处理炉入料仓,通过下排气阀可以将壳体当中的助燃气体排出,避免炉内壁被烧损,提高炉内碳材寿命；通过上排气阀可以将壳体当中的可燃气体排出,进而避免燃爆事故的发生。(The invention relates to the technical field of heat treatment, and provides a feeding bin of a heat treatment furnace, a control method of the feeding bin and a heat treatment furnace system. The heat treatment furnace feeding bin comprises: a housing configured with a feed inlet and a feed outlet; the upper exhaust valve is communicated with the shell and is used for exhausting combustible gas in the shell; the lower exhaust valve is communicated with the shell and is used for exhausting combustion-supporting gas in the shell; an intake valve for injecting a non-combustible gas into the housing; a pressure gauge for monitoring the pressure inside the casingControlling the opening and closing of the lower exhaust valve and the air inlet valve according to the air pressure; CO gas concentration tester and/or CO 2 And the gas concentration tester controls the opening of the upper exhaust valve according to the gas concentration. The heat treatment furnace is put into a storage bin, and combustion-supporting gas in the shell can be discharged through the lower exhaust valve, so that the inner wall of the furnace is prevented from being burnt, and the service life of carbon materials in the furnace is prolonged; combustible gas in the shell can be discharged through the upper exhaust valve, and further the occurrence of explosion accidents is avoided.)

热处理炉入料仓及其控制方法及热处理炉系统

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，尤其涉及热处理炉入料仓及其控制方法及热处理炉系统。

背景技术

随着石墨化炉及超高温电煅炉的发展、应用拓展及技术进步，炉内所用碳质材料比例逐渐增大，由此导致炉内壁极易被氧烧损。由此，原先非密闭隔氧的原料仓已不能满足石墨化炉及超高温电煅炉新的要求。另一方面，随着含有少量吸附水的碳质原料进入石墨化炉或超高温电煅炉的高温炉膛内，高温炉膛内会产生水煤气，具体在高温炉膛内发生如下反应：C(碳)+H₂O(水)＝CO(一氧化碳)+H₂(氢气)；由此CO和H₂积累聚集在密闭的炉腔上部。当CO和H₂的浓度达到一定程度时，极易发生爆燃事故，爆燃事故中发生的反应式如下：2H₂+O₂＝2H₂O；2CO+O₂＝2CO₂。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种热处理炉入料仓，其可以避免氧气进入高温炉膛内，有效防止炉内壁被烧损；可减少入炉原料的含水率，有效降低水煤气的产生；并且可以自动监测排出炉膛中的可燃气体，避免发生燃爆事故。

本发明还提出一种热处理炉入料仓的控制方法。

本发明还提出一种热处理炉系统。

根据本发明第一方面实施例的热处理炉入料仓，包括：

壳体，构造有入料口和下料口，所述入料口用于碳质原料入仓，所述下料口用于连通热处理炉的进料口，以将碳质原料通入所述热处理炉；所述入料口通过上控制阀控制其通断，所述下料口通过下控制阀控制其通断；

上排气阀，连通所述壳体且用于将所述壳体当中的可燃气体排出；

下排气阀，连通所述壳体且用于将所述壳体当中的助燃气体排出；

进气阀，用于将非可燃气体注入所述壳体；

压力表，用于监测所述壳体内部的气压，并根据所述气压控制所述下排气阀和所述进气阀的开闭；

CO气体浓度测试仪和/或CO₂气体浓度测试仪，用于监测所述壳体内部的CO气体浓度和/或CO₂气体浓度，并根据气体浓度控制所述上排气阀开启。

根据本发明实施例的热处理炉入料仓，通过下排气阀可以将壳体当中的助燃气体排出，避免炉内壁被烧损，提高炉内碳材寿命；通过上排气阀可以将壳体当中的可燃气体排出，进而避免燃爆事故的发生。此外，通过进气阀可以注入非可燃气体，进而即便在热处理炉入料仓中有少量助燃气体或者可燃气体的存在，非可燃气体的注入也可以进一步将其稀释；并且通过进气阀注入非可燃气体可以使得原料中的吸附水被进一步排出，进而杜绝爆燃事故的发生。

根据本发明的一个实施例，所述上控制阀为上自动控制电动阀；所述下控制阀为下自动控制电动阀。

根据本发明的一个实施例，所述上排气阀安装于所述入料口处，所述下排气阀安装于所述下料口处。

根据本发明的一个实施例，所述壳体的底部由上至下逐渐收缩形成所述下料口。

根据本发明第二方面实施例的热处理炉入料仓的控制方法，包括：

控制所述上控制阀开启以及所述下控制阀关闭，以使得碳质原料通入到所述热处理炉入料仓的所述壳体中；

控制所述上控制阀关闭以及所述下排气阀开启，以排出所述壳体中的所述助燃气体，直到所述壳体中的气压达到第一设定气压；

控制所述进气阀开启，并控制得所述非可燃气体继续通入所述壳体且通过所述下排气阀排出；

控制所述下排气阀关闭，以使得所述非可燃气体通入所述壳体；

控制所述下控制阀开启，以使得碳质原料落入热处理炉中，直到所述壳体中原料不足，控制所述下控制阀关闭，并重复之前所有的步骤。

根据本发明实施例的热处理炉入料仓的控制方法，其技术效果和上述热处理炉入料仓的技术效果对应，此处不再重复赘述。

根据本发明第三方面实施例的热处理炉系统，包括热处理炉，还包括上述热处理炉入料仓。

根据本发明实施例的热处理炉系统，其技术效果和上述热处理炉入料仓的技术效果对应，此处不再重复赘述。

根据本发明的一个实施例，所述非可燃气体为氮气，所述热处理炉入料仓还包括氮气容器，所述氮气容器连通所述进气阀，用于将所述氮气注入所述壳体。

根据本发明的一个实施例，所述氮气容器设置有加热器。

根据本发明的一个实施例，还包括电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求5所述的热处理炉入料仓的控制方法。

根据本发明的一个实施例，所述热处理炉为石墨化炉或者超高温电煅炉，所述碳质原料为铝电解废阴极或阳极残极或煅后焦或混合料。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的热处理炉入料仓的结构示意图。

附图标记：

1、入料口；2、上自动控制电动阀；3、上排气阀；4、壳体；5、进气阀；6、下排气阀；7、下料口；8、下自动控制电动阀；9、压力表；10、CO气体浓度测试仪和/或CO₂气体浓度测试仪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“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，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

请参见图1，根据本发明实施例的热处理炉入料仓，包括壳体4、上排气阀3、下排气阀6、进气阀5、CO气体浓度测试仪和压力表9。其中，壳体4构造有入料口1和下料口7，所述入料口用于碳质原料入仓，所述下料口7用于连通热处理炉的进料口，以将碳质原料通入所述热处理炉；所述入料口通过上控制阀控制其通断，所述下料口通过下控制阀控制其通断；排气阀连通所述壳体4，具体的排气阀包括上排气阀3和下排气阀6，上排气阀3主要用于将所述壳体4当中的可燃气体排出，下排气阀6主要用于将所述壳体4当中的助燃气体排出；进气阀5用于将非可燃气体注入所述壳体4；压力表9用于监测所述壳体4内部的气压，并根据所述气压控制所述下排气阀6和所述进气阀5的开闭；CO气体浓度测试仪和/或CO₂气体浓度测试仪10用于监测所述壳体4内部的CO气体浓度(水煤气当中包括CO，因此通过监测水煤气浓度也可以达到同样的效果)和/或CO₂气体浓度，并与上排气阀3联锁开闭，把所述壳体4内部的水煤气浓度始终控制在非常安全的范围之内。

根据本发明实施例的热处理炉入料仓，通过下排气阀6可以将壳体4当中的助燃气体排出，避免炉内壁被烧损，提高炉内碳材寿命；通过上排气阀3可以将壳体4当中的可燃气体排出，进而避免燃爆事故的发生。此外，通过进气阀5可以注入非可燃气体，进而即便在热处理炉入料仓中有少量助燃气体或者可燃气体的存在，非可燃气体的注入也可以进一步将其稀释，并且通过进气阀注入非可燃气体可以使得原料中的吸附水被进一步排出，进而杜绝爆燃事故的发生。

其中，上控制阀和下控制阀用于协调原料入仓、仓内排气及仓内原料的下料入炉；原料入仓、排气及入炉操作大致包括：

关闭下控制阀，再开启上控制阀、原料快速入仓，装满；

关闭上控制阀，开启下排气阀将壳体内的助燃气体排出；

随后开启进气阀通入热的非可燃气体，使得原料中的吸附水及助燃气体被进一步排出；

关闭下排气阀，继续连续通入热的非可燃气体，开启下控制阀，原料自落入热处理炉；

当壳体内原料不足时(例如壳体内原料不足10％)，自动关闭下控制阀，停止原料自落入炉；

重复上述所有的步骤。

以铝电解废阴极的处理为例，当氧气通过热处理炉入料仓进入热处理炉，会与炉内石墨正电极和炉壁碳材反应，2C+O₂＝2CO，从而缩短电极和炉壁碳材的使用寿命；原料中含有少量的水分，包括原料的吸附水、杂质中的结晶水和空气中的湿气，进入热处理炉当中会产生水煤气(C+H₂O＝H₂+CO)，其中H₂和CO均为可燃气体，当其浓度达到一定程度时极易发生燃爆事故。

根据本发明的实施例，CO气体浓度测试仪和/或CO₂浓度测试仪10指代的是：可以分别单独检测CO浓度和CO₂浓度的两台测试仪，或者，也可以是能够同时检测CO浓度和CO₂浓度一台测试仪。

CO气体浓度测试仪安装于所述壳体4，并可以检测所述壳体4内CO的浓度，CO气体浓度测试仪所得数值与上排气阀3联锁用于控制上排气阀3的开启或关闭。当壳体4内CO的浓度超过第一浓度值，说明有一定量的CO、H₂在仓内富集，此时联锁的上排气阀3会自动开启，将仓内的CO、H₂排出；当壳体4内CO的浓度低于第二浓度值，说明仓内的CO、H₂浓度已极低，非常安全，上排气阀3会自动关闭。

同样的道理，CO₂气体浓度测试仪安装于所述壳体4，并可以检测所述壳体4内CO₂的浓度，CO₂气体浓度测试仪所测得的CO₂浓度用于指导检查控制壳体和炉体的隔氧密封。

当然，除了监测壳体4内的CO浓度或者CO₂浓度，还可以监测壳体4内的氢气浓度。

本发明实施例，在壳体4内CO的浓度超过第一浓度值时，或者，在壳体4内CO₂的浓度低于第二浓度值时，自动控制所述上排气阀3的开启将其壳体4内的CO、H₂气体排出，以及CO、H₂气体被排出后的上排气阀3的自动关闭，进而避免爆燃事故的发生。

根据本发明的实施例，排气阀包括安装于入料口1处的上排气阀3，以及，安装于所述下料口7处的下排气阀6。该种情况下，上排气阀3和下排气阀6的拆装均比较方便。当然，排气阀的数量以及分布均不受附图1的限制，只要可以满足将壳体4内气体排出即可。

结合图1，在壳体4的上部形成入料管，入料管形成有入料口1；壳体4的下部形成有下料管，下料管形成有下料口7。其中，壳体4底部由上至下逐渐收缩形成下料口7，由此可以保证所有原料均由壳体4进入热处理炉当中，避免在热处理炉的底部堆积原料。

在本发明实施例中，上控制阀为入料口1处设置的上自动控制电动阀2，通过上自动控制电动阀2控制碳质原料进入到热处理炉入料仓中。此外，下控制阀为在下料口7处设置的下自动控制电动阀8，通过下自动控制电动阀8控制碳质原料落入到热处理炉当中；上自动控制电动阀2和下自动控制电动阀8的开闭，主要用于协调原料入仓、仓内排气以及排气后的原料入炉。

根据本发明实施例，提供上述热处理炉入料仓的控制方法，具体为热处理炉装料、排气及入炉的控制方法，包括：

S1、先通过下控制阀关闭所述下料口7，以及通过上控制阀开启所述入料口1，并控制碳质原料快速装入到所述热处理炉入料仓的所述壳体4中；

S2、控制上控制阀关闭以使得所述入料口1关闭，以及控制所述下排气阀6开启，以控制排出所述壳体4中的所述助燃气体，直到所述壳体4中的气压达到第一设定气压；

S3、控制所述进气阀5开启，并控制所述非可燃气体通入所述壳体4；

S4、控制所述下排气阀6关闭，控制所述非可燃气体继续通入所述壳体4；

S5、控制所述下控制阀开启，以使得碳质原料落入热处理炉中，直到所述壳体4中原料不足，控制所述下控制阀关闭。

重复之前S1-S5的步骤。

S1中，控制下料口7关闭以及入料口1开启，并控制碳质原料通入到所述热处理炉的所述壳体4中，直到碳质原料达到了设定的量。其中，碳质原料可以为铝电解废阴极，当然也可以为其它种类的碳质原料。

S2中，控制所述入料口1关闭以及所述下排气阀6开启，并控制排出所述壳体4中的所述助燃气体，直到所述壳体4中的气压达到第一设定气压，控制所述下排气阀6关闭。例如，第一设定气压可以为-30pa至-50Pa之间，此时原本热处理炉入料仓当中的大部分助燃气体(氧气)被排出，进而可以初步保证热处理炉的绝氧要求。当然，第一设定气压也可以选择其它值，只要在保证氧气大部分排出的基础上，不会造成太多不必要功率的浪费即可。

此外，在S2中，排出助燃气体的同时，还能够将热处理炉入料仓中的吸附水抽出，尽可能减少吸附水进入到热处理炉当中。

S3中，打开进气阀5，进而可以向壳体4当中注入非可燃气体。进而，即便热处理炉入料仓当中还有少量氧气，也可以通过注入非可燃气体进一步稀释。其中，非可燃气体可以为氮气，当然也可以为惰性气体，或者还可以为其他任意种类的非可燃气体，只要通入热处理炉之后不会发生燃烧反应即可。

S3中，在打开进气阀5的同时，也可以关闭下排气阀6，也即在步骤S4之前，提前关闭下排气阀6也是可以的。该种情况下，在向壳体4中注入非可燃气体的时候，可以监控壳体4中的气压，例如当壳体4内的气压达到第二设定气压时停止注入气体，其中第二设定气压可以为10Pa至50Pa之间，或者也可以选择其它合适的气压值，只要可以达到稀释氧气的目的，且不会造成太多不必要功率的浪费即可，之后关闭进气阀5。

S4中，控制所述下排气阀6关闭，控制所述非可燃气体继续通入所述壳体4进一步保证热处理炉入料仓当中的绝氧状态，避免氧气和进一步减少吸附水进入热处理炉。其中，可以在壳体4中气压达到第三设定气压的时候停止注入非可燃气体，第三设定气压可以选择-10Pa，同样也可以选择其它合适的气压值。

S5中，在下料口7开启过程中，此时碳质原料由热处理炉入料仓落入热处理炉。在落料过程中，可以通过热处理炉的引风机控制热处理炉入料仓在-20Pa至0Pa之间。并且，在落料过程中，始终通过CO气体浓度测试仪和/或CO₂浓度测试仪10监控热处理炉入料仓当中的CO浓度和/或CO₂浓度。例如，当CO气体浓度测试仪和上排气阀3联锁监控热处理炉入料仓中的CO浓度的时候，可自动保证热处理炉入料仓中的CO浓度控在300ppm(百万分比浓度，也可以设定为200ppm或100ppm)以下。

在一个实施例中，本发明实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的热处理炉入料仓的控制方法。

根据本发明实施例，提供热处理炉系统，包括热处理炉，还包括上述热处理炉入料仓，热处理炉的进料口连通所述下料口7。

该热处理炉系统，结构简洁、隔氧充分且可以显著提高碳材使用寿命；此外，该热处理炉系统可大幅降低水煤气的产生并防控水煤气的燃爆，安全可靠。

在一个实施例中，热处理炉系统还包括氮气容器，在氮气容器中存储有作为非可燃气体的氮气，氮气容器连通进气阀5，进而通过控制进气阀5开启可以将所述氮气注入所述壳体4。

在一个实施例中，氮气容器设置有余热加热器，进而向热处理炉入料仓通入的为热氮气，热氮气通入热处理炉入料仓之后有利于吸附水的减量和被外排。

在一个实施例中，本发明实施例的热处理炉系统包括上述电子设备。具体的，电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述热处理炉入料仓的控制方法。

在一个实施例中，本发明实施例的热处理炉系统中，热处理炉为石墨化炉或者超高温电煅炉，所述碳质原料为铝电解废阴极或阳极残极或煅后焦或混合料。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。