为了降低冶金高炉炼铁焦比及提高其它技术经济指标，在 高炉冶炼过程中向高炉炉内喷吹煤粉的工艺及采用相应的喷吹 设备是目前国内外高炉降低炼铁成本的重要手段，但向高炉炉 内喷吹煤粉过程中煤粉喷枪容易堵塞是喷煤作业中最常出现的 问题之一，如果不及时处理，将严重制约喷煤水平的提高并影 响各风口喷吹的均匀性，并对高炉炉况的稳定构成大的影响。 目前国内对解决煤粉喷枪堵塞问题大多依靠人工观察并人工进 行疏通。如何检测到喷枪堵塞并输出信号是煤粉喷枪堵塞实现 自动监控的关键之一，也是目前国内大多数钢铁冶金企业尚未 较好解决的问题。
在本发明之前有如下几种可以检测煤粉喷枪被堵情况的方 法：
①温度检测方法：在正常煤粉喷吹情况下，被堵塞的煤粉 喷枪管壁温度相对低于正常的煤粉喷枪的管壁温度，在分配器 出口，正常煤粉喷枪的管壁温度通常在50～90℃之间，而堵塞 时间较长的煤粉喷枪的管壁温度通常在45℃以下。如果在分配 器后各喷煤枪的管壁上安装贴壁测温热电阻或热电偶，将检测 到的各喷煤枪的管壁温度传送到高炉主控室，根据各喷煤枪管 壁温度的变化就可判断出具体的被堵塞的喷煤枪的编号。采用 这种检测方法需要布置较多的电缆线，而且信号反应比较迟 钝，且受气候影响较大，温度信号不准，不够简便直观。首钢 的冶金高炉采用过此类技术。
②光电检测方法：即在冶金高炉煤粉喷吹系统的每个风口 窥视镜后安装一套煤粉喷枪堵塞探测器，这种探测器有一段采 光用的采光小管，此采光小管的前端安装了一块小透镜。在探 侧器内装有一光敏电阻，将探测器的采光小管对准煤粉喷枪前 的风口区域。当煤粉喷枪正常喷煤时，探测器感应到的光线较 暗，光敏电阻阻值较大；当煤粉喷枪堵塞时，煤粉喷枪的前端 无煤粉喷出而就变得明亮，探测器感应到的光线较亮，光敏电 阻阻值变小。再将这种感光信号经过处理后送到冶金高炉主控 室可以显示出此冶金高炉各个风口煤粉喷吹的实时状态。这种 方式的最大优点是反应快捷，而不足之处是这种装置必须采用 较大的视孔大盖板，窥视装置又容易受到窥视装置堵塞的影 响。而我国冶金高炉设计的视孔装置通常较小，同时这套探测 器需要在风口窥视装置后布置多根电缆，电缆及探测器本身极 易因更换送风装置、处理喷枪等现场作业而损坏，难以在现有 条件下应用。

本发明的目的在于提供一套能直观又可靠地远程监测各煤 粉喷枪堵塞与否及能疏通被堵塞煤粉喷枪的冶金高炉煤粉喷枪 堵塞自动监控系统。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本技术方案由如下几部份组成：
①吹扫装置：在分配器出口布置有N根(N≥1)煤粉喷吹支 管。在分配器出口的每一根喷吹支管的管路上安装了喷煤手动 球阀和喷煤气动球阀，在吹扫压缩空气环形管上联接有N(N≥ 1)根吹扫支管，在每根吹扫支管上又连接了吹扫手动球阀与吹 扫气动球阀，同时在安装吹扫手动球阀与吹扫气动球阀的管路 上安装了一个手动排污阀，厚壁三通连接吹扫气动球阀、喷枪 气动球阀及煤粉喷管，而且同一喷煤支管上的吹扫气动球阀与 喷煤气动球阀相互联锁，即只有当某一气动球阀关闭一定时间 后才能开启另一气动球阀。开启喷煤气动球阀可以使从分配器 来的煤粉经煤粉喷管喷入高炉炉内，作为冶金高炉燃料。当喷 煤支管被煤粉堵塞后，首先关闭喷煤气动球阀一定时间后再开 启吹扫气动球阀，压缩空气由压缩空气环形管经吹扫支管及吹 扫气动球阀进入喷煤支管对喷煤支管进行吹扫。为保证吹扫压 力及各气动球阀(即阀门)的使用寿命，在某一喷煤支管吹扫完 成后停顿一定时间后再进行下一支喷煤支管的吹扫。每支喷煤 支管的喷吹有“自动”和“手动”两种控制方式，并对每一吹 扫气动球阀与喷煤气动球阀可显示“开”、“关”、“故障” 三种状态。
②检测装置
在吹扫用的压缩空气环形管上安装了爆破压力控制器及吹 扫压力检测装置，它们均为已有技术。在分配器的顶部安装了 分配器压力检测装置，亦为已有技术，在输煤主管的外圆安装 了电伴热装置及保温层，同时在输煤主管旁侧安装了表面侧温 热电偶，它为已有技术，用以检测输煤主管的温度，并根据温 度变化可自动加热输煤主管以保证输煤主管中输送煤粉的温 度，防止煤粉因降温返潮造成堵塞，另外在混合器前输送煤粉 的压缩空气管上安装了压缩空气流量检测装置。
③监控装置
在高炉主控室有一台通过服务器与喷煤主控室联网的计算 机(如联想计算机)，煤粉喷枪堵塞自动监控系统也同时利用了 这台计算机，并用信号线与控制线将计算机或PLC柜同吹扫气 动球阀、喷煤气动球阀相联。通过相应的操作程序与画面可实 现对煤粉喷枪堵塞的自动监控。
采用如上技术方案所提供的冶金高炉煤粉喷枪堵塞自动监 控系统与现有技术相比，其有益效果在于：
①有利于提高喷煤量：该系统不仅能检测到被堵塞的喷 枪，而且能周期地自动疏通被堵塞的喷枪，大大提高了高炉喷 煤时实际喷煤枪的支数，喷煤量可以得到较大提高。
②有利于改善高炉喷煤的均匀性：由于被堵塞的喷枪能及 时得到疏通，避免了多支乃至成片的喷枪长期堵塞，改善了高 炉喷煤的均匀性，减少了喷煤不均匀给高炉带来的不利影响；
③有利于延长喷枪的使用寿命：由于该系统能及时发现与 处理被堵塞的喷枪，喷枪的使用寿命由原来的一个月左右提高 到2～3个月，甚至更长；
④减轻操作人员劳动强度：不仅减少了人工清枪数量，而 且提高了作业人员清枪的针对性，节省了不必要的循环检查。
⑤有利于加强喷吹煤粉过程的监控：该监控系统的记录功 能可自动显示被堵塞的枪号位置与被堵塞时间、球阀工作状态 的好坏、关键参数的变化情况，便于作业人员对喷吹煤粉过程 进行详细的监控并及时总结经验，从而采取相应的措施。
附图说明
图1为本发明所述冶金高炉煤粉喷枪堵塞自动监控系统的 结构布局示意图，亦为本发明的说明书摘要附图。
图2为本发明所述冶金高炉煤粉喷枪堵塞自动监控系统的 28支煤粉喷枪监控画面上显示的工作状况示意图。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细描 述。
所述冶金高炉煤粉喷枪堵塞自动监控系统由分配器1、喷 煤手动球阀2或21、喷煤气动球阀3或31、厚壁三通4或41、吹 扫气动球阀5或51、吹扫手动球阀6或61、手动排污阀7或71、 吹扫支管8或81、手动球阀9或91或92、吹扫压力检测装置10、 吹扫压缩空气环形管11、爆破压力控制器12、分配器压力检测 装置13、支架14、表面测温热电偶15、喷煤支管16或16′、输 煤主管17、计算机18及相应的连接线组成，这些连接线中包含 信号线、控制线。以分配器1的轴线为中心线，喷煤手动球阀2 或21、喷煤气动球阀3或31、厚壁三通4或41、吹扫气动球阀5 或51、吹扫手动球阀6或61、手动排污阀7或71、吹扫支管8或 81、喷煤支管16或16′在分配器1的四周分布，这种分布最佳为 均匀分布。由喷煤手动球阀2(或21)、喷煤气动球阀3(或31)、 厚壁三通4(或41)、吹扫气动球阀5(或51)、吹扫手动球阀6(或 61)、手动排污阀7(或71)、吹扫支管8(或81)及喷煤支管16(或 16′)组成一根喷吹煤粉用的煤粉喷枪，而分配器1及安装在其上 的手动球阀91或分配器压力检测装置13、吹扫压缩空气环形管 11及安装在其上的手动球阀9或91或吹扫压力检测装置10或爆 破压力控制器12为各根煤粉喷枪所共用。图1所示为对称布置 于分配器1四周的号煤粉喷枪与 号煤粉喷枪的结构布局示 意图。分配器1的下端连接输煤主管17的一端，输煤主管17的 另一端接入喷煤车间的煤粉输出管口，在输煤主管17的前端还 有混合器及流量检测装置，为了检测输煤主管17的表面温度， 输煤主管17上安装有表面测温热电偶15，表面测温热电偶15与 计算机18或PLC柜之间用连接线相连。表面测温热电偶15为市 场可买产品，如RTD4AL型热电偶，目的在于可根据输煤主管 17表面温度的变化情况自动加热输煤主管17，防止因输煤主管 17降温使煤粉返潮造成煤粉堵塞。在分配器1上加工有N(N≥1 的整数)个煤粉出口，在分配器1的每个煤粉出口上安装了一支 喷煤分管(在附图1中画出了两支喷煤分管)，分配器1中充满了 煤粉与输送煤粉用的压缩空气。喷煤手动球阀2或21的一头与 分配器1的煤粉出口相固连(如焊接)，喷煤手动球阀2或21的另 一头联接喷煤气动球阀3或31的一端，喷煤气动球阀3或31的另 一端与厚壁三通4或41的一叉头相联接。在一般情况下，喷煤 手动球阀2或21是常开的。在分配器1的顶部安装有手动球阀 91，手动球阀91的一头联接分配器压力检测装置13，分配器压 力检测装置13与计算机18或PLC柜之间用连接线相连，可将分 配器1的压力变化信号输送给计算机18。在一般状态下，手动 球阀91是打开的，随时可以检测分配器1中的压力变化情况， 当需维修分配器压力检测装置13时可以关闭手动球阀91。所述 分配器压力检测装置13为市场可买产品，如C8YOO14系列产 品。吹扫压缩空气环形管11绕分配器1装配，在吹扫压缩空气 环形管11上开有N′(N′≥1的整数)个接口，吹扫压缩空气环形管 11上的接口数N′等于分配器1上的煤粉出口数N。在每个接口 上安装有吹扫支管8或81，吹扫支管8或81的一头联接吹扫手动 球阀6或61的一端，吹扫手动球阀6或61的另一端联接吹扫气动 球阀5或51的一头(在通常情况下吹扫手动球阀6或61是打开 的)。吹扫气动球阀5或51的另一头与厚壁三通4或41的一叉头 相联接，厚壁三通4或41的另一叉头联接喷煤支管16或16′的一 端，喷煤支管16或16′的另一端伸至高炉风口。在吹扫气动球 阀5或51与厚壁三通4或41的联接管上装有手动排污阀7或71， 当吹扫支管8或81及吹扫手动球阀6或61、吹扫气动球阀5或51 有污物时，可经手动排污阀7或71排出。在吹扫压缩空气环形 管11上安装有手动球阀9，手动球阀9的一头联接吹扫压力检测 装置10，通过吹扫压力检测装置10可随时检测到吹扫压缩空气 环形管11中的压力变化，并将压力变化信号经信号线输送给计 算机18或PLC柜，并通过吹扫压缩空气环形管11上的吹扫压力 检测装置10检测到的压力信号来监测各喷枪堵塞与否。吹扫压 力检测装置10与计算机18或PLC柜用连接线相连，吹扫压力检 测装置10为市场可买产品，如EJA430A型智能式压力变送器。 当需检修或维护吹扫压力检测装置10时可关闭手动球阀9。在 吹扫压缩空气环形管11上装配有手动球阀92，手动球阀92的一 头联接爆破压力控制器12，其中爆破压力控制器12为市场可买 产品，如EYD16LX型防爆压力控制器。当需维修爆破压力控 制器12时可关闭手动球阀92。安装爆破压力控制器12的目的在 于控制吹扫压缩空气环形管11中的压缩空气的压力在规定范围 内，并将爆破压力信号经信号线输送器计算机18或PLC柜，以 勉出现安全事故。爆破压力控制器12与计算机18或PLC柜用连 接线相连。附图2为在计算机18显示屏上显出的28根煤粉喷枪 工作状况示意图，在每根煤粉喷枪上包括有喷煤气动球阀3或 31及喷煤手动球阀2或21、吹扫气动球阀5或51及吹扫手动球阀 6或61、吹扫支管8或81、喷煤支管16或16′、厚壁三通4或41。 当喷吹煤粉工作正常时，喷煤气动球阀3或31打开(在显示屏上 用绿色表示)，而吹扫气动球阀5或51关闭(在显示屏上用红色 表示)。如果某一气动球阀3或31、5或51出现故障时，在显示 屏上用黄色表示。当某根煤粉喷枪的喷吹煤粉工作不正常时， 则计算机18经控制线先关闭喷煤气动球阀3或31一定时间，再 经控制线打开吹扫气动球阀5或51，即喷煤气动球阀3或31及吹 扫气动球阀5或51互为联锁，这样可避免吹扫压缩空气进入分 配器1。从吹扫压缩空气环形管11中来的压缩空气经吹扫支管8 或81将喷煤支管16或16′中的被堵煤粉吹出。每根煤粉喷枪的 吹扫时间以30～50秒为宜，因吹扫时间过长会大幅度降低压风 的系统压力，影响吹扫效果并浪费能源，而吹扫周期以1.0～1. 5小时将所有28支煤粉喷枪吹扫一次为宜，因吹扫周期太短， 喷煤气动球阀3或31、吹扫气动球阀5或51动作频繁，影响其使 用寿命，吹扫周期太长则难以及时控制被堵塞的煤粉喷枪。为 保证系统的吹扫压力，不能将多支煤粉喷枪同时打到手动吹扫 位置。
实施时，照附图1或附图2将本发明所述冶金高炉煤粉喷枪 堵塞自动监控系统装配好，并将该系统安置到支架14上，同时 将高炉主控室内与喷煤主控室联网的计算机18或PLC柜同表面 测温热电偶15、分配器压力检测装置13、吹扫压力检测装置 10、爆破压力控制器12之间用连接线相联接，同时将与喷煤气 动球阀3或31、吹扫气动球阀5或51相连接的信号线或控制线接 入计算机18，经计算机18的显示屏可知道各气动球阀的“ 开”、“关”情况。如果喷吹煤粉情况正常，则喷煤手动球阀 2或21、喷煤气动球阀3或31处于“打开”状态，计算机18的显 示屏上显示出绿色，相应吹扫气动球阀5或51、吹扫手动球阀6 或61处于“关闭’状态，计算机18的显示屏上显示出红色；如 果喷吹煤粉情况不正常，工作在喷枪吹扫阶段，此时喷煤手动 球阀2或21、喷煤气动球阀3或31处于“关闭”状态，计算机18 的显示屏上显示出红色，而吹扫气动阀5或51、吹扫手动球阀6 或61处于“打开”状态，计算机18的显示屏上显示出绿色；如 果某组球阀出现故障，在计算机18的显示屏上显示出黄色。除 此，对每一根煤粉喷枪的喷吹有自动与手动两种控制方式：自 动控制方式在计算机18的显示屏上用绿点表示，手动控制方式 在计算机18的显示屏上用红点表示。
可以依据本发明所述冶金高炉煤粉喷枪堵塞自动监控系统 提供的趋势曲线及计算机18提供的监控画面(如附图2所示的分 配器监控画面)，高炉操作人员在喷煤主控室可以判断整个喷 煤系统的工作状况，如判断出喷枪被堵塞的枪号与时间、煤粉 的输送浓度及对风口与管道的磨损可能性等。该自动监控系统 的计算机18与各根煤粉喷枪的喷煤气动球阀3或31、吹扫气动 球阀5或51有信号线或控制线相联接，因而该自动监控系统对 各气动球阀的运行是否正常可作出判断并给报警信号。报警信 号使操作人员及时掌握与监控系统出现了故障的球阀，如球阀 卡阻、开关失灵等。由于分配器压力检测装置13同计算机18相 联接，从计算机18显示屏上显示的压力变化曲线就可以判断出 具体堵塞的枪号与堵塞的时间。从计算机18显示屏上显示出的 分配器喷吹压力与高炉热风压力的差压曲线可以判断出喷枪堵 塞的整体状况，冶金高炉工况正常下如差压上升较大则该说明 较多的喷枪堵塞，在监控画面上显示出有故障的煤粉喷枪的喷 煤球阀以黄色表示。表面测温热电偶15可检测到输煤主管17的 表面温度，从计算机18显示屏上显示的管温的趋向曲线可对 喷吹煤粉的新旧程度及可喷性作出评估。