用于锆基产品生产的氯化炉的燃烧控制方法与流程

本发明属于锆基产品生产技术领域，具体涉及一种用于锆基产品生产的氯化炉的燃烧控制方法。

背景技术：

目前氧氯化锆、氧化锆的生产工艺采用可实现连续化、自动化，产品稳定性高的“氯化法”，采用锆英砂粉、石油焦、硅粉，在电加热的条件下，通入一定量的氯气于氯化炉内，以1100～1400℃进行沸腾氯化反应，生成四氯化锆、四氯化硅等产物，此生产工艺中氯化炉内温度控制为关键控制指标。

氯化炉温度控制涉及变量较多，具体反应如下：

因硅粉、石油焦与氯气反应为放热反应，锆英砂与氯气反应为吸热反应，为保证四种物料在氯化炉内的反应持续进行，氯化炉还需要加装电加热器，氯化炉的燃烧反应受硅粉、石油焦与、锆英砂分别与氯气反应以及电加热四种变量的影响，很难使氯化炉内保持最佳反应温度。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种用于锆基产品生产的氯化炉的燃烧控制方法，解决了现有技术中的氯化炉内温度控制不稳定的技术问题。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种用于锆基产品生产的氯化炉的燃烧控制方法，包括以下步骤：

通过调节通入氯化炉内固体进料量和/或气体进料量来控制氯化炉内的温度从而对燃烧进行控制，其中，固体进料为锆英砂、碳质还原剂或锆英砂、碳质还原剂、补热剂的进料，气体进料为氯气的进料。

优选的是，所述调节通入氯化炉内的固体进料量和/或气体进料量具体为：

氯化炉内的物料开始燃烧后，检测到的氯化炉内的实时固体物料量为q1、氯化炉内的实时气体物料量为q2，以氯化炉内的实时固体物料量q1为固定值，通过调节通入氯化炉内的气体进料量来改变检测到的氯化炉内的实时气体物料量q2，使得氯化炉内的实时固体物料量q1、氯化炉内的实时气体物料量q2满足q2＝q1*k，其中，k为预设的常数系数。

优选的是，所述的用于锆基产品生产的氯化炉的燃烧控制方法，还包括以下步骤：

根据氯化炉的尾气中的氯气的含量来调节通入氯化炉内气体进料量，控制氯化炉内的温度从而对燃烧进行控制。

优选的是，所述根据氯化炉的尾气中的氯气的含量来调节通入氯化炉内气体进料量具体为：

检测氯化炉的尾气中的氯气含量，当尾气中的氯气含量大于预设氯气含量时，则减少通入氯化炉内的氯气的进料量，直至尾气中的氯气含量为预设氯气含量；

当尾气中的氯气含量小于预设氯气含量时，则增大通入氯化炉内的氯气的进料量，直至尾气中的氯气含量为预设氯气含量。

优选的是，所述的用于锆基产品生产的氯化炉的燃烧控制方法，还包括以下步骤：

检测氯化炉的尾气中的氯气含量，当尾气中的氯气含量大于预设氯气含量时，则减少通入氯化炉内的氯气的进料量，直至尾气中的氯气含量为预设氯气含量，将k值修正为k1，k1＝k*(100％-尾气中的氯气含量)以氯化炉内的实时气体物料量q2为常数，控制减少k值为k1，使得氯化炉内的实时固体物料量q1、氯化炉内的实时气体物料量q2满足q2＝q1*k1；

当尾气中的氯气含量小于预设氯气含量时，则增大通入氯化炉内的氯气的进料量，直至尾气中的氯气含量为预设氯气含量，将k值修正为k2，k2＝k*(100％+尾气中的氯气含量)以氯化炉内的实时气体物料量q2为固定值，控制增大k值为k2，使得氯化炉内的实时固体物料量q1、氯化炉内的实时气体物料量q2满足q2＝q1*k2。

优选的是，所述的用于锆基产品生产的氯化炉的燃烧控制方法，还包括以下步骤：

当检测到的氯化炉的尾气中的氯气的含量不是预设氯气含量时，则通过氯化炉的报警器进行报警。

优选的是，控制氯化炉内的温度为预设反应温度。

优选的是，预设反应温度为1300～1500℃。

本发明中的用于锆基产品生产的氯化炉的燃烧控制方法，可使氯化炉内温度控制稳定，保持最佳反应温度，使得通入到氯化炉内的物料充分反应。

附图说明

图1是本发明实施例2中的用于锆基产品生产的氯化炉的结构示意图。

图中：1-氯化炉本体；2-气体进料管线；3-下料漏斗；4-螺旋加料机；5-流量计；6-气体进料调节阀；7-电加热器；8-热电偶；9-调功器；10-尾气管线；11-尾气分析仪；12-控制器；13-固体物料桶。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

实施例1

本实施例提供一种用于锆基产品生产的氯化炉的燃烧控制方法，包括以下步骤：

通过调节通入氯化炉内固体进料量和/或气体进料量来控制氯化炉内的温度从而对燃烧进行控制，其中，固体进料为锆英砂、碳质还原剂或锆英砂、碳质还原剂、补热剂的进料，气体进料为氯气的进料。

本实施例中的用于锆基产品生产的氯化炉的燃烧控制方法，可使氯化炉内温度控制稳定，保持最佳反应温度，使得通入到氯化炉内的物料充分反应。

实施例2

如图1所示，本实施例中的用于锆基产品生产的氯化炉包括：氯化炉本体1，氯化炉本体1上设置用于固体进料的固体进料装置、用于气体进料的气体进料管线2。固体进料装置包括：下料漏斗3、与下料漏斗3出料口连接的螺旋加料机4，电机驱动螺旋加料机4工作，螺旋加料机4用于将固体物料加入到氯化炉本体1内，通过变频器调节电机转速，从而控制螺旋加料机4的固体进料流量。气体进料管线2上设置有用于检测气体流量的流量计5、气体进料调节阀6，通过气体进料调节阀6调节气体进料流量。氯化炉本体1的反应段上设置有电加热器7以及热电偶8，电加热器7由调功器9控制功率，将氯化炉本体1反应段温度作为被控对象，热电偶8作为检测元件。氯化炉本体1的气体出口上设置有用于排放尾气的尾气管线10，尾气管线10上设置有用于检测尾气的尾气分析仪11。

氯化炉还包括控制器12，控制器12分别与螺旋加料机4、流量计5、气体进料调节阀6、热电偶8、调功器9、尾气分析仪11连接，进行相应的控制与反馈操作。dcs系统中pid功能块作为调节器，功率制器作为执行机构，调节炉内温度。氯化炉还包括报警器，报警器与控制器12连接。

在生产过程中，对氯化炉的固体进料装置手动输入给定值，通过变频器控制螺旋加料机4匀速转动，给氯化炉均匀加入锆英砂粉、硅粉、石油焦混合物料。

本实施例提供一种使用上述氯化炉进行的用于锆基产品生产的氯化炉的燃烧控制方法，包括以下步骤：

(1)首先由控制器12控制变频器调节螺旋加料机4的转速至100转/min，将盛放于固体物料桶13内的锆英砂粉、硅粉、石油焦的固体混合物料，由下料漏斗3均匀加入氯化炉本体1内。

(2)将流量计5检测的氯气流量，作为被控对象，将氯气流量设定为328kg/h，由控制器12控制调节器改变气体进料调节阀6的开度，控制氯气进入氯化炉本体1内。

(3)在以上固体物料、气体物料进入氯化炉本体1的同时，开启氯化炉的电加热器7进行加热，将氯化炉本体1反应段的热电偶8检测的温度作为被控变量，调功器9作为执行机构，改变电加热器7功率，将氯化炉本体1内温度加热至1400℃。

(4)加热至1400℃达到反应条件后，氯化炉本体1内的锆英砂、硅粉、石油焦与氯气燃烧反应，开始反应后，由于燃烧反应(放热)与电加热器7加热同时进行，氯化炉本体1反应段的热电偶8实时检测的温度会高于1400℃。

(5)由于反应段温度高于1400℃会影响产品质量，将1400℃作为预设反应温度，通过控制器12控制调功器9调节电加热器7的电流，降低加热功率，使温度维持在1400℃。

(6)氯化炉内的物料开始燃烧后，检测到的氯化炉内的实时固体物料量为q1、氯化炉内的实时气体物料量为q2，以氯化炉内的实时固体物料量q1为固定值，通过控制器12调节通入氯化炉内的气体进料量来改变检测到的氯化炉内的实时气体物料量q2，使得氯化炉内的实时固体物料量q1、氯化炉内的实时气体物料量q2满足q2＝q1*k，其中，k为预设的常数系数。q1作为主物料，q2作为从物料，两者形成比值控制系统，在主物料q1一定的情况下，通过控制器12计算从物料q2，q2＝q1*k，从而实现反应物料的比例进料。

(7)通过尾气分析仪11检测氯化炉的尾气中的氯气含量，当尾气中的氯气含量大于预设氯气含量时，说明氯化炉中的氯气已经过量，则通过控制器12控制减少通入氯化炉内的氯气的进料量，直至尾气中的氯气含量为预设氯气含量；

当尾气中的氯气含量小于预设氯气含量时，说明氯化炉中的氯气不足量，则通过控制器12控制增大通入氯化炉内的氯气的进料量，直至尾气中的氯气含量为预设氯气含量。具体的，本实施例中的预设氯气含量为2mas％。

当检测到的氯化炉的尾气中的氯气的含量不是预设氯气含量时，则通过控制器控制氯化炉的报警器进行报警。

(8)通过尾气分析仪11检测氯化炉的尾气中的氯气含量，当尾气中的氯气含量大于预设氯气含量时，则通过控制器12控制减少通入氯化炉内的氯气的进料量，直至尾气中的氯气含量为预设氯气含量，通过控制器12将k值修正为k1，k1＝k*(100％-尾气中的氯气含量)以氯化炉内的实时气体物料量q2为常数，控制减少k值为k1，使得氯化炉内的实时固体物料量q1、氯化炉内的实时气体物料量q2满足q2＝q1*k1，保持反应物料平衡；

当尾气中的氯气含量小于预设氯气含量时，则通过控制器12控制增大通入氯化炉内的氯气的进料量，直至尾气中的氯气含量为预设氯气含量，通过控制器12将k值修正为k2，k2＝k*(100％+尾气中的氯气含量)以氯化炉内的实时气体物料量q2为固定值，控制增大k值为k2，使得氯化炉内的实时固体物料量q1、氯化炉内的实时气体物料量q2满足q2＝q1*k2，保持反应物料平衡。

本实施例中的用于锆基产品生产的氯化炉的燃烧控制方法，可使氯化炉内温度控制稳定，保持最佳反应温度，使得通入到氯化炉内的物料充分反应。

实施例3

本实施例提供一种使用实施例2中的氯化炉用于锆基产品生产的氯化炉的燃烧控制方法，与实施例2中的方法的区别为：

本实施例中固体进料为锆英砂、碳质还原剂石油焦，预设反应温度为1300℃。

实施例4

本实施例提供一种使用实施例2中的氯化炉用于锆基产品生产的氯化炉的燃烧控制方法，与实施例2中的方法的区别为：

本实施例中预设反应温度为1500℃。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

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