CN102681558B - 熔炼系统中氧气供应的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种熔炼系统中氧气供应的控制系统，包括：精矿料量变送器、煤料量变送器、燃油流量变送器、氧气流量变送器和氧气调节控制器，氧气调节控制器根据精矿、煤和燃油的当前流量值计算氧气的所需流量值，并根据氧气的所需流量值和当前流量值通过氧气流量控制器对氧气调节阀进行调整以调整氧气供应。本发明构成了熔炼系统中的三种主流量和一种副流量的双闭环比值控制，因此能克服自身流量的干扰，使主、从流量都比较平稳，并使得工艺系统总的负荷也较稳定。本发明可以克服供氧自身流量的干扰，能够根据当前主流量值和炉况精确计算所需氧气的流量值，从而使得工艺系统总的负荷比较平稳，可以间接地对炉温进行调整。

Description

熔炼系统中氧气供应的控制系统

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种熔炼系统中氧气供应的控制系统。

背景技术

氧气顶吹熔炼法是现代化有色金属熔池熔炼工艺，可用于铜和铅等的一次和二次熔炼，以及铜镍熔炼和铜吹炼。由于它具有基建和作业成本低、节能环保、原料和燃料灵活、粉尘少等优点，因此目前获得了广泛的应用。而温度控制是氧气顶吹炉工艺控制的核心因素。稳定的炉温对于延长炉衬寿命和喷枪寿命都是至关重要。目前，影响炉温的主要因素包括精矿成分、下料量波动性、富氧浓度、重油量、给煤量等。

在熔炼生产中，若炉温过高会造成炉内耐火砖脱落和喷枪的烧损，缩短炉子和喷枪的寿命；若炉温过低，则反应不完全，导致物料损失，同时给后续工序带来困难。因此为了实现顶吹熔炼反应的热力学平衡，顶吹炉的温度控制是生产的关键，然而由于物料成分的复杂和入炉料量的波动，不容易通过单一的温度控制回路实现，因此对炉温的控制成为了目前亟待解决的问题。然而目前氧气等配料需求量计算不是很精确，从而加剧了炉温控制的难度。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷，提出了一种熔炼系统中氧气供应的控制系统。

为达到上述目的，本发明一方面提出一种熔炼系统中氧气供应的控制系统，包括：精矿料量变送器，所述精矿料量变送器对精矿的当前流量进行检测，并生成精矿的当前流量值；煤料量变送器，所述煤料量变送器对煤的当前流量进行检测，并生成煤的当前流量值；燃油流量变送器，所述燃油流量变送器对燃油的当前流量进行检测，并生成燃油的当前流量值；氧气流量变送器，所述氧气流量变送器对氧气的当前流量进行检测，并生成氧气的当前流量值；氧气调节控制器，所述氧气调节控制器分别与所述精矿料量变送器、煤料量变送器、燃油流量变送器和氧气流量变送器相连，所述氧气调节控制器根据所述精矿、煤和燃油的当前流量值计算氧气的所需流量值，并根据所述氧气的所需流量值和当前流量值通过氧气流量控制器对氧气调节阀进行调整以调整氧气供应。

在本发明的一个实施例中，所述氧气调节控制器根据所述精矿的当前流量值和氧料比计算精矿所需的氧气流量值，根据所述煤的当前流量值和氧煤比计算煤所需的氧气流量值，和根据所述燃油的当前流量值和氧油比计算燃油所需的氧气流量值，以及对所述精矿所需的氧气流量值、煤所需的氧气流量值和燃油所需的氧气流量值求和以获得氧气的所需流量值。其中，所述氧油比为固定值，所述氧料比和氧煤比根据炉况进行调节。

在本发明的一个实施例中，所述氧气调节控制器包括：求和模块，所述求和模块对所述精矿所需的氧气流量值、煤所需的氧气流量值和燃油所需的氧气流量值求和；氧气调节控制模块，所述氧气调节控制模块与所述求和模块相连，根据所述氧气的所需流量值和当前流量值通过氧气流量控制器对氧气调节阀进行调整以调整氧气供应。

在本发明的一个实施例中，还包括：精矿调节控制器，所述精矿调节控制器与所述精矿料量变送器相连，根据所述精矿的当前流量值和精矿给定量通过精矿料量控制器对精矿定量给料机进行调整以调整所述精矿的流量。

在本发明的一个实施例中，还包括：煤调节控制器，所述煤调节控制器与所述煤料量变送器相连，根据所述煤的当前流量值和煤给定量通过煤料量控制器对煤定量给料机进行调整以调整所述煤的流量。

在本发明的一个实施例中，还包括：燃油调节控制器，所述燃油调节控制器与所述燃油流量变送器相连，根据所述燃油的当前流量值和燃油给定量通过燃油流量控制器对燃油调节阀进行调整以调整所述燃油的流量。

本发明构成了熔炼系统中的三种主流量和一种副流量的双闭环比值控制，因此能克服自身流量的干扰，使主、从流量都比较平稳，并使得工艺系统总的负荷也较稳定。本发明可以克服供氧自身流量的干扰，能够根据当前主流量值和炉况精确计算所需氧气的流量值，从而使得工艺系统总的负荷比较平稳，可以间接地对炉温进行调整。

本发明附加的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

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明一个实施例的熔炼系统中氧气供应的控制系统的结构图；

图2为本发明另一个实施例的熔炼系统中氧气供应的控制系统的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

在本发明中对熔炼所需的总氧气量进行分析，熔炼所需的总氧气量主要由三部分组成，如下表所示，为熔炼所需氧气量的分类和算法。

分类	计算方法
		精矿燃烧所需氧气	由“配料计算”得到的氧料比(每吨干精矿反应所需要的氧气)乘以干精矿给料率。
煤燃烧所需氧气	由“配料计算”得到的氧煤比(每吨潮煤燃烧所需要的氧气)乘以潮煤给料率。
		油燃烧所需氧气	固定的氧油比(每升燃油燃烧所需要的氧气)乘以熔炼模式下的燃油流量

如图1所示，为本发明一个实施例的熔炼系统中氧气供应的控制系统的结构图。该系统包括精矿料量变送器110、煤料量变送器120、燃油流量变送器130、氧气流量变送器140和氧气调节控制器150。其中，精矿料量变送器110对精矿的当前流量进行检测，并生成精矿的当前流量值。煤料量变送器120对煤的当前流量进行检测，并生成煤的当前流量值。燃油流量变送器130对燃油的当前流量进行检测，并生成燃油的当前流量值。氧气流量变送器140对氧气的当前流量进行检测，并生成氧气的当前流量值。需要说明的是，在本发明实施例中采用变送器对流量进行测量，当然本领域技术人员也可选择其他测量器件进行测量，这些均应包含在本发明的保护范围之内。氧气调节控制器150分别与精矿料量变送器110、煤料量变送器120、燃油流量变送器130和氧气流量变送器140相连，氧气调节控制器150根据精矿、煤和燃油的当前流量值计算氧气的所需流量值，并根据氧气的所需流量值和当前流量值通过氧气流量控制器对氧气调节阀进行调整以调整氧气供应。具体地，氧气调节控制器150根据精矿的当前流量值和氧料比计算精矿所需的氧气流量值，根据煤的当前流量值和氧煤比计算煤所需的氧气流量值，和根据燃油的当前流量值和氧油比计算燃油所需的氧气流量值，以及对精矿所需的氧气流量值、煤所需的氧气流量值和燃油所需的氧气流量值求和以获得氧气的所需流量值，具体可参考上表。其中，优选地，氧油比为固定值，氧料比和氧煤比根据炉况进行调节。

在本发明的一个实施例中，氧气调节控制器150包括求和模块151和氧气调节控制模块152。求和模块151对精矿所需的氧气流量值、煤所需的氧气流量值和燃油所需的氧气流量值求和。氧气调节控制模块152与求和模块151相连，根据氧气的所需流量值和当前流量值通过氧气流量控制器对氧气调节阀进行调整以调整氧气供应。

在本发明的优选实施例中，该系统还包括精矿调节控制器160，其中，精矿调节控制器160与精矿料量变送器110相连，根据精矿的当前流量值和精矿给定量通过精矿料量控制器对精矿定量给料机进行调整以调整精矿的流量。

在本发明的优选实施例中，该系统还包括煤调节控制器170，煤调节控制器170与煤料量变送器120相连，根据煤的当前流量值和煤给定量通过煤料量控制器对煤定量给料机进行调整以调整煤的流量。

在本发明的优选实施例中，该系统还包括燃油调节控制器180，燃油调节控制器180与燃油流量变送器130相连，根据燃油的当前流量值和燃油给定量通过燃油流量控制器对燃油调节阀进行调整以调整燃油的流量。

如图2所示，为本发明具体实施例的熔炼系统中氧气供应的控制系统的结构图。在该实施例中，将精矿流量称为主流量1，将煤流量称为主流量2，并将燃油流量称为主流量3，将氧气流量称为副流量。该系统包括精矿料量变送器210、精矿料量控制器220、精矿定量给料机230、精矿上料系统240、第一比值器250、煤料量变送器310、煤料量控制器320、煤定量给料机330、煤上料系统340、第二比值器350、氧气流量变送器410、氧气流量控制器420、氧气调节阀430、供氧管网440、加法器450、燃油流量变送器510、燃油流量控制器520、燃油调节阀530、供油管网540和第三比值器550。其中，精矿料量变送器210对精矿的当前流量进行检测，并生成精矿的当前流量值。精矿的当前流量值与精矿给定量进行比较，将比较结果发送给精矿料量控制器220，精矿料量控制器220根据比较结果对精矿定量给料机230进行控制，精矿定量给料机230控制精矿上料系统240以对精矿流量进行调整。同时，精矿料量变送器210将精矿的当前流量发送给第一比值器250，第一比值器250根据精矿的当前流量值和氧料比计算精矿所需的氧气流量值。煤料量变送器310对煤的当前流量进行检测，并生成煤的当前流量值。对煤的当前流量值与煤给定量进行比较，将比较结果发送给煤料量控制器320，煤料量控制器320根据比较结果对煤定量给料机330进行控制，煤定量给料机330控制煤上料系统340以对煤流量进行调整。同时，煤料量变送器310将煤的当前流量发送给第二比值器350，第二比值器350根据煤的当前流量值和氧煤比计算煤所需的氧气流量值。燃油流量变送器510对燃油的当前流量进行检测，并生成燃油的当前流量值。对燃油的当前流量值与燃油给定量进行比较，将比较结果发送给燃油流量控制器520，燃油流量控制器520根据比较结果对燃油调节阀530进行控制，燃油调节阀530控制供油管网540以对燃油流量进行调整。同时，燃油流量变送器510将燃油的当前流量发送给第三比值器550，第三比值器550根据燃油的当前流量值和氧油比计算燃油所需的氧气流量值。同样优选地，氧油比为固定值，氧料比和氧煤比根据炉况进行调节。

氧气流量变送器410对氧气的当前流量进行检测，生成氧气的当前流量值。加法器450分别与第一比值器250、第二比值器350和第三比值器550相连，加法器450对精矿所需的氧气流量值、煤所需的氧气流量值和燃油所需的氧气流量值求和以获得氧气的所需流量值。对氧气的当前流量值与氧气的所需流量值进行比较，将比较结果发送给氧气流量控制器420，氧气流量控制器420根据比较结果对氧气调节阀430进行控制，氧气调节阀430控制供氧管网440以对氧气流量进行调整。

本发明构成了熔炼系统中的三种主流量和一种副流量的双闭环比值控制，因此能克服自身流量的干扰，使主、从流量都比较平稳，并使得工艺系统总的负荷也较稳定。本发明可以克服供氧自身流量的干扰，能够根据当前主流量值和炉况精确计算所需氧气的流量值，从而使得工艺系统总的负荷比较平稳，可以间接地对炉温进行调整。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (7)

1.一种熔炼系统中氧气供应的控制系统，其特征在于，包括：

精矿料量变送器，所述精矿料量变送器对精矿的当前流量进行检测，并生成精矿的当前流量值；

煤料量变送器，所述煤料量变送器对煤的当前流量进行检测，并生成煤的当前流量值；

燃油流量变送器，所述燃油流量变送器对燃油的当前流量进行检测，并生成燃油的当前流量值；

氧气流量变送器，所述氧气流量变送器对氧气的当前流量进行检测，并生成氧气的当前流量值；

氧气调节控制器，所述氧气调节控制器分别与所述精矿料量变送器、煤料量变送器、燃油流量变送器和氧气流量变送器相连，所述氧气调节控制器根据所述精矿、煤和燃油的当前流量值计算氧气的所需流量值，并根据所述氧气的所需流量值和当前流量值通过氧气流量控制器对氧气调节阀进行调整以调整氧气供应。

2.如权利要求1所述的熔炼系统中氧气供应的控制系统，其特征在于，所述氧气调节控制器根据所述精矿的当前流量值和氧料比计算精矿所需的氧气流量值，根据所述煤的当前流量值和氧煤比计算煤所需的氧气流量值，和根据所述燃油的当前流量值和氧油比计算燃油所需的氧气流量值，以及对所述精矿所需的氧气流量值、煤所需的氧气流量值和燃油所需的氧气流量值求和以获得氧气的所需流量值。

3.如权利要求2所述的熔炼系统中氧气供应的控制系统，其特征在于，其中，所述氧油比为固定值，所述氧料比和氧煤比根据炉况进行调节。

4.如权利要求2所述的熔炼系统中氧气供应的控制系统，其特征在于，所述氧气调节控制器包括：

求和模块，所述求和模块对所述精矿所需的氧气流量值、煤所需的氧气流量值和燃油所需的氧气流量值求和；

氧气调节控制模块，所述氧气调节控制模块与所述求和模块相连，根据所述氧气的所需流量值和当前流量值通过氧气流量控制器对氧气调节阀进行调整以调整氧气供应。

5.如权利要求1所述的熔炼系统中氧气供应的控制系统，其特征在于，还包括：

精矿调节控制器，所述精矿调节控制器与所述精矿料量变送器相连，根据所述精矿的当前流量值和精矿给定量通过精矿料量控制器对精矿定量给料机进行调整以调整所述精矿的流量。

6.如权利要求1所述的熔炼系统中氧气供应的控制系统，其特征在于，还包括：

煤调节控制器，所述煤调节控制器与所述煤料量变送器相连，根据所述煤的当前流量值和煤给定量通过煤料量控制器对煤定量给料机进行调整以调整所述煤的流量。

7.如权利要求1所述的熔炼系统中氧气供应的控制系统，其特征在于，还包括：

燃油调节控制器，所述燃油调节控制器与所述燃油流量变送器相连，根据所述燃油的当前流量值和燃油给定量通过燃油流量控制器对燃油调节阀进行调整以调整所述燃油的流量。