CN103045850A - 一种带式焙烧机生产中预热和焙烧过程的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种带式焙烧机生产中预热和焙烧过程的控制方法，属于带式焙烧机球团矿生产过程控制技术领域。本发明的目的在于提供一种带式焙烧机球团生产过程中预热和焙烧两个工艺段的判断和控制方法。首先对烧嘴段的所有风箱和烧嘴之后两个风箱的废气温度的最小二乘法的回归拟合，横坐标是检测点的位置，纵坐标是该检测点的温度，拟合出一条6次温度曲线；对曲线方程进行求导，得到斜率方程，其中的斜率最大点的横坐标就是预热结束点作为定量划分预热和焙烧的依据。在得到预热结束点的基础上，根据预热结束点的设定值自动调整主引风机的转速，实现了预热结束点的自动控制。从而稳定了带式焙烧机球团生产过程，提高球团矿的质量。

Description

一种带式焙烧机生产中预热和焙烧过程的控制方法

技术领域

本发明属于带式焙烧机球团矿生产过程控制技术领域，特别是提供了一种预热和焙烧两个工艺段的判断和控制方法，实现了焙烧机内的烧嘴段的预热和焙烧两个关键工艺过程的合理分布和控制，并且达到稳定生产、调高球团矿质量的目的。

背景技术

球团矿的生产方式在世界上主要有三种，包括带式焙烧机、链篦机-回转窑-环冷机和竖炉。其中带式焙烧机是目前世界上采用最为广泛的一种方式。

在带式焙烧机球团的生产过程中，最重要的一个工艺环节就是经过干燥处理的生球在烧嘴段完成预热和焙烧过程；合理控制预热和焙烧过程的意义在于使球团的氧化焙烧过程更为合理，提高球团矿的抗压强度，反之如果预热和焙烧过程控制的不合理就会造成生球在氧化过程中的爆裂，降低球团矿的抗压强度影响球团矿的质量。

国内外现阶段通用的控制方法是人工凭经验控制某几个重点风箱废气温度进而实现预报和焙烧过程的控制，缺乏一个合理的定量的控制方法。

针对以上问题，提出了预热结束点的概念，作为定量划分预热和焙烧过程的度量；同时对预热结束点进行自动控制，保证了热工制度的稳定，提高球团矿的抗压强度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带式焙烧机球团生产过程中预热和焙烧两个工艺段的判断和控制方法。首先：提出了预热结束点（Preheating Finished，缩写PHF）的概念并给出了定量的算法，作为定量划分预热和焙烧的依据；其次：对预热结束点进行自动控制，保证了热工制度的稳定，实现了提高球团矿质量的目的。

本发明的核心技术之一就是提出了预热结束点的概念并给出计算方法。核心技术之二就是实现了预热结束点的自动控制，保证了关键热工制度的稳定。

一种带式焙烧机生产中预热和焙烧过程的控制方法，

步骤一、在带式焙烧机的烧嘴段的每个风箱和烧嘴段之后两个风箱都安装热电偶；每个风箱宽度方向上均匀分布一根或多根热电偶并且尽量靠近台车篦条以获得更加准确的废气温度。

步骤二、废气温度的曲线拟合

将每个风箱热电偶的温度检测值求平均处理得到该风箱的废气温度，x是检测点的位置，指温度检测点到焙烧机机头的距离，y是该检测点的温度，采用最小二乘法拟合出一条6次温度曲线；

f(x)=ax⁶+bx⁵+cx⁴+dx³+ex²+fx¹+g           （1）

并求出该曲线的两个极值点x1，x2，

经过测试，采用6次曲线能够真实的反应温度变化趋势。

步骤三、预热结束点的判断

预热结束点就取的是f(x)上的斜率最大点，在得到温度拟合曲线的基础上，对曲线求一阶导数得到斜率函数，得到如下函数式：

f(x)’=6ax⁵+5bx⁴+4cx³+3dx²+2ex¹+f   （2）

上式的最大值点就是对上式再次求导得到：

f(x)”=30ax⁴+20bx³+12cx²+6dx¹+2e   （3）

令f(x)”=0，求得的x(x在[x1，x2]之间取值)就是预热结束点；也就是说焙烧机上x距离之前的工艺过程为预热，之后的为焙烧。实现了预热和焙烧过程的量化分析。

步骤四、预热结束点的自动控制

在得到预热结束点的基础上，就对预热和焙烧这两个关键工艺段有了一个准确的定量的划分。通过稳定控制预热结束点就保证了烧嘴段热工制度的稳定，从而保证了球团矿质量。根据预热结束点的设定值，综合考虑入机量、生球水分，调整主引风机的转速实现了预热结束点的自动控制。

公式如下：

${\mathrm{zyzs}}_{\mathrm{sp}}={\mathrm{zyzs}}_{k\_\mathrm{cur}}\left(\frac{{\mathrm{PHF}}_{\mathrm{aim}}\·}{{\mathrm{PHF}}_{k\_\mathrm{cur}}}\right)\×\left(\frac{K_{\mathrm{mrj}}\·{\mathrm{MRJ}}_{k\_\mathrm{cur}}}{{\mathrm{MRJ}}_{\mathrm{ave}}}\right)\×\left(\frac{0.95\·{\mathrm{Mmoi}}_{\mathrm{ave}}}{{\mathrm{Mmoi}}_{k\_\mathrm{cur}}}\right)$

其中：zyzs_sp――应调主引转速，%；

zyzs_{k_cur}――当前的主引转速，%；

PHF_aim――目标PHFm；

PHF_{k_cur}――当前PHFm；

MRJ_{k_cur}――当前入机量t/h；

MRJ_ave――上一控制周期入机量t/h；

Mmoi_{k_cur}——当前入机的生球水分；

Mmoi_ave——上一控制周期生球水分；

K_mrj——取值范围是[0.95~1.2]，如果是磁铁矿为主取值略小，如果以赤铁矿为主取值略大；

所述的预热结束点就是风箱废气温度曲线上斜率最大点。为了清楚阐述预热结束点的概念，本发明首先要完成对烧嘴段的所有风箱废气温度的最小二乘法的回归拟合，横坐标是检测点的位置，纵坐标是该检测点的温度，拟合出一条6次温度曲线；经过测试此6次曲线能够真实的反应温度变化趋势；对曲线方程进行求导，得到斜率方程，其中的斜率最大点的横坐标就是预热结束点。

在得到预热结束点的基础上，根据预热结束点的设定值自动调整主引风机的转速，实现了预热结束点的自动控制。

本发明的有点在于，提出了预热结束点的概念，实现了带式焙烧机上烧嘴段的预热和焙烧的过程的定量度量，并通过调整主引风机实现了预热结束点的自动控制；相比人工凭经验对某几个风箱温度进行控制的方法更加合理；从而稳定了带式焙烧机球团生产过程，提高球团矿的质量。

附图说明

图1为预热结束点的判断方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。要求：对应具体带式焙烧机，烧嘴段的每个风箱和烧嘴段之后两个风箱都安装热电偶；安装要求是每个风箱宽度方向上均布5根热电偶并且尽量靠近台车篦条以获得更加准确的废气温度。

1，废气温度的曲线拟合

对检测到的风箱废气温度进行分析，将每个风箱的5个温度检测值求平均处理得到该风箱的废气温度，（用于曲线分析的数据形式如下表）。

表1用于曲线分析的实际温度数据

距离(m)	X1	X2	X3	X4	X5	X6	X7	X8	X9	X10	X11
												烧嘴段风箱温度℃	T1	T2	T3	T4	T5	T6	T7	T8	T9	T10	T11
下面为一组实际数
												距离(m)	21	27	33	39	45	51	57	63	69	75	78
烧嘴段风箱温度℃	111	96	100	122	171	242	342	403	484	556	526

方法是：横坐标是检测点的位置，指温度检测点到焙烧机机头的距离，纵坐标是该检测点的温度，采用最小二乘法拟合出一条6次温度曲线，并求出该曲线的两个极值点x1，x2；

上表中的具体数值的曲线拟合结果如下：

y=-4E-0⁷x⁶+0.0001x⁵-0.0154x⁴+0.9457x³-31.084x²+513.75x-3224.5

如果写成一般表达式（便于推导公式）如下：

f(x)=ax⁶+bx⁵+cx⁴+dx³+ex²+fx¹+g        公式1

经过测试，采用6次曲线能够真实的反应温度变化趋势。

2，预热结束点的判断方法

预热结束点就取的是f(x)上的斜率最大点，在得到温度拟合曲线的基础上，对曲线求一阶导数得到斜率函数，得到如下函数式：

f(x)’=6ax⁵+5bx⁴+4cx³+3dx²+2ex¹+f   公式2

上式的最大值点就是对上式再次求导得到：

f(x)”=30ax⁴+20bx³+12cx²+6dx¹+2e   公式3

令f(x)”=0，求得的x(x在[x1，x2]之间取值)就是预热结束点；也就是说焙烧机上x距离之前的工艺过程为预热，之后的为焙烧。实现了预热和焙烧过程的量化分析。

3预热结束点的自动控制方法；

在得到预热结束点的基础上，就对预热和焙烧这两个关键工艺段有了一个准确的定量的划分。通过稳定控制预热结束点就保证了烧嘴段热工制度的稳定，从而保证了球团矿质量。根据预热结束点的设定值，综合考虑入机量、生球水分，调整主引风机的转速实现了预热结束点的自动控制。

公式如下：

${\mathrm{zyzs}}_{\mathrm{sp}}={\mathrm{zyzs}}_{k\_\mathrm{cur}}\left(\frac{{\mathrm{PHF}}_{\mathrm{aim}}\·}{{\mathrm{PHF}}_{k\_\mathrm{cur}}}\right)\×\left(\frac{K_{\mathrm{mrj}}\·{\mathrm{MRJ}}_{k\_\mathrm{cur}}}{{\mathrm{MRJ}}_{\mathrm{ave}}}\right)\×\left(\frac{0.95\·{\mathrm{Mmoi}}_{\mathrm{ave}}}{{\mathrm{Mmoi}}_{k\_\mathrm{cur}}}\right)$

其中：zyzs_sp――应调主引转速，%；

zyzs_{k_cur}――当前的主引转速（2分钟内的平均值），%；

PHF_aim――目标PHFm；

PHF_{k_cur}――当前PHF（2分钟内的平均值）m；

MRJ_{k_cur}――当前入机量（2分钟平均值）t/h；

MRJ_ave――上一控制周期入机量（5分钟的平均值）t/h；

Mmoi_{k_cur}——当前入机的生球水分（2分钟平均值）；

Mmoi_ave——上一控制周期生球水分（5分钟的平均值）；

K_mrj——取值范围是[0.95~1.2]，如果是磁铁矿为主取值略小，如果以赤铁矿为主取值略大（这是考虑了铁矿石反应自身放热的影响）；

上述方法实现预热结束点的准确控制，稳定了焙烧过程的热工制度，相比人工手动控制更为精确合理，大大提高了焙烧过程热工制度控制的准确性，提高球团矿的质量。

Claims (1)

1.一种带式焙烧机生产中预热和焙烧过程的控制方法，其特征在于：

步骤一、在带式焙烧机的烧嘴段的每个风箱和烧嘴段之后两个风箱都安装热电偶；每个风箱宽度方向上均匀分布一根或多根热电偶；

步骤二、废气温度的曲线拟合：将每个风箱热电偶的温度检测值求平均处理得到该风箱的废气温度；x是检测点的位置，为温度检测点到焙烧机机头的距离；y是该检测点的温度，采用最小二乘法拟合出一条6次温度曲线：

f(x)=ax⁶+bx⁵+cx⁴+dx³+ex²+fx¹+g,

并求出该曲线的两个极值点x1，x2；

步骤三、预热结束点的判断：对曲线f(x)求一阶导数得到斜率函数，得到函数式：

f(x)’=6ax⁵+5bx⁴+4cx³+3dx²+2ex¹+f

上式的最大值点就是对上式求导得到：

f(x)”=30ax⁴+20bx³+12cx²+6dx¹+2e

令f(x)”=0，求得的x就是预热结束点，x在[x1，x2]之间取值；

步骤四、预热结束点的自动控制：在得到预热结束点的基础上，调整主引风机的转速达到控制预热和焙烧过程的目的：

${\mathrm{zyzs}}_{\mathrm{sp}}={\mathrm{zyzs}}_{k\_\mathrm{cur}}\left(\frac{{\mathrm{PHF}}_{\mathrm{aim}}\·}{{\mathrm{PHF}}_{k\_\mathrm{cur}}}\right)\×\left(\frac{K_{\mathrm{mrj}}\·{\mathrm{MRJ}}_{k\_\mathrm{cur}}}{{\mathrm{MRJ}}_{\mathrm{ave}}}\right)\×\left(\frac{0.95\·{\mathrm{Mmoi}}_{\mathrm{ave}}}{{\mathrm{Mmoi}}_{k\_\mathrm{cur}}}\right)$

其中：zyzs_sp为应调主引风机转速；

zyzs_{k_cur}为当前的主引转速；

PHF_aim为目标预热结束点；

PHF_{k_cur}为当前预热结束点；

MRJ_{k_cur}为当前入机量；

MRJ_ave为上一控制周期入机量；

Mmoi_{k_cur}为当前入机的生球水分；

Mmoi_ave为上一控制周期生球水分；

K_mrj取值范围是0.95~1.2。

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