CN103882165A - 一种高炉喷煤量计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高炉喷煤量计量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤；1）计算喷吹前、装粉结束后，放散完成的罐重值W1，喷吹结束后，放散完后的罐重值为W2，单支管流量计当前罐喷吹结束后的流量累积值W，通过上述计算值得出单罐修正因子r_i，即；2）采用无限逐步逼近法，采取前面多个喷吹数据的赝本，采用n个修正因子，计算其平均值X，；3）用步骤2中的平均修正因子x去修正流量计检测值Q，，其中q为单支管流量计修正前的瞬时值；4）喷煤量的计算，进行修正因子动态平均加权得到的流量累计值就是实际喷煤量，即

Description

一种高炉喷煤量计量方法

技术领域

   本发明涉及喷煤控制工艺，是一种能实现高炉喷煤流量精确计量的方法，属于自动控制技术领域。

背景技术

高炉煤粉喷吹技术是现代高炉炼铁生产广泛采用的新技术，喷煤量是衡量现代高炉炼铁生产的一个重要的技术指标，高炉要降低成本，最直接的方法就是煤粉替代焦炭，就是行业中的喷煤粉工艺，而要保证喷煤量和高炉炉况稳定，在很大程度上首先取决于对喷煤量的计量，只有实现连续、准确的计量，才能有效调节煤粉在多个风口的喷入量，最终算出合理的燃料比，有很多高炉因为喷煤量计算不准确，导致炉况失衡而不敢轻易使用喷煤工艺，因此，对高炉操作来说，喷吹流量的精确计量显得尤为重要。能实现对喷吹煤粉的准确计量和控制，也就是向高炉操作人员提供了另一个有效的调节手段。随着最新检测技术的发展，国内外都已把单支管流量计应用于高炉喷煤，作为喷煤量的连续计量，但应用很不成熟。由于被测介质是煤粉和气体的混合物，当被测介质的密度、流速及气固比发生变化时，导致流量检测瞬时值波动较大。由于受到外围条件的影响，干扰因素较多，难以做到准确计量及控制。

发明内容

  本发明正是针对现有技术中存在的技术问题提供一种高炉喷煤量

计量的方法，该方法能够克服喷吹过程中的干扰因素，实现喷煤量的精确计量和最优化调节。

   为了达到以上目的，首先对喷吹流量中的影响因素进行充分考虑，设计一种瞬时流量的动态校验及修正的方法，不停的对喷煤的流量进行动态统计，把握一段时间内受输送氮气的压力和炉内压力之间的变化，最终实现流量计统计的准确性。

分析喷煤工艺，就是粗煤从原煤仓送到磨煤机进行碾压，最后形成很细的煤粉，被氮气作为介质送入喷吹罐，通俗的说就是氮气把煤粉刮过去送入喷吹罐，在喷吹罐中首先进行煤粉计量，按照高炉生产工艺，在工艺联锁得到满足时，由氮气作为介质把煤粉通过分配器，最后把煤粉喷进高炉炉内，让煤粉进行充分燃烧，实现能源转换，从喷吹罐送入高炉内的煤粉量就是所谓的喷吹量。    

在每一个喷吹罐上设有一套电子称装置，作为本罐喷吹结束换罐和装粉结束之用，每次累计积算都采用在放散完后，因为当罐内和大气连通时，罐内实际该重量和氮气压强等诸多因素的影响无关，直接采用重量的变化量作为重量的基础，是一个直接真实值。本发明技术以该电子秤直接真实值为参考，在实际喷吹过程中，通常采用两喷吹管轮流喷吹的方式，一罐喷吹，一罐进煤粉，当一罐喷吹结束时，用喷吹罐电子称的计量值和单支管流量计的累积值作比较，因为在理论上喷吹罐电子称的计量值和单支管流量计的累积值是相等的，在实际运行中，需要在单位时间内，需要按设定的速率把煤粉被喷入高炉炉内，要实现这个条件，必须对单位时间内的喷吹量计算准确，为系统调节阀的调节提供依据，而作为计量监控其实是有误差的，误差从何而来，煤粉直接真实值是电子秤称量出来的，是直接值，除了计量误差，该值真实可靠，而喷吹量依靠单支管流量计检测瞬时流量累计出来的，是一个非常不稳定值，所以直接真实值是瞬时流量累计值的基础，建立瞬时流量的动态校验及修正技术，即把每一批次的称量值和流量计累计值进行误差比较，得出修正因子r_i，在每一批的进一步优化中，会逐渐减少误差和波动，在系统继续采用无限逐步逼近的方法，采样n个修正因子计算其平均值，然后用该平均修正因子去修正流量计检测值Q。以修正后的检测值作为喷吹量的累积，通过该技术可以可以保证喷吹量和煤粉称量值相平衡。 其实在实际喷吹过程中，支管流量计检测流量是采用自身产生的电磁场的原理，对管道中的气体和粉末固体的混合物进行速度、密度导致磁场的变化进行检测，单支管流量计容易受现场环境；电信号；气、固两相混合物在管道中分布的均匀度等的影响，出现干扰，导致在正常检测数据出现突变的异常显示，而就是这些异常数值会大大影响累计量的累计值，而在实际工艺运行过程中，这些参数不会出现突变，比如气、固两相混合物在管道中分布的均匀度，不能再瞬间出现大的改变，比如电信号，不可能出现瞬间的高低限、类似于湿度和温度，不会出现瞬间的波动，因此对于瞬间出现超乎平均值的瞬时流量值应该具体考虑，于是提出对于瞬时流量应该采用移动平均算法的方法，把单位时间的瞬时流量进行移动平均数的结算，把单位时间内的取样值进行移动平均，让出现瞬时的波动被单位时间所平均，突变的效果在流量累计中被平均，最真的达到理论的效果。

   

具体实施方式

在实际控制过程中，在一个喷吹罐上设有一套电子称装置，在放散完成后，把本罐装粉结束和喷吹完成后之间的称量值进行减法计算，得出实际煤粉的重量，就是前述原理中阐述的直接真实值，当一罐喷吹结束时，把喷吹罐电子秤的直接真实值即公式中的w1-w2和单支管流量计的累积值即公式中的w作比较，得出修正因子即公式中的ri，为了减少误差和波动，系统采用无限逐步逼近法，采取前面多个喷吹数据中的样本，采样n个修正因子即公式中的ri计算其平均值即公式中的x，然后用该平均修正因子即公式中的x去修正流量计检测值即公式中的Q，从微观来讲，例如前一罐的称量真实值即公式中的w1-w2和流量累计值即公式中的w进行比较，实际称量真实值比流量累计值多，得到修正因子即公式中的ri，一般设定以前面10罐为平均移动因子，那么把前十罐的修正因子进行求和加权，得到修正因子平均值即公式中的x，假设为1.5，而在实际单支管流量累计中，得出的流量累计值即公式中的w，该值其实只是单独的流量累计，在10个批次中，证明存在很大的修正因子平均值前面假设为1,5，那么经过修正和动态调整后的流量累计即公式中的Q，即Q=1.5w，那么在最后的流量累计值中，进行修正因子动态平均加权得到的流量累计值就是实际喷吹量。

公式如下：

                                                                     

其中：r_i为单罐修正因子；

  W为单支管流量计当前罐喷吹结束后的流量累积值；

W1为的喷吹前、装粉结束后，放散完成的罐重值；

W2为喷吹结束后，放散完后的罐重值；

X为n个修正因子的平均值；

Q为单支管流量计修正后的瞬时值；

q为单支管流量计修正前的瞬时值；

假设实际生产中，等被磨煤机磨好的煤粉被送入喷吹罐后，经过放散，称量出重量W1为87.1吨，当该罐煤粉被喷吹完成放散后，称量出空的喷吹管的重量W2 为2.1吨，那么得出实际向高炉内喷吹的直接真实值就是85吨，而煤粉从喷吹罐向高炉内喷吹的时候，PLC通过流量计对单支管中的喷煤量瞬时流量显示和控制，并对瞬时流量进行累计，假设最后流量累计为80吨，则对应于公式中的W为80吨，那么瞬时流量累计值W就比实际值85吨偏少，说明流量计的统计偏小，则当前批次来统计，瞬时流量Q和累计流量对应实际值的关系是80/85，公式中的r_i就为85/80=1.0625，第一批次的r_i=X，那么在下一批次的对瞬时流量Q和累计流量都按X=1.0625倍进行结算，得到下一批次的累计流量，同样和下一批的直接真实值进行比较，得出新的X值，于是在第三批次就按公式中的移动平均数的方法求出新的X值，依次类推，一般在同样压力的情况下，以n=10为移动批次，可以找到瞬时流量动态修正因子X。

 在实际瞬时流量检测过程中，一般可以通过系统图描绘出一条曲线，其曲线平衡程度及波动程度反映出系统对喷吹量的控制质量，但是为了减少系统对瞬时流量的影响，对连续的瞬时流量采用时间周期t时间段进行分隔，该时间间隔以控制PLC对数据刷新时间为依据，和PLC扫描对瞬时流量的扫描周期同步。并对连续样本数，以1分钟内瞬时流量采集的数据数numberofsa mple进行加权平均，并不停的移动下去，确定在实际瞬时流量即公式中的out检测过程中不断进行平均统计，即使出现瞬间的异常波动，也被这样的统计方法被平均于一分钟内产生的样本中，这样对于系统引起的波动消除效果非常明显。

  算法公式如下：                    

                    

      其中Out：移动平均输出；

          in_n：t_n采样时刻值；

          numberofsample：样本采样数；

在实际使用中，假设设定PLC对瞬时流量的刷新速度为500ms，则t_n采样时刻值为500ms，那么一分钟采集的瞬时流量数据numberofsample为120个，那么对这120个数据进行移动平均，依次类推，保证一分钟内出现的突变被限制在120个数据移动平均中，因为在一个正常喷吹的管道中，一般瞬时流量不会出现很大的变化，而瞬时流量和设定的反馈会改变调节阀的开度变化，所以一旦瞬间流量出现被干扰的波动，就会导致调节阀的开度波动，导致一段时间瞬时流量的不稳定，所以用以上公式的累计移动平均的方法来限制被干扰的波动。

通过对煤粉实际真实值和瞬时流量累计的瞬时流量的动态校验及修正，以及对瞬时流量异常波动的移动平均处理技术，最终可以实现对高炉喷煤喷吹量的精确统计。

需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上，所作出的等同替换或者替代，均属于本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (2)

1.一种高炉喷煤量计量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤；

计算喷吹前、装粉结束后，放散完成的罐重值W1，喷吹结束后，放散完后的罐重值为W2，单支管流量计当前罐喷吹结束后的流量累积值W，通过上述计算值得出单罐修正因子r_i，即                                                

；

采用无限逐步逼近法，采取前面多个喷吹数据的赝本，采用n个修正因子，计算其平均值X，

；

用步骤2中的平均修正因子x去修正流量计检测值Q，

，其中q为单支管流量计修正前的瞬时值；

喷煤量的计算，进行修正因子动态平均加权得到的流量累计值就是实际喷煤量，即。

2.根据权利要求1所述的高炉喷煤量计量方法，其特征在于，所述步骤2中n为大于等于10的自然数。