CN104451004A - 高炉煤粉喷吹量精细控制方法 - Google Patents

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CN104451004A CN201410202598.2A CN201410202598A CN104451004A CN 104451004 A CN104451004 A CN 104451004A CN 201410202598 A CN201410202598 A CN 201410202598A CN 104451004 A CN104451004 A CN 104451004A
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王崇鹏
苏利利
陈晓刚
陆军
李磊
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Abstract

本发明涉及高炉煤粉喷吹量精细控制方法，包括以下步骤：步骤一：根据炉型尺寸、入炉料批化学成份和重量计算炉内料批队列中每批料的位置、高度和到达风口所需时间；步骤二：确定当前喷吹煤粉的作用料批；步骤三：根据当前喷吹煤粉作用料批的化学成份和重量计算该料批含铁量；步骤四：利用公式Qm=Q*R计算出当前煤粉喷吹量，其中Qm表示煤粉喷吹量，Q表示当前喷吹煤粉作用料批的含铁量，R表示经济煤比；步骤五：判断计算得出的当前煤粉喷吹量是否在喷吹量合理范围内（10-30t/h），如果是则执行当前计算喷吹量，否则执行前次计算喷吹量。本系统依据系统控制最经济喷煤量，达到稳定炉况，长期顺行、降本节支的目的。

Description

高炉煤粉喷吹量精细控制方法
技术领域
本发明属于炼铁高炉操作技术领域，尤其涉及高炉煤粉喷吹量的精细控制。
背景技术
高炉喷吹煤粉是现代高炉冶炼的一次重要技术突破，是缓解焦煤资源短缺矛盾、改善环境、降低生铁成本的有效措施，而煤粉喷吹量也是高炉操作者调剂炉况的重要手段，高炉操作中原燃料条件一定的情况下存在一个经济喷煤量，长期稳定在经济喷煤量下势必会给炉况顺行、降低成本带来益处。
目前，高炉操作者通过配料结构和经验确定一个经济喷吹量，在配料结构不变的情况下，此喷吹量和煤比是合理的，但是在实际生产中，入炉原燃料的实际重量是不断变化的，每一批次实际入炉的原燃料配比与理论配比并不完全一致，这样，煤粉喷吹量不变的情况下，炉内实际煤比必然和经济煤比有出入，势必会引起炉温的异常和炉况的波动，从而要求高炉操作者不断去调整实际高炉喷吹量来平衡这中异常的发生，避免因为原燃料实际入炉配比变化所引起的炉温异常和炉况波动。
但是，高炉操作者的这种弥补方式多以个人经验为基础的,优秀经验丰富的操作者比较普通操作者更能根据炉温基础、炉料变化趋势等快速准确的把握适当的弥补调整时机，操作者的经验积累需要一个很长的学习过程。
发明内容
为了能解决煤粉喷吹量不能随需要及时变化的情况，本发明提供一种高炉煤粉喷吹量精细控制方法，包括以下步骤：
步骤一：根据炉型尺寸、入炉料批化学成份和重量计算炉内料批队列中每批料的位置、高度和到达风口所需时间；
步骤二：确定当前喷吹煤粉的作用料批；
步骤三：根据当前喷吹煤粉作用料批的化学成份和重量计算该料批含铁量；
步骤四：利用公式Qm=Q*R计算出当前煤粉喷吹量，其中Qm表示煤粉喷吹量，Q表示当前喷吹煤粉作用料批的含铁量，R表示经济煤比，根据每次配料变料不同而变化；
步骤五：判断计算得出的当前煤粉喷吹量是否在喷吹量合理范围内（10-30t/h），如果是则执行当前计算喷吹量，否则执行前次计算喷吹量。
其中步骤一的具体计算过程如下：
（1）  采集入炉料批的重量信息，获取每种物料的化学成分和堆密度信息，根据料批重量和密度计算出料批的体积即常压下的体积V，从而得到入炉后体积V入，=s*V，其中s为料批入炉后的压缩率，为经验值；
（2）  实时采集料批入炉后的料线，根据料批体积和料批所处高炉部分的横截面积计算料批的高度，再根据料线计算料批下沿位置；依次对入炉的料批队列进行高度计算，直至风口某料批的下沿大于风口料线；
（3）  根据最近N批料下降的总耗时，计算出炉内料批的小时下降料批数n，得出某料批到达风口所需时间，在实际操作中，通常取N=3。
步骤二的具体计算过程如下：
（1）  利用公式T=V1/V2/n，计算得到煤粉的热滞后时间T，其中，
V1:高炉高温区至风口平面的容积，取炉腰上沿至风口中心线（单位：m3）；
V2:高炉高温区至风口平面料批的平均体积（单位：m3）；
n:每小时下料批数（单位：批/h）；
（2）  根据煤粉热滞后时间T计算高炉内料批到达风口的时间T2，T2=T1+T，T1为当前时刻；
（3）  在高炉队列中找到T2时刻到达风口的料批，该料批即为当前喷吹煤粉所作用的料批。
步骤三具体计算过程是：将料批中每种含铁料的重量乘以其铁元素含量百分比相加后得到该料批含铁量。
入炉压缩率s可修正，方法是：对入炉空焦实际产生效果的时间和系统计算出的空焦到达风口产生效果的时间比对，如果空焦实际产生效果的时间在系统计算的时间之前，说明s取值过大，导致计算的结果滞后于实际炉况，则需要对压缩率适当调小；如果空焦实际产生效果的时间在系统计算的时间之后，说明s取值过小，需要适当调大。
以上计算过程和控制过程均通过计算机和PLC完成。
本发明通过自动采集入炉原燃料的实际重量，通过配料计算，在给出入炉原燃料理论配比和经济煤比的情况下，结合高炉炉型尺寸与结构，对炉内料批的队列进行跟踪，依据系统控制最经济喷煤量，达到稳定炉况，长期顺行、降本节支的目的。
附图说明
图1为本发明高炉煤粉喷吹量计算和控制流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，采集入炉料批的重量信息，从MES系统获取每种物料的化验信息和堆密度信息，根据重量和密度计算出料批的体积。此体积是炉外常压的体积，入炉后的体积计算要乘以假定的入炉压缩率。实时采集料批入炉后的料线，根据实际料线和入炉料批的计算料批入炉后的下沿位置，计算过程中要充分考虑炉型，炉喉部分为圆柱，而炉身部分为圆台，根据圆台及圆柱的体积和上下面积计算其高。依次对入炉的料批进行计算，直至风口某料批的下沿大于风口料线。至此整个炉身仿真的计算结束。
入炉料批到达风口的时间根据入炉时间和炉料下降速度计算，炉料下降速度根据最近三批料下降的总耗时，计算出单批料的下行速度，再根据高炉中需要计算的料批下方到风口的距离计算此料批到达风口的时间。
计算煤粉热滞后时间目的是得到当前喷吹煤粉所作用的炉内料批。由于煤粉在风口区吸热分解,喷吹煤粉初期时的炉缸温度降低,煤粉在风口燃烧,增加了煤气量,煤气浓度提高后改善了矿石的加热和还原,但是要等炉料下降到达炉缸后才能提高炉缸温度,显现出热效果,此过程经过的时间就是煤粉的热滞后时间,计算公式:
T=V1/V2/n；
其中：
V1:高炉高温区至风口平面的容积，取炉腰上沿至风口中心线（单位：m3）；
V2:高炉高温区至风口平面料批的平均体积（单位：m3）；
n:每小时下料批数（单位：批/h）。
得到煤粉的热滞后时间T后，计算高炉内料批到达风口的时间T2，T2=T1+T，T1为当前时刻。在高炉队列中找到T2时刻到达风口的料批，该料批即为当前喷吹煤粉所作用的料批。
将当前喷吹煤粉作用料批中每种含铁料的重量乘以其铁元素含量百分比相加后得到该料批含铁量，利用公式Qm=Q*R计算出当前煤粉喷吹量，其中Qm表示煤粉喷吹量，Q表示当前料批含铁量，R表示经济煤比。
判断当前煤粉喷吹量是否在经济喷吹量范围内（10-30t/h），如果是则执行当前计算的喷吹量，否则执行前次计算喷吹量。
实现以上煤粉喷吹量计算和控制过程系统的整体搭建，包括服务器机柜的安装，服务器的上架安装，客户端的硬件部署安装，服务器与客户端之间局域网的构建，服务器与L1网络的疏通等，其中服务器阵列及其操作系统的安装部署尤为重要，服务器磁盘阵列采用了RAID1+0方式，以提高系统的可靠性和数据的安全性。
系统服务器磁盘阵列卡的建立，系统服务器共6块硬盘，其中2块为系统盘（1和2号插槽2块为系统盘），4块为数据盘（3、4、5、6号插槽为数据盘），采用了可靠性与安全性兼顾的RAID1+0方式。
系统服务器与PLC通讯的建立，系统服务器配置西门子PC-1613网卡（支持冗余）与L1数据采集PLC通讯。
系统客户端安装，系统客户端采用通用PC机，操作系统采用Windows XP Professional，客户端通过直连的方式直接与服务器相连，客户端需要安装ORACLE客户端软件以访问数据库。
系统数据库的建立，系统服务器安装了ORACLE 10g数据库软件，并创建了名字为BFDATA的数据库实例，在此实例中创建相应的用户和数据库表。
    以上是本发明的较佳实施方式，但本发明的保护范围不限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，未经创造性劳动想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围应以权利要求所限定的保护范围为准。

Claims (8)

1.高炉煤粉喷吹量精细控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：根据炉型尺寸、入炉料批化学成份和重量计算炉内料批队列中每批料的位置、高度和到达风口所需时间；
步骤二：确定当前喷吹煤粉的作用料批；
步骤三：根据当前喷吹煤粉作用料批的化学成份和重量计算该料批含铁量；
步骤四：利用公式Qm=Q*R计算出当前煤粉喷吹量，其中Qm表示煤粉喷吹量，Q表示当前喷吹煤粉作用料批的含铁量，R表示经济煤比；
步骤五：判断计算得出的当前煤粉喷吹量是否在喷吹量合理范围内（10-30t/h），如果是则执行当前计算喷吹量，否则执行前次计算喷吹量。
2.如权利要求1所述的高炉煤粉喷吹量精细控制方法，其特征在于，所述步骤一的计算过程如下：
（1）采集入炉料批的重量信息，获取每种物料的化学成份和堆密度信息，根据料批重量和密度计算出料批的体积即常压下的体积V，从而得到入炉后体积V入，=s*V，其中s为料批入炉后的压缩率；
（2）实时采集料批入炉后的料线，根据料批体积和料批所处高炉部分的横截面积计算料批的高度，再根据料线计算料批下沿位置；依次对入炉的料批队列进行高度计算，直至风口某料批的下沿大于风口料线；
（3）根据最近N批料下降的总耗时，计算出炉内料批的小时下降料批数n，得出某料批到达风口所需时间。
3.如权利要求1所述的高炉煤粉喷吹量精细控制方法，其特征在于，所述步骤二的具体过程如下：
（1）利用公式T=V1/V2/n，计算得到煤粉的热滞后时间T，其中，
V1:高炉高温区至风口平面的容积，取炉腰上沿至风口中心线（单位：m3）；
V2:高炉高温区至风口平面料批的平均体积（单位：m3）；
n:每小时下料批数（单位：批/h）；
（2）根据煤粉热滞后时间T计算当前煤粉作用料批到达风口的时间T2，T2=T1+T，T1为当前时刻；
（3）在高炉队列中找到T2时刻到达风口的料批，该料批即为当前喷吹煤粉所作用的料批。
4.如权利要求1所述的高炉煤粉喷吹量精细控制方法，其特征在于，所述步骤三具体过程是：将料批中每种含铁料的重量乘以其铁元素含量百分比相加后得到该料批含铁量。
5.如权利要求1所述的高炉煤粉喷吹量精细控制方法，其特征在于，所述步骤四中的经济煤比R根据每次配料变料不同而变化。
6.如权利要求2所述的高炉煤粉喷吹量精细控制方法，其特征在于，所述步骤（3）中N等于3。
7.如权利要求2所述的高炉煤粉喷吹量精细控制方法，其特征在于，所述入炉压缩率s可修正，方法是：对入炉空焦实际产生效果的时间和系统计算出的空焦到达风口产生效果的时间比对，如果空焦实际产生效果的时间在系统计算的时间之前，说明s取值过大，导致计算的结果滞后于实际炉况，则需要对压缩率适当调小；如果空焦实际产生效果的时间在系统计算的时间之后，说明s取值过小，需要适当调大。
8.如权利要求1~7任一项所述的高炉煤粉喷吹量精细控制方法，其特征在于，通过计算机和PLC实现整个过程的计算和控制。
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