CN104451011A - 高炉实时料线计算方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高炉实时料线计算方法，包括以下步骤：计算风口带氧气量o；计算风口带燃烧所需的干焦炭重量V；计算炉内料批下降高度C；计算新入炉料批高度P；计算最新料线X。本发明还涉及用以上方法计算高炉实时料线的装置，包括采集不同数据的传感器、PLC控制器、数据分析服务器和显示器。本发明依据高炉冶炼的碳素平衡，结合高炉操作风量、原燃料结构等信息计算出高炉炉内的料面高度位置，有效的解决高炉生产时炉顶探尺故障引起的休风问题，有效的解决了高炉生产时炉顶探尺故障引起的休风问题，给高炉长期稳定顺行，节约成本提供了保障。

Description

高炉实时料线计算方法和装置
技术领域
本发明涉及高炉操作技术领域，特别是高炉炉内料面位置检测领域。
背景技术
高炉正常生产中，有时候会出现高炉炉顶探尺故障的情况，这种情况的出现导致高炉操作变得举步维艰，一般操作者大都选择休风停产，待炉顶探尺故障恢复后继续生产，而休风复风过程势必对高炉炉况造成影响，从而影响高炉生产成本。
发明内容
为了能解决高炉炉顶探尺故障休风引起的炉况波动，本发明提供一种高炉实时料线计算方法以及基于该方法计算高炉实时料线的装置，依据高炉冶炼的碳素平衡，结合高炉操作风量、原燃料结构等信息计算出高炉炉内的料面高度位置，有效的解决高炉生产时炉顶探尺故障引起的休风问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：高炉实时料线计算方法，其特征在于，包括以下步骤，
步骤一：计算风口带氧气量o；
步骤二：计算风口带燃烧所需的干焦炭重量V；
步骤三：计算炉内料批下降高度C＝f*V/F，其中f为单批料在高炉内的厚度，F为单批料中干焦炭的重量；
步骤四：计算新入炉料批高度P：P＝K/(π*n2)，其中K为新料批的体积，n为炉腰处的半径；
步骤五：计算最新料线X：X＝X1+C-P，其中X1为前次料线高度。
其中步骤一包括以下几个过程：
(1)根据公式o1＝L*q/1000/36*32计算鼓风中湿份分解氧量o1，其中L为每分钟鼓入高炉内的风量，单位m3/min，q为大气中水分含量，单位g/m3；
(2)根据公式o2＝(L-U/60)*a计算冷风中含氧量o2，其中U为鼓入高炉内大气的富氧量，单位m3/h，a为氧气在空气中的含量百分比，一般取0.3。
(3)计算风口带总氧气量o＝o1+o2+o3，o3为富氧中的含氧量。
步骤二包括：
(1)根据化学方程式2C+O2＝2CO，计算风口带燃烧所需的炭量V1；
(2)计算风口煤粉供炭量V2＝H*p，其中H为小时喷煤量，单位kg/h，p为喷吹煤粉中的碳含量；
(3)计算风口带燃烧所需的干焦炭重量V＝V1-V2。
一种利用本发明高炉实时料线计算方法计算高炉实时料线的装置，包括料批重量传感器、鼓风送风量传感器、煤粉喷吹量传感器、PLC控制器、数据处理服务器和显示器，其中，所述料批重量传感器、所述鼓风送风量传感器和所述煤粉喷吹量传感器均与所述PLC控制器的输入端相连，所述PLC控制器的输出端与所述数据处理服务器的输入端通过交换机相连，所述数据处理服务器的输出端与所述显示器相连。
根据传感器多少，PLC控制器可为一个或多个。
本发明有效的解决了高炉生产时炉顶探尺故障引起的休风问题，给高炉长期稳定顺行，节约成本提供了保障。
附图说明
图1本发明计算高炉实时料线装置的原理图。
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。
实时料线每分钟计算一次,计算的依据原理是高炉内的碳元素平衡,高炉内碳元素的来源分为两类，一是高炉炉顶加入的焦炭，二是高炉风口喷吹的煤粉，并且碳元素的消耗即气化反应均是在高炉风口带高温区进行的，冶金原理认为高炉高温区碳元素不完全燃烧反应时，碳元素是充足过剩的，反应消耗的碳元素量取决于高炉高温区的氧量，也就是说能提供多少氧元素就能消耗多少碳元素，我们首先计算出每分钟提供氧元素的量，氧元素的量有三部分组成，分别是高炉鼓风中的大气含氧量、鼓风中水份分解产生的氧量和高炉富氧提供的氧量。再根据氧元素的量计算出需要碳元素的总量，而每分钟喷吹煤粉提供的碳元素的量是已知的，从而可以得到每分钟高炉高温区消耗的焦炭量，再根据每批原燃料中焦炭的比例，即可得到分钟消耗原燃料的总量，而原燃料的密度已知，则可以得到分钟消耗原燃料的体积，结合高炉炉型尺寸，即能计算出该体积在高炉炉内所占的高度，即高炉内每分钟炉料的下降高度。下面是高炉实时料线的计算步骤：
Step1:根据公式o1＝L*q/1000/36*32计算鼓风中湿份分解氧量o1，其中L为每分钟鼓入高炉内的风量，单位m3/min，q为大气中水分含量，单位g/m3；
Step2:根据公式o2＝(L-U/60)*a计算冷风中含氧量o2，其中U为鼓入高炉内大气的富氧量，单位m3/h，a为氧气在空气中的含量百分比，取0.3；
Step3:富氧提供的氧量o3只和富氧量U有关，富氧提供的氧量o3＝U/60/22.4*32；
Step4:计算风口带总氧气量o＝o1+o2+o3；
Step5:根据化学方程式2C+O2＝2CO，计算风口带燃烧所需的炭量V1＝24*o/32；
Step6:计算风口煤粉供炭量V2＝H*p，其中H为小时喷煤量，单位kg/h，p为喷吹煤粉中的碳含量比重；
Step7:计算风口带燃烧所需的干焦炭重量V＝V1-V2；
Step8:批料入炉后高度f的计算，f＝B/(πr2)，其中B为单批料入炉后的体积，r为炉腰处的半径；
Step9：计算炉内料批下降高度C＝f*V/F，F为单批料中干焦炭的重量；
Step10:最新入炉批料高度P的计算，P为从上次计算到本次计算之间入炉的批料所占高度，如果本次计算时间间隔没有新的入炉原燃料在，则P为零，如果本次计算时间间隔中间有新的料批入炉，则P＝K/(πr2)，其中K为新的料批入炉后的体积；
Step11：计算最新料线X：X＝X1+C-P，其中X1为前次料线高度。
硬件方面如图1所示，在合适位置放置料批重量传感器、鼓风送风量传感器、煤粉喷吹量传感器，各传感器收集的数据传给PLC控制器，根据传感器的多少，PLC可以是一个或多个，数据分析服务器从PLC控制器采集数据并对这些数据进行分析计算，按照上述步骤得到高炉炉内的实时料面高度即料线，料线通过显示器以图画方式直观的展现。
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 (6)

1.高炉实时料线计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：计算风口带氧气量o；
步骤二：计算风口带燃烧所需的干焦炭重量V；
步骤三：计算炉内料批下降高度C＝f*V/F，其中f为单批料在高炉内的厚度，F为单批料中干焦炭的重量；
步骤四：计算新入炉料批高度P：P＝K/(π*n2)，其中K为新料批的体积，n为炉腰处的半径；
步骤五：计算最新料线X：X＝X1+C-P，其中X1为前次料线高度。
2.根据权利要求1所述的高炉实时料线计算方法，其特征在于，所述步骤一包括：
(1)根据公式o1＝L*q/1000/36*32计算鼓风中湿份分解氧量o1，其中L为每分钟鼓入高炉内的风量，单位m3/min，q为大气中水分含量，单位g/m3；
(2)根据公式o2＝(L-U/60)*a计算冷风中含氧量o2，其中U为鼓入高炉内大气的富氧量，单位m3/h，a为氧气在空气中的含量百分比；
(3)计算风口带总氧气量o＝o1+o2+o3，o3为富氧中的含氧量。
3.根据权利要求2所述的高炉实时料线计算方法，其特征在于，所述步骤(2)中a为常数0.3。
4.权利要求1所述的高炉实时料线计算方法，其特征在于，所述步骤二包括：
(1)根据化学方程式2C+O2＝2CO，计算风口带燃烧所需的炭量V1；
(2)计算风口煤粉供炭量V2＝H*p，其中H为小时喷煤量，单位kg/h，p为喷吹煤粉中的碳含量；
(3)计算风口带燃烧所需的干焦炭重量V＝V1-V2。
5.基于权利要求1所述的高炉实时料线计算方法计算高炉实时料线的装置，其特征在于：包括料批重量传感器、鼓风送风量传感器、煤粉喷吹量传感器、PLC控制器、数据处理服务器和显示器，其中，所述料批重量传感器、所述鼓风送风量传感器和所述煤粉喷吹量传感器均与所述PLC控制器的输入端相连，所述PLC控制器的输出端与所述数据处理服务器的输入端通过交换机相连，所述数据处理服务器的输出端与所述显示器相连。
6.根据权利要求5所述的计算高炉实时料线的装置，其特征在于：所述PLC控制器为一个或多个。
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