CN107576193B - 一种转底炉生球干燥系统温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转底炉生球干燥系统温度控制方法，属于冶金领域。本发明对生球干燥机各段干燥室温度按照以下公式进行串级计算控制：PTV‑STV＝ΔTV；SV‑PV＝ΔPV；PTV为各段干燥室的实际出口温度；STV为各段干燥室的设定出口温度；ΔTV为各段干燥室温度设定与反馈偏差；SV为各段干燥室上引风机的风门开度设定，PV为各段干燥室上引风机的实际风门开度，ΔPV为各段干燥室上引风机的风门开度设定与反馈偏差。本发明对各段干燥室采用温度模糊控制串级控制技术，克服目前转底炉生球干燥机温度控制不稳定、影响干燥效果的不足，有效解决了生球干燥过程中生球质量、水分平衡、料量波动的问题，保障了生产稳定性，并有效提高生球质量。

Description

一种转底炉生球干燥系统温度控制方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，更具体地说，涉及一种转底炉生球干燥系统温度控制方法。

背景技术

转底炉工艺目前在行业内应用广泛，转底炉直接还原技术是原料经配料、混料、制球和干燥后的含碳球团加入到具有环形炉膛和可转动的炉底的转底炉中，在炉膛温度下随着炉底旋转一周的过程中，球团被碳还原。其中原配料区域物料种类较多，主要原料包括高炉瓦斯泥、转炉OG泥、炉前灰、槽下灰、烧结机头灰、转炉二次灰、膨润土、及外运来的各种除尘灰等，进入配料仓进行配比后至润磨造球，造出合格生球。合格生球的含水率为10％-11％，而经过生球干燥系统后，应保证生球水份在1％以下。但目前的干燥系统温度控制方法使得实践生产中生球烘干过程中存在一系列问题，具体如下。

如图1所示为现有技术中常用的生球干燥炉的结构示意图，生球在输球网带1上形成料面并进入干燥炉，干燥炉分为7段干燥室2，每段干燥室2均设有一个热风进口、一个温度检测点和一个出风口，每个热风进口上都设有一个引风机3和一个风门，每个出风口上也均设有一个出风环路和一个温度检测点。出风环路用来将一部分出风引入热风进口，从而减小炉内温度波动。烘干热源来自于烟气炉4燃烧焦炉煤气产生的热废气，热废气分7个干燥室2透过料面，透过料面的废气分两部分，一部分由各室引风机3吸引，再次用于烘干生球，另一部分由废气系统除尘风机吸引，经布袋除尘后排入大气。对各段干燥室2的温度控制是通过对风门开度的控制来实现的。

生球经过烘干后含水量在1％以下，常规的温度控制方法中，在料量变化时，温度波动较大，七段引风机3风门调节频繁，造成炉内负压波动，同时引风机3风门开始调节炉内负压，烟气炉4温度急剧上升和下降，烟气炉4温度控制调节阀开始调节，温度控制子母调节阀位在0-100％来回调节，影响到入口压力开始波动，稀释风机调节阀对热风总管入口压力进行调节，各工艺参数互相影响，对生产的稳定造成极大隐患，导致生球在干燥过程中，由于温度控制异常，容易造成生球爆裂，情况恶劣时返料仓5内的返料量达到50％以上，返料增加后回润磨机继续造球，返料水份在1％以下成粉末状，现场环境恶劣，二次污染严重。加入正常配料后对配料后水份影响极大，频繁调节配料水份，对生产造成极大影响，产生恶性循环，设备负荷增大，产量减少，能耗增加，环境污染，对操作人员增加极大的工作量。因此，如何有效改善干燥机的温度控制系统，提高生球干燥质量是行业内始终在追求的目标。

经检索，关于转底炉的干燥工艺已有专利公开，如中国专利申请号：2012103454115，申请日：2012年9月17日，发明创造名称为：一种转底炉褐煤干燥方法及其装置，该申请案公开了一种转底炉褐煤干燥方法及其装置，该方法包括：褐煤干燥热源采用过热蒸气和高温烟气，干燥装置采用以转底炉为核心的设备，被干燥的褐煤经反射板布料器均匀布置在转底炉炉底上。在炉底转动过程中，翻料机构翻动褐煤层。褐煤通过热交换，获得热量，进行干燥；该装置包括：装料系统、进料口、转动炉底、炉墙、炉顶、高温烟气和过热蒸汽入口、翻料和烟气喷吹系统、废气排出口、炉底驱动系统、炉底支撑辊、炉底定心辊、出料口和出料系统，其中翻料和烟气喷吹系统包括固定梁、调整机构、犁形翻料板和高温烟气喷口。采用该申请案可以直接干燥粒径范围很大的褐煤，实现褐煤规模化干燥生产，但该申请案的干燥方法仍然可能出现温度波动不稳定、影响球团干燥质量的问题，仍可以继续优化。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中转底炉生球干燥机温度控制不稳定、影响干燥效果的不足，提供了一种转底炉生球干燥系统温度控制方法，结合实践生产，对各段干燥室采用温度模糊控制串级控制技术，有效解决生球干燥过程中生球质量、水分平衡、料量波动的问题，保障了生产稳定性，并有效提高生球质量，提高生产作业率，同步降低了环境污染。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种转底炉生球干燥系统温度控制方法，该干燥系统包括多段干燥室，对各段干燥室温度按照以下公式进行串级计算控制：

PTV-STV＝ΔTV；

SV-PV＝ΔPV；

其中PTV为各段干燥室的实际出口温度；STV为各段干燥室的设定出口温度；ΔTV为各段干燥室温度设定与反馈偏差；SV为各段干燥室上引风机的风门开度设定，PV为各段干燥室上引风机的实际风门开度，ΔPV为各段干燥室上引风机的风门开度设定与反馈偏差；

当ΔTV＜-10℃时，NB1置1；当-10℃＜ΔTV＜-5℃时，NS1置1；当-5℃＜ΔTV＜5℃时，O1置1；当5℃＜ΔTV＜10℃时，PS1置1；当ΔTV＞10℃时，PB1置1；

当ΔPV＜-2％时，NB2置1；当-2％＜ΔPV＜-1％时，NS2置1；当-1％＜ΔPV＜1％时，O2置1；当1％＜ΔPV＜2％时，PS2置1；当ΔPV＞2％，PB2置1；

根据NB1、NS1、O1、PS1、PB1、NB2、NS2、O2、PS2和PB2的取值确定引风机的风门开度。

更进一步地，当NB1置1，NB2或NS2置1时，各段干燥室上引风机的风门开度输出增加3～3.5％。

更进一步地，当NB1、O2同时置1时，各段干燥室上引风机的风门开度输出增加2～2.5％。

更进一步地，当NS1、NS2同时置1时，各段干燥室上引风机的风门开度输出增加1～1.5％。

更进一步地，当PS1置1，PB2或PS2置1时，各段干燥室上引风机的风门开度输出减少1～1.5％。

更进一步地，当PB1置1，PB2或PS2同时置1时，各段干燥室上引风机的风门开度输出减少2～2.5％。

更进一步地，当PB1、O2同时置1时，各段干燥室上引风机的风门开度输出减少3～3.5％。

更进一步地，该干燥系统包括7段干燥室，沿生球的传输方向，7段干燥室的温度分别为100～110℃、120～130℃、135～145℃、155～165℃、165～175℃、175～185℃、180～190℃。

更进一步地，进入干燥室内的热风流量为37000-37700Nm³/h。

更进一步地，各段干燥室内输球网带上的布料厚度为150-200mm。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种转底炉生球干燥系统温度控制方法，对七段引风机的风门采用温度串级参与调节，回馈至目标温度后模糊控制调节，减少了温度的大范围波动，同时也使得炉内负压、烟气炉温度的调节趋于稳定，保障了生球干燥质量，保障了生产稳定性，且解决了生球质量、水分平衡、料量波动等一系列问题，提高生产作业率，降低了环境污染，企业效益得到明显提高。

(2)本发明的一种转底炉生球干燥系统温度控制方法，采用各种方式协同配合，共同控制保障各控制目标的稳定，减少控制目标的大幅波动对其他控制目标的互相影响，控制手段的模式多样化，成功稳定了干燥工艺参数，保障了生产稳定性。

(3)本发明的一种转底炉生球干燥系统温度控制方法，能有效提高生球产量，减少返料量，并同步减少煤气、水、电、等动力介质消耗，有效降低了生产成本。

附图说明

图1为现有技术中的转底炉生球干燥炉的结构示意图。

示意图中的标号说明：1、输球网带；2、干燥室；3、引风机；4、烟气炉；5、返料仓。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

如图1所示为现有技术中常用的转底炉干燥炉的结构示意图，包括7段干燥室2，而现有的生球干燥系统工艺存在诸多问题，制约着整个生产工艺，现有温度控制设计理念单一，七段温度控制中，单个风机风门控制目标温度，由于周围对控制温度的影响因素较多，导致单个PID温度控制调节技术不适应生产要求，超出控制范围后，造成极大连锁效应，影响到整个系统的稳定控制。

本发明的干燥系统与常用干燥炉的结构并无明显差异，但本发明的一种转底炉生球干燥系统温度控制方法，对干燥过程中涉及温度控制的每一层面均进行了突破性地研究，该干燥系统中共设有7段干燥室2，进入输球网带1上的生球均为粒度在8-16mm的合格生球，烟气炉4用于为每段干燥室2内提供烘干热风，其中烟气炉4燃烧焦炉煤气，空气从进风口输入烟气炉4并与焦炉煤气混合充分燃烧形成热风，烟气炉4热风出口处有一个温度检测点和一个压力检测点；热风经热风总管进入各段干燥室2内，热风总管上还设有稀释风机，用于调整热风总管的稳定性；本发明的温度控制方法在采用温度模糊控制串级控制技术控制每段干燥室2上的风门开度的同时，辅助以对生球传输、烘干热风源等的控制实现最终优良的干燥效果。具体地，对提供热源的烟气炉4进行多方改造，进入的焦炉煤气压力为3-6KPa，压力低于2.5KPa时则焦炉煤气快切阀自动关闭；焦炉煤气流量则为1000-1300Nm³/h；烟气炉4内进入的空气与煤气比例则为1：(0.7-0.8)，烟气炉4内炉膛负压达到-200Pa；烟气炉4最终的出风温度为300-450℃，进入干燥室2内的热风流量为37000-37700Nm³/h；干燥室2内输球网带1上的料面厚度为150-200mm，输球网带1的速度为38-48Hz；烟气炉4提供的热风由下往上穿透料面进行充分干燥，干燥室2上引风机3的负压为-320Pa，并对7段干燥室2的温度采用分区域设计。

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

本实施例的一种转底炉生球干燥系统温度控制方法，烟气炉4进入的焦炉煤气压力为3KPa；焦炉煤气流量则为1000Nm³/h；烟气炉4内的空燃比为1：0.7；烟气炉4最终的出风温度为300℃，进入干燥室2内的热风流量为37000Nm³/h；干燥室2内输球网带1上的料面厚度为150mm，输球网带1的速度为38Hz。

本实施例中对7段干燥室2的温度采用分区域间断性设计，具体地，沿生球的传输方向，7段干燥室2的温度分别为105℃、125℃、140℃、160℃、170℃、180℃、185℃，对生球进行逐级有效干燥，既保障了干燥后的生球水分能将至1％以下，更能有效避免生球破裂、返料仓5内返料严重的问题。

需要说明的是，干燥室2上每个引风机3的风门开度对于干燥温度的控制尤为重要，当干燥室2温度低于设定值时，增大风门开度，提高热风的补充量；温度高于设定值时，则减小风门开度，而如何稳定合理地根据现场生产环境调节该风门开度大小则是难题。本实施例针对7段干燥室2，设计七个温度模糊控制程序块，分别调节七段引风机3的风门开度，最终控制生球干燥的七段出口温度，七段温度控制串级调节控制目标，即引风机3的风门控制采用温度串级参与调节模式，回馈至目标温度后进行模糊控制调节，增加温度控制的稳定性，减少温度大范围波动。具体地，对各段干燥室2温度按照以下公式进行串级计算控制：

PTV-STV＝ΔTV；

SV-PV＝ΔPV；

其中PTV为各段干燥室2的实际出口温度；STV为各段干燥室2的设定出口温度；ΔTV为各段干燥室2温度设定与反馈偏差；SV为各段干燥室2上引风机3的风门开度设定，使用温度控制输出，公式计算时SV取前次阀门反馈传值；PV为各段干燥室2上引风机3的实际风门开度，ΔPV为各段干燥室2上引风机3的风门开度设定与反馈偏差；

当ΔTV＜-10℃时，NB1置1；当-10℃＜ΔTV＜-5℃时，NS1置1；当-5℃＜ΔTV＜5℃时，O1置1；当5℃＜ΔTV＜10℃时，PS1置1；当ΔTV＞10℃时，PB1置1；

当ΔPV＜-2％时，NB2置1；当-2％＜ΔPV＜-1％时，NS2置1；当-1％＜ΔPV＜1％时，O2置1；当1％＜ΔPV＜2％时，PS2置1；当ΔPV＞2％，PB2置1；

根据NB1、NS1、O1、PS1、PB1、NB2、NS2、O2、PS2和PB2的取值确定引风机3的风门开度。

具体地，当NB1置1，NB2或NS2置1时，各段干燥室2上引风机3的风门开度输出增加3～3.5％；当NB1、O2同时置1时，各段干燥室2上引风机3的风门开度输出增加2～2.5％；当NS1、NS2同时置1时，各段干燥室2上引风机3的风门开度输出增加1～1.5％；当PS1置1，PB2或PS2置1时，各段干燥室2上引风机3的风门开度输出减少1～1.5％；当PB1置1，PB2或PS2同时置1时，各段干燥室2上引风机3的风门开度输出减少2～2.5％；当PB1、O2同时置1时，各段干燥室2上引风机3的风门开度输出减少3～3.5％；

当O1单独置1时，各段干燥室2上引风机3的风门开度输出不变；当NS1置1，O2、或PB2或PS2置1时，各段干燥室2上引风机3的风门开度输出不变；当NB1置1，PB2或PS2置1时，各段干燥室2上引风机3的风门开度输出不变；当NB2或NS2置1时，各段干燥室2上引风机3的风门开度输出不变；当PS1置1，NB2或O2或NS2、置1时，各段干燥室2上引风机3的风门开度输出不变。

具体规则表如下：

O1

NB1

NB2

O2

NS1

NS2

PS1

PB2

PS2

PB1

MV

×

1

1

×

×

1

×

×

×

×

3～3.5％

×

1

×

1

×

×

×

×

×

×

2～2.5％

×

×

×

×

1

1

×

×

×

×

1～1.5％

×

×

×

×

×

×

1

1

1

×

-1.5～-1％

×

×

×

×

×

×

×

1

1

1

-2.5～-2％

×

×

×

1

×

×

×

×

×

1

-3.5～-3％

1

×

×

×

×

×

×

×

×

×

0％

×

×

×

1

1

×

×

1

1

×

0％

×

1

×

×

×

×

×

1

1

×

0％

×

×

1

×

×

1

×

×

×

×

0％

×

×

1

1

×

1

1

×

×

×

0％

本实施例的转底炉生球干燥系统温度控制方法，对七段引风机3的风门采用温度串级参与调节，回馈至目标温度后模糊控制调节，减少了温度的大范围波动；同步对热风总管上稀释风机风门控制采用七段风门阀位和平均技术方式调节，增强热风总管负压的稳定性，避免对热风总管风温的影响，保障了温度调节的可控性；对除尘风机的风门控制则采用PID控制调节模式，有效控制干燥系统炉内负压等。本实施例采用各种方式协同配合，共同控制保障各控制目标的稳定，减少控制目标的大幅波动对其他控制目标的互相影响，控制手段的模式多样化，成功稳定了干燥工艺参数，保障了生球干燥质量，保障了生产稳定性。生产实践中转底炉生球干燥量约500吨/天，将本实施例的温度控制方法投入实践验证后，提高生球产量约50吨/天，减少返料量10％约50吨/天，多回收蒸汽5吨/天，有效提高了产量且减少煤气、水、电、等动力介质消耗，合计节约成本约200万元/年，且解决了生球质量、水分平衡、料量波动等一系列问题，提高生产作业率，降低了环境污染，企业效益得到明显提高。

实施例2

本实施例的一种转底炉生球干燥系统温度控制方法，基本同实施例1，所不同的是，本实施例中烟气炉4进入的焦炉煤气压力为6KPa；焦炉煤气流量为1300Nm³/h；烟气炉4内的空燃比为1：0.8；烟气炉4最终的出风温度为450℃，进入干燥室2内的热风流量为37700Nm³/h；干燥室2内输球网带1上的料面厚度为200mm，输球网带1的速度为48Hz。

沿生球的传输方向，7段干燥室2的温度分别为100℃、120℃、135℃、155℃、165℃、175℃、180℃。

实施例3

本实施例的一种转底炉生球干燥系统温度控制方法，基本同实施例1，所不同的是，本实施例中烟气炉4进入的焦炉煤气压力为5KPa；焦炉煤气流量为1200Nm³/h；烟气炉4最终的出风温度为380℃，进入干燥室2内的热风流量为37500Nm³/h；干燥室2内输球网带1上的料面厚度为180mm，输球网带1的速度为42Hz。

沿生球的传输方向，7段干燥室2的温度分别为110℃、130℃、145℃、165℃、175℃、185℃、190℃。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种转底炉生球干燥系统温度控制方法，其特征在于：该干燥系统包括多段干燥室(2)，对各段干燥室(2)温度按照以下公式进行串级计算控制：

PTV-STV＝ΔTV；

SV-PV＝ΔPV；

其中PTV为各段干燥室(2)的实际出口温度；STV为各段干燥室(2)的设定出口温度；ΔTV为各段干燥室(2)温度设定与反馈偏差；SV为各段干燥室(2)上引风机(3)的风门开度设定，PV为各段干燥室(2)上引风机(3)的实际风门开度，ΔPV为各段干燥室(2)上引风机(3)的风门开度设定与反馈偏差；

当ΔTV＜-10℃时，NB1置1；当-10℃＜ΔTV＜-5℃时，NS1置1；当-5℃＜ΔTV＜5℃时，O1置1；当5℃＜ΔTV＜10℃时，PS1置1；当ΔTV＞10℃时，PB1置1；

当ΔPV＜-2％时，NB2置1；当-2％＜ΔPV＜-1％时，NS2置1；当-1％＜ΔPV＜1％时，O2置1；当1％＜ΔPV＜2％时，PS2置1；当ΔPV＞2％，PB2置1；

根据NB1、NS1、O1、PS1、PB1、NB2、NS2、O2、PS2和PB2的取值确定引风机(3)的风门开度。

2.根据权利要求1所述的一种转底炉生球干燥系统温度控制方法，其特征在于：当NB1、O2同时置1时，各段干燥室(2)上引风机(3)的风门开度输出增加2～2.5％。

3.根据权利要求1所述的一种转底炉生球干燥系统温度控制方法，其特征在于：当NS1、NS2同时置1时，各段干燥室(2)上引风机(3)的风门开度输出增加1～1.5％。

4.根据权利要求1所述的一种转底炉生球干燥系统温度控制方法，其特征在于：当PB1、O2同时置1时，各段干燥室(2)上引风机(3)的风门开度输出减少3～3.5％。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种转底炉生球干燥系统温度控制方法，其特征在于：该干燥系统包括7段干燥室(2)，沿生球的传输方向，7段干燥室(2)的温度分别为100～110℃、120～130℃、135～145℃、155～165℃、165～175℃、175～185℃、180～190℃。

6.根据权利要求1～4任一项所述的一种转底炉生球干燥系统温度控制方法，其特征在于：进入干燥室(2)内的热风流量为37000-37700Nm³/h。

7.根据权利要求1～4任一项所述的一种转底炉生球干燥系统温度控制方法，其特征在于：各段干燥室(2)内输球网带(1)上的布料厚度为150-200mm。

Images