CN110966872B - 一种基于换热器状态的套筒窑煤气流量微调方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于换热器状态的套筒窑煤气流量微调方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：驱动空气通过热交换器，对驱动空气进行预热；步骤2：驱动空气温度检测装置测量驱动空气的温度；步骤3：煤气流量调节系数计算模块计算煤气流量调节参数K1、K2；步骤4：煤气流量调节模块根据K1、K2值对上、下燃烧室煤气流量进行调节，通过PLC对流量进行调节；步骤5：等待时间ΔT，转步骤1，继续进行上述步骤的循环。该方法通过人工在上位机设定相关控制参数，由PLC控制系统进行运算和控制，从而实现环形套筒窑中调节装置根据实际情况得到自动调节的方法。

Description

一种基于换热器状态的套筒窑煤气流量微调方法
技术领域
本发明涉及一种微调方法，具体涉及一种基于换热器状态的套筒窑煤气流量微调方法，属于冶金炉窑控制技术领域。
背景技术
目前，国内外先进的活性石灰竖窑主要为套筒窑、弗卡斯窑、麦尔兹窑等，环形套筒窑具有环保、安全、节能、产品质量好、设备作业率高等优点。套筒窑所用能源燃料主要是固体燃料和气体燃料，在冶金企业中主要使用高炉、转炉和焦炉的煤气副产品。套筒窑换热器是利用从上内筒进入换热器的高温废气将热量置换给驱动空气，从而提高驱动空气的温度和压力，利用喷射器的作用形成更强的引射力，达到废气余热利用的效果。由于石灰石中含有K2O、CaSO4、K2CO3、KCl等挥发温度较低的有害成分，由于环形套筒窑的特殊工艺，进入窑顶的废气在完成石灰石的预热后温度降低，这样K2O、KCl等就发生凝结而粘附到石灰石的表面，然后又随着窑内石灰石料流一起下降到窑内下部高温区,受到高温的作用又产生挥发，这样K2O、KCl等有害物质在窑内就形成循环富集。而通过上内筒进入换热器的高温废气，与驱动空气换热的换热器内管接触后，由于温度的急剧降低，有害挥发性物质就会凝结，粘结在换热管内壁上。目前有的炉窑窑龄较长，生产任务紧，无法停窑处理。这样换热管结垢，导致换热管的换热效果不好，引起驱动空气温度和压力偏低，无法到达正常生产的工艺要求，影响窑内并流带热气流的传输，对石灰产量和质量造成了很大的影响。常用的处理方法是采取压缩空气脉冲喷吹进行换热管的清理或者更换新的空气换热器，其中压缩空气脉冲喷吹使用效果不佳，而更换换热器必须要停窑进行处理。所以，为了将空气换热器异常对石灰质量的影响降低到最低，有针对性地发明一种套筒窑换热器异常状态时煤气流量微调技术。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于换热器状态的套筒窑煤气流量微调方法，该方法通过人工在上位机设定相关控制参数，由PLC控制系统进行运算和控制，从而实现环形套筒窑中调节装置根据实际情况得到自动调节的方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于换热器状态的套筒窑煤气流量微调系统，其特征在于，微调系统包括：热交换器、驱动空气温度检测装置、煤气流量调节系数计算模块和煤气流量调节模块；
所述热交换器：用于将废气的热量交换给驱动空气；
所述驱动空气温度检测装置：用于实时测量驱动空气的温度；
所述煤气流量调节系数计算模块：用于根据驱动空气的温度以及石灰的目标活性度，来计算煤气流量的调节系数；
所述煤气流量调节模块：根据煤气流量调节系数计算模块计算的煤气流量调节系数，通过PLC来调节煤气的流量。
一种基于换热器状态的套筒窑煤气流量微调方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：驱动空气通过热交换器，对驱动空气进行预热；
步骤2：驱动空气温度检测装置测量驱动空气的温度；
步骤3：煤气流量调节系数计算模块计算煤气流量调节参数K1、K2；
步骤4：煤气流量调节模块根据K1、K2值对上、下燃烧室煤气流量进行调节，通过PLC对流量进行调节；
步骤5：等待时间ΔT，转步骤1，继续进行上述步骤的循环。
作为本发明的一种改进，所述步骤3中煤气流量调节参数K1、K2的计算方法如下：
驱动空气温度系数k1的计算公式：
K1＝α*(t标-t)/t标+1；
计算公式中参数说明如下：
t标：正常预热后驱动空气的范围，一般为380-450℃，不同的炉窑温度不一致，梅钢1#石灰窑t标取值420℃，2#石灰窑t标取值418℃，3#石灰窑t标取值423℃；
t：换热器预热后驱动空气的实测温度，℃；
α：调节系数，取值范围在(0.08-0.14)
成品活性度系数k2的计算公式：
①当k1≤1.02时，k2＝1；
②当1.02<k1≤1.05，
Figure BDA0001819165120000021
当石灰活性度ω≤300时；
k2＝1+α11，α11取值(0.07、0.09)；
Figure BDA0001819165120000022
当石灰活性度300<ω≤330时
k2＝1+α12，α12取值(0.04、0.06)；
Figure BDA0001819165120000023
当石灰活性度330<ω≤360时
k2＝1+α13，α13取值(0.01、0.03)；
Figure BDA0001819165120000031
当石灰活性度360<ω≤380时
k2＝1+α14，α14取值(0)；
Figure BDA0001819165120000032
当石灰活性度ω＞380时
k2＝1+α15，α15取值(-0.03、-0.01)。
③当1.05<k1≤1.08时；
Figure BDA0001819165120000033
当石灰活性度ω≤300时；
k2＝1+α11，α11取值(0.07、0.1)；
Figure BDA0001819165120000034
当石灰活性度300<ω≤330时；
k2＝1+α12，α12取值(0.05、0.07)；
Figure BDA0001819165120000035
当石灰活性度330<ω≤360时；
k2＝1+α13，α13取值(0.02、0.04)；
Figure BDA0001819165120000036
当石灰活性度360<ω≤380时；
k2＝1+α14，α14取值(0)；
Figure BDA0001819165120000037
当石灰活性度ω＞380时；
k2＝1+α15，α15取值(-0.02、0)。
作为本发明的一种改进，所述步骤4中煤气流量调节模块根据K1、K2值对煤气流量进行调节如下：
Figure BDA0001819165120000038
上燃烧室的煤气流量计算公式：
F上＝F上设定×k1×k2
其中：
F上：上燃烧室煤气流量；
F上设定：由模型计算或人工设定的上燃烧室煤气流量值；
Figure BDA0001819165120000039
下燃烧室的煤气流量计算公式：
F下＝F下设定×k1×k2
其中：
F下：下燃烧室煤气流量；
F下设定：由模型计算或人工设定的下燃烧室煤气流量值。
相对于现有技术，本发明的优点如下：该技术方案提高了产品的质量：石灰质量得到了较大提高，平均活性度由320ml提高至340ml以上，生烧过烧指标较好，酌减率由5.8％降至3.5％；降低了设备成本：空气换热器设备价格为38万元，寿命为4年，使用寿命延长一年则节省费用约9.5万元，折算成吨灰成本为降低0.7元/吨.灰；该方案降低了生产成本：由于采用自动调节煤气流量，减少了煤气的耗量。
附图说明
图1是本发明系统流程示意图。
具体实施方式
为了加强对本发明的理解和认识，下面结合附图和具体实施方式对本发明做出进一步的说明和介绍。
实施例1：参见图1，一种基于换热器状态的套筒窑煤气流量微调系统，微调系统包括：热交换器、驱动空气温度检测装置、煤气流量调节系数计算模块和煤气流量调节模块；
所述热交换器：用于将废气的热量交换给驱动空气；
所述驱动空气温度检测装置：用于实时测量驱动空气的温度；
所述煤气流量调节系数计算模块：用于根据驱动空气的温度以及石灰的目标活性度，来计算煤气流量的调节系数；
所述煤气流量调节模块：根据煤气流量调节系数计算模块计算的煤气流量调节系数，通过PLC来调节煤气的流量。
实施例2：参见图1，一种基于换热器状态的套筒窑煤气流量微调方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1：驱动空气通过热交换器，对驱动空气进行预热；
步骤2：驱动空气温度检测装置测量驱动空气的温度；
步骤3：煤气流量调节系数计算模块计算煤气流量调节参数K1、K2；
步骤4：煤气流量调节模块根据K1、K2值对上、下燃烧室煤气流量进行调节，通过PLC对流量进行调节；
步骤5：等待时间ΔT，转步骤1，继续进行上述步骤的循环。
所述步骤3中煤气流量调节参数K1、K2的计算方法如下：
驱动空气温度系数k1的计算公式：
K1＝α*(t标-t)/t标+1；
计算公式中参数说明如下：
t标：正常预热后驱动空气的范围，一般为380-450℃，不同的炉窑温度不一致，梅钢1#石灰窑t标取值420℃，2#石灰窑t标取值418℃，3#石灰窑t标取值423℃；
t：换热器预热后驱动空气的实测温度，℃；
α：调节系数，取值范围在(0.08-0.14)
成品活性度系数k2的计算公式：
①当k1≤1.02时，k2＝1；
②当1.02<k1≤1.05，
Figure BDA0001819165120000051
当石灰活性度ω≤300时；
k2＝1+α11，α11取值(0.07、0.09)；
Figure BDA0001819165120000052
当石灰活性度300<ω≤330时
k2＝1+α12，α12取值(0.04、0.06)；
Figure BDA0001819165120000053
当石灰活性度330<ω≤360时
k2＝1+α13，α13取值(0.01、0.03)；
Figure BDA0001819165120000054
当石灰活性度360<ω≤380时
k2＝1+α14，α14取值(0)；
Figure BDA0001819165120000055
当石灰活性度ω＞380时
k2＝1+α15，α15取值(-0.03、-0.01)。
③当1.05<k1≤1.08时；
Figure BDA0001819165120000056
当石灰活性度ω≤300时；
k2＝1+α11，α11取值(0.07、0.1)；
Figure BDA0001819165120000057
当石灰活性度300<ω≤330时；
k2＝1+α12，α12取值(0.05、0.07)；
Figure BDA0001819165120000058
当石灰活性度330<ω≤360时；
k2＝1+α13，α13取值(0.02、0.04)；
Figure BDA0001819165120000059
当石灰活性度360<ω≤380时；
k2＝1+α14，α14取值(0)；
Figure BDA00018191651200000510
当石灰活性度ω＞380时；
k2＝1+α15，α15取值(-0.02、0)。
所述步骤4中煤气流量调节模块根据K1、K2值对煤气流量进行调节如下：
Figure BDA00018191651200000511
上燃烧室的煤气流量计算公式：
F上＝F上设定×k1×k2
其中：
F上：上燃烧室煤气流量；
F上设定：由模型计算或人工设定的上燃烧室煤气流量值；
Figure BDA0001819165120000061
下燃烧室的煤气流量计算公式：
F下＝F下设定×k1×k2
其中：
F下：下燃烧室煤气流量；
F下设定：由模型计算或人工设定的下燃烧室煤气流量值。
应用实施例1：
试验阶段：以2018年9月20日9:00梅钢1号石灰窑(500T套筒窑)石灰生产为例，设定产量400吨/天，使用燃气为热值1780Kcal/m3的转炉煤气，驱动空气预热后温度为315℃，煤气消耗流量为9400m3/h，成品石灰抽检活性度为324ml。则各参数如下：1、驱动空气温度系数k1的计算公式；
K1＝α*(t标-t)/t标+1
计算公式中参数说明如下：
t标：正常预热后驱动空气的范围，一般为380-450℃，不同的炉窑温度不一致，梅钢1#石灰窑T标取值420℃。
如：t：1#窑换热器预热后驱动空气的实测温度为315℃；
α：调节系数取值0.11
则K1＝α*(t标-t)/t标+1＝1.0275
2、成品活性度系数k2的计算公式：
当1.02<k1≤1.05时，且石灰活性度300<ω≤330时，α12取值0.05，
k2＝1+α12＝1+0.05＝1.05
3、煤气流量调节模块根据K1、K2值对煤气流量进行调节：
Figure BDA0001819165120000062
上燃烧室的煤气流量计算公式：
F上＝F上设定×k1×k2＝F上设定×1.0275×1.05＝1.078875×F上设定
其中F上设定：上燃烧室煤气流量设定值(可以来有人工设定，也可以由模型计算结果设定)；F上为修正后的下燃烧室煤气流量设定值；
Figure BDA0001819165120000071
下燃烧室的煤气流量计算公式：
F下＝F下设定×k1×k2＝F下设定×1.0275×1.05＝1.078875×F下设定
其中F下设定：下燃烧室煤气流量设定值(可以来有人工设定，也可以由模型计算结果设定)；F下为修正后的下燃烧室煤气流量设定值；
应用实施例2：
以2018年9月17日13:00梅钢3号石灰窑(500T套筒窑)石灰生产为例，设定产量430吨/天，使用燃气为热值2340Kcal/m3的高焦混合煤气，驱动空气预热后温度为360℃，煤气消耗流量为7427m3/h，成品石灰抽检活性度为330ml。则各参数如下：
1、驱动空气温度系数k1的计算公式；
K1＝α*(t标-t)/t标+1
计算公式中参数说明如下：
t标：正常预热后驱动空气的范围，一般为380-450℃，不同的炉窑温度不一致，梅钢3#石灰窑T标取值423℃；
t：3#石灰窑换热器预热后驱动空气的实测温度为360℃；
α：调节系数取值为0.12，
则K1＝α*(t标-t)/t标+1＝1.0179
2、成品活性度系数k2的计算公式
当k1＝1.0179≤1.02时，k2＝1；
3、煤气流量调节模块根据K1、K2值对煤气流量进行调节：
Figure BDA0001819165120000072
上燃烧室的煤气流量计算公式：
F上＝F上设定×k1×k2＝F上设定×1.0179×1＝1.0179×F上设定
其中F上设定：上燃烧室煤气流量设定值(可以来有人工设定，也可以由模型计算结果设定)；F上为修正后的下燃烧室煤气流量设定值；
Figure BDA0001819165120000073
下燃烧室的煤气流量计算公式：
F下＝F下设定×k1×k2＝F下设定×1.0179×1＝1.0179×F下设定
其中F下设定：下燃烧室煤气流量设定值(可以来有人工设定，也可以由模型计算结果设定)；F下为修正后的下燃烧室煤气流量设定值。
需要说明的是上述实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述基础上所作出的等同替换或者替代均属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于换热器状态的套筒窑煤气流量微调方法，其中微调系统包括：热交换器、驱动空气温度检测装置、煤气流量调节系数计算模块和煤气流量调节模块；
所述热交换器：用于将废气的热量交换给驱动空气；
所述驱动空气温度检测装置：用于实时测量驱动空气的温度；
所述煤气流量调节系数计算模块：用于根据驱动空气的温度以及石灰的目标活性度，来计算煤气流量的调节系数；
所述煤气流量调节模块：根据煤气流量调节系数计算模块计算的煤气流量调节系数，通过PLC来调节煤气的流量；
其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：驱动空气通过热交换器，对驱动空气进行预热；
步骤2：驱动空气温度检测装置测量驱动空气的温度；
步骤3：煤气流量调节系数计算模块计算煤气流量调节参数K1、K2；
步骤4：煤气流量调节模块根据K1、K2值对上、下燃烧室煤气流量进行调节，通过PLC对流量进行调节；
步骤5：等待时间ΔT，转步骤1，继续进行上述步骤的循环；
所述步骤3中煤气流量调节参数K1、K2的计算方法如下：
驱动空气温度系数k1的计算公式：
K1＝α*(t标-t)/t标+1；
计算公式中参数说明如下：
t标：正常预热后驱动空气的范围，一般为380-450℃，不同的炉窑温度不一致，梅钢1#石灰窑t标取值420℃，2#石灰窑t标取值418℃，3#石灰窑t标取值423℃；
t：换热器预热后驱动空气的实测温度，℃；
α：调节系数，取值范围在(0.08-0.14)
成品活性度系数k2的计算公式：
①当k1≤1.02时，k2＝1；
②当1.02<k1≤1.05，
Figure FDA0003207567350000021
当石灰活性度ω≤300时；
k2＝1+α11，α11取值(0.07、0.09)；
Figure FDA0003207567350000022
当石灰活性度300<ω≤330时
k2＝1+α12，α12取值(0.04、0.06)；
Figure FDA0003207567350000023
当石灰活性度330<ω≤360时
k2＝1+α13，α13取值(0.01、0.03)；
Figure FDA0003207567350000024
当石灰活性度360<ω≤380时
k2＝1+α14，α14取值(0)；
Figure FDA0003207567350000025
当石灰活性度ω＞380时
k2＝1+α15，α15取值(-0.03、-0.01)；
③当1.05<k1≤1.08时；
Figure FDA0003207567350000026
当石灰活性度ω≤300时；
k2＝1+α11，α11取值(0.07、0.1)；
Figure FDA0003207567350000027
当石灰活性度300<ω≤330时；
k2＝1+α12，α12取值(0.05、0.07)；
Figure FDA0003207567350000028
当石灰活性度330<ω≤360时；
k2＝1+α13，α13取值(0.02、0.04)；
Figure FDA0003207567350000029
当石灰活性度360<ω≤380时；
k2＝1+α14，α14取值(0)；
Figure FDA00032075673500000210
当石灰活性度ω＞380时；
k2＝1+α15，α15取值(-0.02、0)。
2.根据权利要求1所述的基于换热器状态的套筒窑煤气流量微调方法，其特征在于，所述步骤4中煤气流量调节模块根据K1、K2值对煤气流量进行调节如下：
Figure FDA00032075673500000211
上燃烧室的煤气流量计算公式：
F上＝F上设定×k1×k2
其中：
F上：上燃烧室煤气流量；
F上设定：由模型计算或人工设定的上燃烧室煤气流量值；
Figure FDA0003207567350000031
下燃烧室的煤气流量计算公式：
F下＝F下设定×k1×k2
其中：
F下：下燃烧室煤气流量；
F下设定：由模型计算或人工设定的下燃烧室煤气流量值。
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