CN111026207A - 一种高炉循环冷却水流量调节控制方法 - Google Patents
一种高炉循环冷却水流量调节控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种高炉循环冷却水流量调节控制方法，本发明主要是，确定高炉循环冷却水最值；根据历史运行数据获得高炉炉壁平均温度和循环水流量统计分布值；对高炉炉壁平均温度和循环水流量进行测量、记录和时间区段划分；将当前时间区段与其之前M个时间区段的高炉炉壁平均温度数据比较获得其差值；设定高炉炉壁平均温度温差值参考上下限值；确定当前时间区段高炉炉壁热状况所处区间；将下一时间区段高炉循环水流量调节至
对高炉炉壁热状况和循环水流量予以绘图显示。本发明提供的高炉循环冷却水流量调节及图示方法，具有稳定可靠、高效节能、响应灵活和简单直观的优点，有利于编程实现，且有助于现场操作人员的即时观察与数据理解。
Description
技术领域
本发明属于高炉循环冷却水系统技术领域，具体涉及一种高炉循环冷却水流量调节控制方法。
背景技术
高炉是工业大规模炼铁的核心装备，其安全、稳定、高效运行对炼铁过程有着至关重要的意义。由于高炉炼铁过程炉内熔体的温度极高，通常在1300℃以上，故为了保护高炉炉壁使其不被高温破坏，需要采用循环冷却水系统通冷却水对高炉炉壁进行冷却。在高炉生产中，要求高炉炉壁的温度处于合理的范围内，温度过高将对炉壁造成热破坏，影响其服役寿命；温度过低则使得炉壁的内壁面上熔体凝固，造成较厚的结壳，影响高炉炉膛形状和生产效率。因此，需要根据高炉炉壁的温度状况灵活动态地调整高炉循环冷却水的流量，一方面维持合适且稳定的炉壁温度，另一方面则使得循环水流量尽可能地处于经济水平以节约能耗。
然而，高炉炼铁是一个十分复杂的物理化学过程，其炉壁壁温受到多方面因素的影响，且难以总结出一个具体可信的机理模型。这导致目前公知的技术方案中，对高炉循环冷却水的流量控制未能提供一种既满足炉壁冷却要求、又尽可能地节约循环冷却水能耗的调节手段，而是在很大程度上依赖于现场工程技术人员长期的经验积累和主观感受。因此，针对现有高炉循环冷却水流量调节技术方案的不足，如何从高炉炉壁温度的控制需要出发，设计高效经济、稳定可靠、快速灵活的高炉循环冷却水流量调节方法，并发展与之相应的动态图示方法，是一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述技术问题，提供一种算法简单、适用范围广、方便灵活、稳定可靠且最大限度节约用水流量的高炉循环冷却水流量调节控制方法。
本发明的高炉循环冷却水流量调节控制方法，包括以下步骤：
步骤1、根据工艺设计和设备选型信息，确定安全操作许可的高炉循环冷却水最小流量值Qmin和最大流量值Qmax；
步骤2、根据高炉历史运行数据，选取高炉正常稳定运行时间段统计得到高炉炉壁平均温度T的下四分位值TH0.25和上四分位值TH0.75，以及高炉循环冷却水流量Q的下四分位值QH0.25、中值QH0.5和上四分位值QH0.75；
步骤3、按照一定的时间间隔Δt对高炉炉壁平均温度T和高炉循环冷却水流量Q进行测量和记录，并对记录得到的测量数据依次取N次时间间隔划分为若干个时间区段；其中，Δt为测量时间间隔，处于20秒～5分钟之间；T为测量得到的高炉炉壁平均温度；Q为测量得到的高炉循环冷却水流量；N为一个时间区段内包含的测量时间间隔数目，N为取值处于10～200之间且固定不变的正整数；
步骤4、将当前时间区段与其之前的M个时间区段测量得到的高炉炉壁平均温度数据比较，获得高炉炉壁平均温度温差值ΔT，其中M为取值在1到20之间的正整数；
步骤5、设定高炉炉壁平均温度温差值ΔT的参考下限值ΔT1和参考上限值ΔT2，其中参考下限值ΔT1取值范围为-10℃<ΔT1<-2℃，参考上限值ΔT2取值范围为2℃<ΔT2<10℃；
步骤6、根据当前时间区段测量得到的高炉炉壁平均温度在各测量时刻的平均值
与步骤2获得的高炉炉壁平均温度T的下四分位值TH0.25和上四分位值TH0.75相比较，同时将步骤4获得的高炉炉壁平均温度温差值ΔT与步骤5设定的高炉炉壁平均温度温差的参考下限值ΔT1和参考上限值ΔT2相比较，确定当前时间区段高炉炉壁热状况所处的区间并给予其区间编号，其中值
为当前时间区段测量得到的高炉炉壁平均温度T在各测量时刻的平均值，由当前时间区段各测量时刻测量得到的高炉炉壁平均温度T再取平均得到；
步骤7、根据当前时间区段高炉炉壁热状况所处的区间及高炉循环冷却水流量平均值
将下一时间区段高炉循环水流量调节至
其中
为当前时间区段高炉循环冷却水流量平均值，由当前时间区段各测量时刻测量得到的高炉循环水流量值Q取平均得到，k为比例系数；
步骤8、对步骤6确定的当前时间区段高炉炉壁热状况区间和步骤7确定的下一时间区段高炉循环水流量调节值
予以绘图显示。
具体的，步骤2中所述高炉炉壁平均温度T，为由若干安装于高炉炉壁不同位置的测温传感器所测炉壁温度结果的平均值。
具体的，步骤2中所述统计得到高炉炉壁平均温度T的下四分位值TH0.25和上四分位值TH0.75，其获得方法为：对所选时间段内的高炉炉壁平均温度T组成的数据集按照从小到大的顺序排列，然后各自选择第25分位值和第75分位值，分别得到高炉炉壁平均温度T的下四分位值TH0.25和上四分位值TH0.75；步骤2中所述统计得到高炉循环冷却水流量Q的下四分位值QH0.25、中值QH0.5和上四分位值QH0.75的获取方法为：对所选时间段内的高炉循环冷却水流量Q组成的数据集按照从小到大的顺序排列，然后各自选择第25分位值、中位值和第75分位值，分别得到高炉循环冷却水流量Q的下四分位值QH0.25、中值QH0.5和上四分位值QH0.75。
具体的，步骤4中所述高炉炉壁平均温度温差值ΔT的获得方法分为以下子步骤：
子步骤4.1：分别将当前时间区段以及当前时间区段之前的M个时间区段内获得的高炉炉壁平均温度T从小到大排列；
子步骤4.2：分别获得当前时间区段高炉炉壁平均温度的下四分位值T0.25、中位数值T0.5和上四分位值T0.75，以及当前时间区段之前的M个时间区段高炉炉壁平均温度的下四分位值T′0.25、中位数值T′0.5和上四分位值T′0.75；
子步骤4.3：按式(1)计算得到高炉炉壁平均温度温差值ΔT：
具体的，步骤6中所述当前时间区段高炉炉壁热状况所处的区间及其编号的获得方法分为以下子步骤：
子步骤6.1：以高炉炉壁平均温度T为横坐标并以高炉炉壁平均温度温差值ΔT为纵坐标建立直角坐标系；
子步骤6.2：在直角坐标系上分别以T＝TH0.25和T＝TH0.75绘制两条竖直直线，并分别以ΔT＝ΔT1和ΔT＝ΔT2绘制两条水平直线，其中TH0.25和TH0.75分别为步骤2中统计得到高炉炉壁平均温度T的下四分位值和上四分位值，ΔT1和ΔT2分别为步骤5设定的高炉炉壁平均温度温差值ΔT的参考下限值和参考上限值；
子步骤6.3：将子步骤6.2绘制得到的两条竖直直线和两条水平直线连同横坐标和纵坐标一起将直角坐标系分隔为9个不同的区间并予以编号，其编号方法如下：
(1)对T<TH0.25且ΔT<ΔT1范围内的区间划分为热状况区间Ⅰ；
(2)对TH0.25≤T≤TH0.75且ΔT<ΔT1范围内的区间划分为热状况区间Ⅱ；
(3)对T>TH0.75且ΔT<ΔT1范围内的区间划分为热状况区间Ⅲ；
(4)对T<TH0.25且ΔT1≤ΔT≤ΔT2范围内的区间划分为热状况区间Ⅳ；
(5)对TH0.25≤T≤TH0.75且ΔT1≤ΔT≤ΔT2范围内的区间划分为热状况区间Ⅴ；
(6)对T>TH0.75且ΔT1≤ΔT≤ΔT2范围内的区间划分为热状况区间Ⅵ；
(7)对T<TH0.25且ΔT>ΔT2范围内的区间划分为热状况区间Ⅶ；
(8)对TH0.25≤T≤TH0.75且ΔT>ΔT2范围内的区间划分为热状况区间Ⅷ；
(9)对T>TH0.75且ΔT>ΔT2范围内的区间划分为热状况区间Ⅸ；
子步骤6.4：根据当前时间区段测量得到的高炉炉壁平均温度在各测量时刻的平均值
和步骤4获得的高炉炉壁平均温度温差值ΔT值，确定当前时刻高炉炉壁温度所处的热状况区间编号，其确定方法如下：
(1)若
且ΔT<ΔT1，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅰ；
(2)若
且ΔT<ΔT1，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅱ；
(3)若
且ΔT<ΔT1，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅲ；
(4)若
且ΔT1≤ΔT≤ΔT2，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅳ；
(5)若
且ΔT1≤ΔT≤ΔT2，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅴ；
(6)若
且ΔT1≤ΔT≤ΔT2，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅵ；
(7)若
且ΔT>ΔT2，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅶ；
(8)若
且ΔT>ΔT2，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅷ；
(9)若
且ΔT>ΔT2，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅸ。
具体的，步骤7中所述比例系数k，根据步骤6确定的高炉炉壁温度所处的热状况区间的不同，按照式(2)确定：
式(2)中，Δk1的取值范围在0.05至0.2之间，Δk2的取值范围在0.
1至0.4之间，且有Δk1<Δk2。
具体的，步骤8中所述的绘图显示分为以下子步骤：
子步骤8.1：根据步骤6所述方法绘制直角坐标系和两条竖直直线与两条水平直线将直角坐标系划分为9个热状况区间，将热状况区间Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ视为低风险区间并显示为绿色，将热状况区间Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ视为中风险区间并显示为黄色，将热状况区间Ⅰ、Ⅸ视为高风险区间并显示为红色；
子步骤8.2：在子步骤8.1绘制的直角坐标系的右侧区域，绘制柱状图表示高炉循环冷却水的流量，柱状图设有刻度以标识流量值大小且刻度越往上流量越大，柱状图的底部和顶部刻度分别为步骤1获得的安全操作许可的高炉循环冷却水最小流量值Qmin和最大流量值Qmax，柱状图的刻度还包括步骤2高炉正常稳定运行时间段统计获得的高炉循环冷却水流量Q的下四分位值QH0.25、中值QH0.5和上四分位值QH0.75；
子步骤8.3：对子步骤8.2绘制的带有高炉循环冷却水流量刻度的柱状图，将高炉循环冷却水流量Q的下四分位值QH0.25和上四分位值QH0.75之间的柱状区域予以绿色填充，且在柱状图上用水平粗实线标识高炉循环冷却水流量中值QH0.5的所处的位置；
子步骤8.4：根据步骤6确定的当前时间区段高炉炉壁热状况所处的区间，对直角坐标系中对该区域颜色予以高亮显示；
子步骤8.5：对步骤7获得的高炉循环冷却水流量平均值
和下一时间区段高炉循环水流量调节值
分别用水平细实线和水平细虚线标识二者在柱状图中所处的位置。
本发明的有益效果体现如下：
(1)本发明针对高炉运行过程物理化学现象十分复杂且高炉炉壁热状况影响因素众多的客观情况，选取高炉历史上正常稳定运行时段的数据进行统计分析，并结合工艺和设备信息，设计高炉炉壁热状况的分区方法，该方法既考虑到炉壁温度的高低情况，又考虑到炉壁温度的变化趋势。这种方法对高炉大量的历史运行数据进行了充分地挖掘，具有稳定高效、科学合理、适用范围广的优点。同时，由于这种方法会在高炉运行过程中动态地作出炉壁热状况判断并及时给出流量调节值，故有利于高炉循环水系统节能效果的最大化。
(2)本发明针对高炉运行过程数据众多且变化复杂的特点，设计了高炉循环冷却水流量调节过程的图示方法，该方法简洁明了、用户界面友好，同时给出高炉炉壁热状况和循环水流量值，并通过设置相关标识给予用户参考，能够让用户在循环水流量调节过程中一目了然，即时知晓流量调节原因和调节后的大致水平。
(3)本发明提供的高炉循环冷却水流量调节控制方法，逻辑清晰，运算高效稳定，动态响应能力强，易于编程实现。
附图说明
图1为本发明高炉循环冷却水流量调节控制方法的流程框图。
图2为本发明高炉循环冷却水流量调节图示方法的高炉热状况坐标系及流量柱状图。
图3为本发明实施例中标识后的高炉热状况区间及流量柱状图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
参见图1，是本发明方法的流程框图，它包括以下步骤：
步骤1、根据工艺设计和设备选型信息，确定安全操作许可的高炉循环冷却水最小流量值Qmin和最大流量值Qmax。
步骤2、根据高炉历史运行数据，选取高炉正常稳定运行时间段统计得到高炉炉壁平均温度T的下四分位值TH0.25和上四分位值TH0.75，以及高炉循环冷却水流量Q的下四分位值QH0.25、中值QH0.5和上四分位值QH0.75；
所述高炉炉壁平均温度T，为由若干安装于高炉炉壁不同位置的测温传感器所测炉壁温度结果的平均值；
所述高炉炉壁平均温度T的下四分位值TH0.25和上四分位值TH0.75，其获得方法为：对所选时间段内的高炉炉壁平均温度T组成的数据集按照从小到大的顺序排列，然后各自选择第25分位值和第75分位值，分别得到高炉炉壁平均温度T的下四分位值TH0.25和上四分位值TH0.75；
所述高炉循环冷却水流量Q的下四分位值QH0.25、中值QH0.5和上四分位值QH0.75的获取方法为：对所选时间段内的高炉循环冷却水流量Q组成的数据集按照从小到大的顺序排列，然后各自选择第25分位值、中位值和第75分位值，分别得到高炉循环冷却水流量Q的下四分位值QH0.25、中值QH0.5和上四分位值QH0.75。
步骤3、按照一定的时间间隔Δt对高炉炉壁平均温度T和高炉循环冷却水流量Q进行测量和记录，并对记录得到的测量数据依次取N次时间间隔划分为若干个时间区段；其中，Δt为测量时间间隔，处于20秒～5分钟之间；T为测量得到的高炉炉壁平均温度；Q为测量得到的高炉循环冷却水流量；N为一个时间区段内包含的测量时间间隔数目，N为取值处于10～200之间且固定不变的正整数。
步骤4、将当前时间区段与其之前的M个时间区段测量得到的高炉炉壁平均温度数据比较，获得高炉炉壁平均温度温差值ΔT，其中M为取值在1到20之间的正整数；
所述高炉炉壁平均温度温差值ΔT的获得方法分为以下子步骤：
子步骤4.1：分别将当前时间区段以及当前时间区段之前的M个时间区段内获得的高炉炉壁平均温度T从小到大排列；
子步骤4.2：分别获得当前时间区段高炉炉壁平均温度的下四分位值T0.25、中位数值T0.5、和上四分位值T0.75，以及当前时间区段之前的M个时间区段高炉炉壁平均温度的下四分位值T′0.25、中位数值T′0.5、和上四分位值T′0.75；
子步骤4.3：按下式计算得到高炉炉壁平均温度温差值ΔT：
步骤5、设定高炉炉壁平均温度温差值ΔT的参考下限值ΔT1和参考上限值ΔT2，其中参考下限值ΔT1取值范围为-10℃<ΔT1<-2℃，参考上限值ΔT2取值范围为2℃<ΔT2<10℃。
步骤6、根据当前时间区段测量得到的高炉炉壁平均温度在各测量时刻的平均值
与步骤2获得的高炉炉壁平均温度T的下四分位值TH0.25和上四分位值TH0.75相比较，同时将步骤4获得的高炉炉壁平均温度温差值ΔT与步骤5设定的高炉炉壁平均温度温差的参考下限值ΔT1和参考上限值ΔT2相比较，确定当前时间区段高炉炉壁热状况所处的区间并给予其区间编号；
所述当前时间区段高炉炉壁热状况所处的区间及其编号的获得方法分为以下子步骤：
子步骤6.1：以高炉炉壁平均温度T为横坐标并以高炉炉壁平均温度温差值ΔT为纵坐标建立直角坐标系；
子步骤6.2：在直角坐标系上分别以T＝TH0.25和T＝TH0.75绘制两条竖直直线，并分别以ΔT＝ΔT1和ΔT＝ΔT2绘制两条水平直线，其中TH0.25和TH0.75分别为步骤2中统计得到高炉炉壁平均温度T的下四分位值和上四分位值，ΔT1和ΔT2分别为步骤5设定的高炉炉壁平均温度温差值ΔT的参考下限值和参考上限值；
子步骤6.3：将子步骤6.2绘制得到的两条竖直直线和两条水平直线连同横坐标和纵坐标一起将直角坐标系分隔为9个不同的区间并予以编号，其编号方法如下：
(1)对T<TH0.25且ΔT<ΔT1范围内的区间划分为热状况区间Ⅰ；
(2)对TH0.25≤T≤TH0.75且ΔT<ΔT1范围内的区间划分为热状况区间Ⅱ；
(3)对T>TH0.75且ΔT<ΔT1范围内的区间划分为热状况区间Ⅲ；
(4)对T<TH0.25且ΔT1≤ΔT≤ΔT2范围内的区间划分为热状况区间Ⅳ；
(5)对TH0.25≤T≤TH0.75且ΔT1≤ΔT≤ΔT2范围内的区间划分为热状况区间Ⅴ；
(6)对T>TH0.75且ΔT1≤ΔT≤ΔT2范围内的区间划分为热状况区间Ⅵ；
(7)对T<TH0.25且ΔT>ΔT2范围内的区间划分为热状况区间Ⅶ；
(8)对TH0.25≤T≤TH0.75且ΔT>ΔT2范围内的区间划分为热状况区间Ⅷ；
(9)对T>TH0.75且ΔT>ΔT2范围内的区间划分为热状况区间Ⅸ。
子步骤6.4：根据当前时间区段测量得到的高炉炉壁平均温度在各测量时刻的平均值
和步骤4获得的高炉炉壁平均温度温差值ΔT值，确定当前时刻高炉炉壁温度所处的热状况区间编号，其确定方法如下：
(1)若
且ΔT<ΔT1，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅰ；
(2)若
且ΔT<ΔT1，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅱ；
(3)若
且ΔT<ΔT1，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅲ；
(4)若
且ΔT1≤ΔT≤ΔT2，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅳ；
(5)若
且ΔT1≤ΔT≤ΔT2，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅴ；
(6)若
且ΔT1≤ΔT≤ΔT2，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅵ；
(7)若
且ΔT>ΔT2，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅶ；
(8)若
且ΔT>ΔT2，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅷ；
(9)若
且ΔT>ΔT2，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅸ。
步骤7、根据当前时间区段高炉炉壁热状况所处的区间及高炉循环冷却水流量平均值
将下一时间区段高炉循环水流量调节至
其中
为当前时间区段高炉循环冷却水流量平均值，由当前时间区段各测量时刻测量得到的高炉循环水流量值Q取平均得到，k为比例系数；
所述比例系数k，根据步骤6确定的高炉炉壁温度所处的热状况区间的不同，按照以下公式确定：
式(2)中，Δk1的取值范围在0.05至0.2之间，Δk2的取值范围在0.1至0.4之间，且有Δk1<Δk2。
步骤8、对步骤6确定的当前时间区段高炉炉壁热状况区间和步骤7确定的下一时间区段高炉循环水流量调节值
予以绘图显示；
所述绘图显示方法分为以下子步骤：
子步骤8.1：根据步骤6所示方法绘制直角坐标系和两条竖直直线与两条水平直线将直角坐标系划分为9个热状况区间，将热状况区间Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ视为低风险区间并显示为绿色，将热状况区间Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ视为中风险区间并显示为黄色，将热状况区间Ⅰ、Ⅸ视为高风险区间并显示为红色；
子步骤8.2：在子步骤8.1绘制的直角坐标系的右侧区域，绘制柱状图表示高炉循环冷却水的流量，柱状图设有刻度以标识流量值大小且刻度越往上流量越大，柱状图的底部和顶部刻度分别为步骤1获得的安全操作许可的高炉循环冷却水最小流量值Qmin和最大流量值Qmax，柱状图的刻度还包括步骤2高炉正常稳定运行时间段统计获得的高炉循环冷却水流量Q的下四分位值QH0.25、中值QH0.5和上四分位值QH0.75；
子步骤8.3：对子步骤8.2绘制的带有高炉循环冷却水流量刻度的柱状图，将高炉循环冷却水流量Q的下四分位值QH0.25和上四分位值QH0.75之间的柱状区域予以绿色填充，且在柱状图上用水平粗实线标识高炉循环冷却水流量中值QH0.5的所处的位置；
子步骤8.4：根据步骤6确定的当前时间区段高炉炉壁热状况所处的区间，对直角坐标系中对该区域颜色予以高亮显示；
子步骤8.5：对步骤7获得的高炉循环冷却水流量平均值
和下一时间区段高炉循环水流量调节值
分别用水平细实线和水平细虚线标识二者在柱状图中所处的位置。
下面是应用本发明方法的具体实施例。
某炼铁高炉，有效容积1800m3，炉壁安装有测温传感器15个，其工艺设计和设备选型文件规定安全操作许可的高炉循环冷却水最小流量值Qmin为2000m3/h，和最大流量值Qmax为4500m3/h。
查阅该高炉2018年度历史运行数据，选取其正常稳定运行时间段共计320天，统计得到高炉炉壁平均温度T的下四分位值TH0.25为55℃、上四分位值TH0.75为82℃，高炉循环冷却水流量Q的下四分位值QH0.25为3200m3/h、中值QH0.5为3500m3/h、上四分位值QH0.75为3800m3/h。
按照一定的时间间隔Δt＝1分钟对高炉炉壁平均温度T和高炉循环冷却水流量Q进行测量和记录，并对记录得到的测量数据依次取N＝20次时间间隔划分为若干个时间区段。
分别对当前时间区段以及当前时间区段之前的10个时间区段内获得的高炉炉壁平均温度T的分布情况进行统计，获得当前时间区段高炉炉壁平均温度的下四分位值T0.25＝49℃、中位数值T0.5＝52℃、和上四分位值T0.75＝63℃；当前时间区段之前的10个时间区段内高炉炉壁平均温度的下四分位值T′0.25＝51℃、中位数值T′0.5＝56℃、和上四分位值T′0.75＝60℃。由此计算得到高炉炉壁平均温度温差值ΔT为：
统计得到当前时间区段内高炉炉壁平均温度在各测量时刻的平均值
当前时间区段内高炉循环冷却水流量平均值
设定高炉炉壁平均温度温差值ΔT的参考下限值ΔT1＝-3℃，参考上限值ΔT2＝3℃，再加上高炉正常稳定运行时间段统计得到高炉炉壁平均温度T的下四分位值TH0.25为55℃、上四分位值TH0.75为82℃，高炉循环冷却水流量Q的下四分位值QH0.25为3200m3/h、中值QH0.5为3500m3/h、上四分位值QH0.75为3800m3/h。以高炉炉壁平均温度T为横坐标并以高炉炉壁平均温度温差值ΔT为纵坐标建立直角坐标系，在直角坐标系上分别以T＝TH0.25和T＝TH0.75绘制两条竖直直线，以ΔT＝ΔT1和ΔT＝ΔT2绘制两条水平直线，将以上两条竖直直线和两条水平直线连同横坐标和纵坐标一起将直角坐标系分隔为9个不同的热状况区间并予以编号为Ⅰ至Ⅸ，将热状况区间Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ视为低风险区间并显示为绿色，将热状况区间Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ视为中风险区间并显示为黄色，将热状况区间Ⅰ、Ⅸ视为高风险区间并显示为红色；在该直角坐标系的右侧区域，绘制柱状图表示高炉循环冷却水的流量，柱状图设有刻度以标识流量值大小且刻度越往上流量越大，柱状图的底部和顶部刻度分别为安全操作许可的高炉循环冷却水最小流量值Qmin和最大流量值Qmax，柱状图的刻度还包括高炉正常稳定运行时间段统计获得的高炉循环冷却水流量Q的下四分位值QH0.25、中值QH0.5和上四分位值QH0.75，同时将高炉循环冷却水流量Q的下四分位值QH0.25和上四分位值QH0.75之间的柱状区域予以绿色填充，且在柱状图上用水平粗实线标识高炉循环冷却水流量中值QH0.5的所处的位置最终绘制的图形如图2所示。
由于当前时间区段内高炉炉壁平均温度在各测量时刻的平均值
高炉炉壁平均温度温差值ΔT＝-1℃，比较可得
ΔT1<ΔT<ΔT2，故当前时间区段内高炉炉壁热状况处于区间Ⅳ，该区间属于中风险区间，显示为黄色。
设定Δk1＝0.05，Δk2＝0.2，由于当前高炉炉壁热状况处于区间Ⅳ，比例系数k＝1-Δk1＝0.95，故将下一时间区段高炉循环水流量调节至
对以上确定的当前时间区段高炉炉壁热状况区间、当前时间区段内高炉循环冷却水流量平均值
和下一时间区段高炉循环水流量调节值
在图2的基础上予以绘图显示，如图3所示。图3在图2的基础上，对热状况区间Ⅳ进行了高亮显示；并在热状况坐标系右侧的柱状图中，分别用水平细实线和水平细虚线标识了当前时间区段内高炉循环冷却水流量平均值
和下一时间区段高炉循环水流量调节值
的位置。
本实施例提供的高炉循环冷却水流量调节及图示方法，从高炉炉壁的温度控制为出发点，基于大量历史运行数据和近期炉壁温度变化趋势对当前高炉炉壁的热状况进行判定，在此基础上给出下一时间区段高炉循环冷却水流量的调节值，这种方法不但很好地达到了高炉炉壁控制要求，而且还尽可能地节约循环水流量以实现节能效果。流量调节操作以高炉炉壁热状况及其动态变化趋势为依据，调节及时且稳定可靠，且调节过程逻辑清晰，实现步骤明确，使用范围广；同时本实施例采用简明的图示形式对高炉炉壁热状况和流量情况加以表示，这种图示大方友好，不易引发误判，并且方便现场操作人员的及时查看与判断。
Claims (7)
1.一种高炉循环冷却水流量调节控制方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、根据工艺设计和设备选型信息，确定安全操作许可的高炉循环冷却水最小流量值Qmin和最大流量值Qmax；
步骤2、根据高炉历史运行数据，选取高炉正常稳定运行时间段统计得到高炉炉壁平均温度T的下四分位值TH0.25和上四分位值TH0.75，以及高炉循环冷却水流量Q的下四分位值QH0.25、中值QH0.5和上四分位值QH0.75；
步骤3、按照一定的时间间隔Δt对高炉炉壁平均温度T和高炉循环冷却水流量Q进行测量和记录，并对记录得到的测量数据依次取N次时间间隔划分为若干个时间区段；其中，Δt为测量时间间隔，处于20秒～5分钟之间；T为测量得到的高炉炉壁平均温度；Q为测量得到的高炉循环冷却水流量；N为一个时间区段内包含的测量时间间隔数目，N为取值处于10～200之间且固定不变的正整数；
步骤4、将当前时间区段与其之前的M个时间区段测量得到的高炉炉壁平均温度数据比较，获得高炉炉壁平均温度温差值ΔT，其中M为取值在1到20之间的正整数；
步骤5、设定高炉炉壁平均温度温差值ΔT的参考下限值ΔT1和参考上限值ΔT2，其中参考下限值ΔT1取值范围为-10℃<ΔT1<-2℃，参考上限值ΔT2取值范围为2℃<ΔT2<10℃；
步骤6、根据当前时间区段测量得到的高炉炉壁平均温度在各测量时刻的平均值
与步骤2获得的高炉炉壁平均温度T的下四分位值TH0.25和上四分位值TH0.75相比较，同时将步骤4获得的高炉炉壁平均温度温差值ΔT与步骤5设定的高炉炉壁平均温度温差的参考下限值ΔT1和参考上限值ΔT2相比较，确定当前时间区段高炉炉壁热状况所处的区间并给予其区间编号，其中值
为当前时间区段测量得到的高炉炉壁平均温度T在各测量时刻的平均值，由当前时间区段各测量时刻测量得到的高炉炉壁平均温度T再取平均得到；
步骤7、根据当前时间区段高炉炉壁热状况所处的区间及高炉循环冷却水流量平均值
将下一时间区段高炉循环水流量调节至
其中
为当前时间区段高炉循环冷却水流量平均值，由当前时间区段各测量时刻测量得到的高炉循环水流量值Q取平均得到，k为比例系数；
步骤8、对步骤6确定的当前时间区段高炉炉壁热状况区间和步骤7确定的下一时间区段高炉循环水流量调节值
予以绘图显示。
2.根据权利要求1所述高炉循环冷却水流量调节控制方法，其特征在于：步骤2中所述高炉炉壁平均温度T，为由若干安装于高炉炉壁不同位置的测温传感器所测炉壁温度结果的平均值。
3.根据权利要求1所述高炉循环冷却水流量调节控制方法，其特征在于：步骤2中所述统计得到高炉炉壁平均温度T的下四分位值TH0.25和上四分位值TH0.75，其获得方法为：对所选时间段内的高炉炉壁平均温度T组成的数据集按照从小到大的顺序排列，然后各自选择第25分位值和第75分位值，分别得到高炉炉壁平均温度T的下四分位值TH0.25和上四分位值TH0.75；步骤2中所述统计得到高炉循环冷却水流量Q的下四分位值QH0.25、中值QH0.5和上四分位值QH0.75的获取方法为：对所选时间段内的高炉循环冷却水流量Q组成的数据集按照从小到大的顺序排列，然后各自选择第25分位值、中位值和第75分位值，分别得到高炉循环冷却水流量Q的下四分位值QH0.25、中值QH0.5和上四分位值QH0.75。
4.根据权利要求1所述高炉循环冷却水流量调节控制方法，其特征在于：步骤4中所述高炉炉壁平均温度温差值ΔT的获得方法分为以下子步骤：
子步骤4.1：分别将当前时间区段以及当前时间区段之前的M个时间区段内获得的高炉炉壁平均温度T从小到大排列；
子步骤4.2：分别获得当前时间区段高炉炉壁平均温度的下四分位值T0.25、中位数值T0.5和上四分位值T0.75，以及当前时间区段之前的M个时间区段高炉炉壁平均温度的下四分位值T′0.25、中位数值T′0.5和上四分位值T′0.75；
子步骤4.3：按式(1)计算得到高炉炉壁平均温度温差值ΔT：
5.根据权利要求1所述高炉循环冷却水流量调节控制方法，其特征在于：步骤6中所述当前时间区段高炉炉壁热状况所处的区间及其编号的获得方法分为以下子步骤：
子步骤6.1：以高炉炉壁平均温度T为横坐标并以高炉炉壁平均温度温差值ΔT为纵坐标建立直角坐标系；
子步骤6.2：在直角坐标系上分别以T＝TH0.25和T＝TH0.75绘制两条竖直直线，并分别以ΔT＝ΔT1和ΔT＝ΔT2绘制两条水平直线，其中TH0.25和TH0.75分别为步骤2中统计得到高炉炉壁平均温度T的下四分位值和上四分位值，ΔT1和ΔT2分别为步骤5设定的高炉炉壁平均温度温差值ΔT的参考下限值和参考上限值；
子步骤6.3：将子步骤6.2绘制得到的两条竖直直线和两条水平直线连同横坐标和纵坐标一起将直角坐标系分隔为9个不同的区间并予以编号，其编号方法如下：
(1)对T<TH0.25且ΔT<ΔT1范围内的区间划分为热状况区间Ⅰ；
(2)对TH0.25≤T≤TH0.75且ΔT<ΔT1范围内的区间划分为热状况区间Ⅱ；
(3)对T>TH0.75且ΔT<ΔT1范围内的区间划分为热状况区间Ⅲ；
(4)对T<TH0.25且ΔT1≤ΔT≤ΔT2范围内的区间划分为热状况区间Ⅳ；
(5)对TH0.25≤T≤TH0.75且ΔT1≤ΔT≤ΔT2范围内的区间划分为热状况区间Ⅴ；
(6)对T>TH0.75且ΔT1≤ΔT≤ΔT2范围内的区间划分为热状况区间Ⅵ；
(7)对T<TH0.25且ΔT>ΔT2范围内的区间划分为热状况区间Ⅶ；
(8)对TH0.25≤T≤TH0.75且ΔT>ΔT2范围内的区间划分为热状况区间Ⅷ；
(9)对T>TH0.75且ΔT>ΔT2范围内的区间划分为热状况区间Ⅸ；
子步骤6.4：根据当前时间区段测量得到的高炉炉壁平均温度在各测量时刻的平均值
和步骤4获得的高炉炉壁平均温度温差值ΔT值，确定当前时刻高炉炉壁温度所处的热状况区间编号，其确定方法如下：
(1)若
且ΔT<ΔT1，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅰ；
(2)若
且ΔT<ΔT1，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅱ；
(3)若
且ΔT<ΔT1，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅲ；
(4)若
且ΔT1≤ΔT≤ΔT2，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅳ；
(5)若
且ΔT1≤ΔT≤ΔT2，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅴ；
(6)若
且ΔT1≤ΔT≤ΔT2，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅵ；
(7)若
且ΔT>ΔT2，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅶ；
(8)若
且ΔT>ΔT2，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅷ；
(9)若
且ΔT>ΔT2，当前时间区段高炉炉壁温度所处区间为热状况区间Ⅸ。
6.根据权利要求5所述高炉循环冷却水流量调节控制方法，其特征在于：步骤7中所述比例系数k，根据步骤6确定的高炉炉壁温度所处的热状况区间的不同，按照式(2)确定：
式(2)中，Δk1的取值范围在0.05至0.2之间，Δk2的取值范围在0.
1至0.4之间，且有Δk1<Δk2。
7.根据权利要求6所述高炉循环冷却水流量调节控制方法，其特征在于：步骤8中所述的绘图显示分为以下子步骤：
子步骤8.1：根据步骤6所述方法绘制直角坐标系和两条竖直直线与两条水平直线将直角坐标系划分为9个热状况区间，将热状况区间Ⅲ、Ⅴ、Ⅶ视为低风险区间并显示为绿色，将热状况区间Ⅱ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅷ视为中风险区间并显示为黄色，将热状况区间Ⅰ、Ⅸ视为高风险区间并显示为红色；
子步骤8.2：在子步骤8.1绘制的直角坐标系的右侧区域，绘制柱状图表示高炉循环冷却水的流量，柱状图设有刻度以标识流量值大小且刻度越往上流量越大，柱状图的底部和顶部刻度分别为步骤1获得的安全操作许可的高炉循环冷却水最小流量值Qmin和最大流量值Qmax，柱状图的刻度还包括步骤2高炉正常稳定运行时间段统计获得的高炉循环冷却水流量Q的下四分位值QH0.25、中值QH0.5和上四分位值QH0.75；
子步骤8.3：对子步骤8.2绘制的带有高炉循环冷却水流量刻度的柱状图，将高炉循环冷却水流量Q的下四分位值QH0.25和上四分位值QH0.75之间的柱状区域予以绿色填充，且在柱状图上用水平粗实线标识高炉循环冷却水流量中值QH0.5的所处的位置；
子步骤8.4：根据步骤6确定的当前时间区段高炉炉壁热状况所处的区间，对直角坐标系中对该区域颜色予以高亮显示；
子步骤8.5：对步骤7获得的高炉循环冷却水流量平均值
和下一时间区段高炉循环水流量调节值
分别用水平细实线和水平细虚线标识二者在柱状图中所处的位置。
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