CN111414024B - 一种高炉热风炉煤气管网协调换炉方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高炉热风炉换炉时机协调控制技术领域，公开一种基于高炉热风炉烧炉状态和未来状态预估，协调各个高炉热风炉之间换炉时机的方法。包括建立服务器与高炉热风炉的光纤物理链路，采集各高炉热风炉的运行参数数据，实时判断各高炉热风炉运行状态，在烧炉中期，根据各个热风炉的烧炉状态，预测各个高炉热风炉的换炉时机，根据预测的结果，提前对高炉热风炉的强度进行修正，到烧炉末期，根据每个高炉热风炉的烧炉、换炉情况，在废气温度的可调整区间内，调整每个热风炉的换炉时机。本方法通过提前的中期烧炉强度改变，以及末期换炉时机的精确控制，实现多座热风炉间的换炉协调，最大限度避免重叠换炉，降低煤气管网的压力波动,为管网的平衡控制奠定基础。
Description
技术领域
本发明涉及冶金高炉热风炉煤气管网协调控制领域，尤其涉及一种高炉热风炉煤气管网协调换炉方法。
背景技术
在冶金工业中，热风炉是炼铁厂高炉主要配套的设备之一，作用是为高炉持续不断的提供1000度以上的高温热风，每个高炉配套3-4个热风炉，采用一烧一送，二烧一送，一烧二送，交叉并联等的送风制度。冶金工业中高炉热风炉是高炉煤气的主要使用者之一，各个钢铁冶金厂中热风炉使用高炉煤气的量占高炉总产煤气量的30%~60%不等，并且由于热风炉的生产高温风量过程属于周期性蓄热放热过程，每一次的热风炉从燃烧到送风或者从送风到燃烧的换炉操作均会对整个管网压力造成较大冲击，是高炉煤气管网压力不稳定的主要原因之一，热风炉煤气管网压力波动过大也是各个冶金厂的痛点和难点之一。
目前对于热风炉煤气管网治理的模式通常采用人工指挥操作，通过打电话沟通各个高炉热风炉操作室当前状态，换炉时询问协调中心是否具备换炉条件，整个协调换炉过程由人工去判断和完成，而且换炉操作不具备前瞻性。高炉状况不定、人力管理成本和沟通不及时是这种治理方式的最大问题。
综上所述，基于当前状况下，开发了一种自动指令协调、实时烧炉状态共享的协调换炉方法。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于高炉热风炉烧炉状态和未来状态预估，协调各个高炉热风炉之间换炉时机的方法。
本发明解决其技术问题采用以下技术方案：
在尽可能保证换炉协调不影响正常单体烧炉的情况下，最大限度的减少重叠换炉时间，使在网设备数量保持稳定，缓解由于高炉热风炉内部使用煤气量波动较大而引起的煤气管网压力波动。
为达到此目的，寻找规范操作标准，若送风制度相同（同为二烧一送或同为一烧两送），则制定合理的基本烧炉标准，比如固定烧炉时间、废气温度、送风时间及换炉时间（不必全部满足）；若送风制度不同（一烧一送，二烧一送，一烧二送，交叉并联等），则选择一种不便修改或烧炉送风模式较为规范的一个单体热风炉作为错峰标准。除了标准热风炉按照规范来操作外，其他热风炉均进行如下步骤进行错峰操作。
第一步：通讯检测，检测由热风炉单体传入的心跳数据是否正常，正常则执行下一步，其中通讯监测过程中，任一高炉热风炉出现通讯异常现象均视为通讯异常，并跳出循环。
第二步：数据采集，基本数据计算及预处理：读取各个高炉热风炉的基本数据信息至数据库，包含拱顶温度、实际废气温度、设定废气温度、热风炉状态、烧炉时间、送风状态、废气温升等，并计算当前设备常量，实际在网的高炉热风炉设备数，做出决策判断管网此时用煤气设备数量是否符合设计预期等，进一步指导下一步操作。
第三步：中期调整，烧炉前期可以按照正常烧炉节奏进行烧炉，烧炉中期通过废气温升、第二步寻找到的标准热风炉历史的设备峰谷值以及剩余烧炉时间等进行预测当前热风炉废气烧到目标值时，标准热风炉的烧炉状态是单烧还是双烧，并据此计算出当前热风炉的当前炉烧炉时间长度是延长还是缩短，在空气、煤气有调节余量的情况下进而修正当前热风炉的烧炉强度。
第四步：烧炉末期，（当前热风炉的废气温度已烧到废气温度设定下限值），根据标准热风炉当前烧炉状态（单烧还是双烧），判断本炉是否需要再烧一会（废气可调整值为380℃~395℃），由于选择作为标准的热风炉为规律性烧炉，若本炉无法错开，也会为下一炉错开进行正确的烧炉时间移位。
第五步：循环检测通讯，并依次执行前几步。
本发明一种高炉热风炉煤气管网协调换炉方法，采用上述技术方案，通过制定合理的错峰换炉制度与考核评价指标,有效预测热风炉运行状态,并通过设计的控制策略对热风炉进行自动燃烧优化控制。该方法有效实现了热风炉错峰换炉,在保证了热风炉蓄热和送风风温的提前下,降低了煤气管网压力波动, 为煤气管网的平衡控制奠定了基础。
附图说明
以3座高炉10个热风炉换炉协调为例，两座一烧两送的高炉热风炉作为协调热风炉，一座两烧两送的高炉热风炉作为标准热风炉，本发明包括并不限于此种类型。
图1：热风炉协调换炉系统框图；
图2：热风炉协调换炉决策逻辑框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
以某高炉热风炉现场为例， 3#为3200m³两烧两送的高炉热风炉，1#和2#为一烧一焖一送的1880m³高炉热风炉，其中3#高炉热风炉烧炉时间比较固定为90分钟左右，换炉时间（单烧时间）为30分钟左右，送风时间为120分钟左右，1#、2#高炉热风炉参考废气温度烧炉，废气烧到375℃到395℃之间换炉，基本烧炉时间在55分钟到65分钟之间，由于一烧一焖一送的烧炉模式，换炉时间（双烧时间）为1分钟~15分钟之间。
从3座高炉热风炉的基本信息可知，3#高炉热风炉为两烧两送制度，且中间冲压、均压过程时间固定，烧炉时间相对固定，换炉周期较长，4个热风炉相对复杂，1#，2#高炉热风炉可调整空间较大，故选择采用3#高炉热风炉作为标准炉，1#，2#高炉热风炉作为协调炉。
第一步建立3座高炉热风炉通讯，用光纤方式采集各热风炉信息，并通过物理防火墙进行隔离，通过各高炉热风炉采集到的心跳信号判断是否通讯正常，通讯正常则可在各热风炉系统上点击投运协调换炉方法。
采集标准炉热风炉状态，剩余烧炉时间，换炉时间等以及协调炉热风炉状态、实际废气温度、设定废气温度、废气温升等基本信息至数据库。并计算出3座高炉热风炉的设备常量、实际在网设备数，判断管网此时用煤气设备数量是否符合设计预期等。
烧炉中期调整，根据当前协调炉以及标准炉烧炉情况等，并据此计算出当前协调炉烧炉时间长度是延长还是缩短，在空气煤气有调节余量的情况下进而修正当前热风炉的烧炉强度。
其中，
为中期调整烧炉时间，
为协调炉当前废气温度，
为协调炉废气温升，
为协调炉设定的废气温度，
为协调炉当前空气阀位，
为协调炉当前煤气阀位，
分别为协调炉烧炉时间可调整的上下限（初始值为5，-5）。
为标准炉的状态（单烧或双烧），
为标准炉快烧到炉的剩余烧炉时间，
为标准炉每次换炉时间。
烧炉末期（当协调热风炉的废气温度已烧到废气温度设定下限值时），根据其它协调炉及标准炉的烧炉情况，判断本协调炉的换炉时机。
其中，
为末期烧炉倒计时，根据协调炉当前废气温度
以及废气温度上限
、温升斜率
等计算出最大可调整时间，并考虑标准炉的状态、本协调炉理想换炉时机
以及其它炉的状态，得到本协调炉的换炉倒计时，在烧炉末期不断执行该步操作，倒计时完成后，提示进行换炉操作。
由以上步骤，实现某钢厂3座高炉热风炉换炉时机实时协调控制，并通过实际应用检验，在保证烧炉、送风提前下，达到了热风炉错峰换炉的目标，有效降低了煤气管网压力的波动。
Claims (5)
1.一种高炉热风炉煤气管网协调换炉方法，其特征在于包括如下步骤：（1）通讯检测，检测由热风炉单体传入的心跳数据是否正常，正常则执行下一步，其中通讯监测过程中，任一高炉热风炉出现通讯异常现象均视为通讯异常，并跳出循环；
（2）数据采集，基本数据计算及预处理：读取各个高炉热风炉的基本数据信息至数据库，包含拱顶温度、实际废气温度、设定废气温度、热风炉状态、烧炉时间、送风状态、废气温升，并计算当前期望的在网高炉热风炉设备数，实际在网的高炉热风炉设备数，做出决策判断管网此时用煤气设备数量是否符合设计预期，进一步指导下一步操作； （3）中期调整，烧炉前期按照正常烧炉节奏进行烧炉，烧炉中期通过废气温升、第二步寻找到的标准热风炉历史的设备峰谷值以及剩余烧炉时间进行预测当前热风炉废气烧到目标值时，标准热风炉的烧炉状态是单烧还是双烧，并据此计算出当前协调热风炉的当前炉烧炉时间长度是延长还是缩短，在空气、煤气有调节余量的情况下进而修正当前热风炉的烧炉强度； （4）烧炉末期，根据标准热风炉当前烧炉状态，判断本协调炉是否需要再烧一会，由于选择作为标准的热风炉为规律性烧炉，若本协调炉无法错开，也会为下一炉错开进行正确的烧炉时间移位；（5）循环检测通讯，并依次执行前几步。
2.根据权利要求1所述的一种高炉热风炉煤气管网协调换炉方法，其特征在于所述步骤（3）中，每个炉到烧炉中期后，根据现在的各高炉热风炉的状态、废气温度、废气温升、空气阀位及煤气阀位，实现对末期的状态评估。
3.根据权利要求1所述的一种高炉热风炉煤气管网协调换炉方法，其特征在于所述步骤（3）中，烧炉中期，评估出末期的状态，根据预测出的末期不同的换炉情况，同时考虑空气、煤气阀门的开度，提前对烧炉强度进行改变。
4.根据权利要求1所述的一种高炉热风炉煤气管网协调换炉方法，其特征在于所述步骤（4）中，烧炉末期，根据各个热风炉当前的废气温度、废气温升、阀位、废气温度上限，估算出最大可调整时间。
5.根据权利要求1所述的一种高炉热风炉煤气管网协调换炉方法，其特征在于所述步骤（4）中，烧炉末期，根据各高炉的烧炉状态，规划出理想的换炉时机，考虑最大可调整时间，采用换炉时间倒计时，语音提示的方法，实现各个热风炉换炉时机的精确控制。
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