CN112269007A - 一种用于确定混合煤气、空气配比的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于确定混合煤气、空气配比的方法及装置，方法包括：获得N个管道微元；获得各管道微元中的煤气团的初始煤气参数；在当前跟踪周期内确定各煤气团在煤气输送管道内的前进距离；确定每个煤气团前进的管道微元的数量n；基于各管道微元中的煤气团的初始煤气参数及每个煤气团前进的管道微元的数量更新各管道微元中的当前煤气参数；获得更新后的第N‑n个管道微元到第N个管道微元的实时煤气参数，确定用户当前所需的空气流量；如此，通过跟踪煤气管道内每个煤气团在输送过程中的位置信息，实时计算出用户处的混合煤气热值和空气流量，从而可实现最佳空气、煤气配比，避免因混和煤气配比波动引起炉窑能耗上升或氧化烧损。

Description

一种用于确定混合煤气、空气配比的方法及装置

技术领域

本发明属于冶金能源技术领域，尤其涉及一种用于确定混合煤气、空气配比的方法及装置。

背景技术

钢铁企业在内部有大量的副产煤气，但是由于副产煤气有的热值很高、有的热值很低，直接使用存在一定的问题，因此，目前钢铁企业内部通常会根据用户的需求，将高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、天然气等燃气送到混和站按一定配比混合成中热值的煤气后，再通过混合煤气输送管道输运到用户使用。

例如，混合煤气可作为钢铁企业炉窑的主要燃料，其组成成分及热值的波动对加热炉内的燃烧过程有着很大的影响，如果不能准确掌握混和煤气的成分及热值，那么就无法设定准确的空气供应量(空燃比)，空气、煤气配比不当则会造成炉窑能耗上升或氧化烧损增加。

针对这种问题，现有技术主要采取三种方法来解决：第一是混合煤气定期取样，再将试样进行实验室分析；但这种离线分析方法的取样、化验周期较长，滞后时间长，且过程繁琐，不能实时补偿单一煤气压力及用户用量的随机变化引起的配比波动。第二种是采用热值仪在线取样分析的方法，这种方法虽然滞后时间短，但在实际应用效果并不理想。一方面，热值仪的运行对煤气的质量及测试环境要求较高，热值仪测试要求环境恒温、恒湿，煤气洁净，然而钢铁企业内部复杂的环境及副产煤气含有大量的杂质(如灰尘、焦油、萘等)，使得热值仪的使用受到了很大的限制。另一方面，热值仪价格高，且所测的仅是采样处的煤气热值，如果要知道各用户处的煤气热值，必须安装多个热值仪进行检测，投资成本较高。第三种是简单的加上一个滞后时间，但由于管道内流速并不是一个定值，其随压力、用量等参数时刻在变化，特别是遇到大的波动时，计算滞后时间会与实际值相差很大，因此，这种确定方法也并不准确。

针对上述问题，本方法就是根据实时的管道内煤气流量及流速，通过跟踪混合煤气管道内每个煤气团在输运过程中的位置信息，在线实时计算出用户处的混合煤气热值和燃烧理论空气需要量，从而实现用户的最佳空气、煤气配比，消除了混和煤气配比波动引起的炉窑能耗上升。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种用于确定混合煤气、空气配比的方法及装置，用于解决现有技术中在利用混合煤气向钢铁企业的加热炉提供燃料时，空气、煤气配比不当导致炉窑能耗上升或氧化烧损的技术问题。

本发明提供一种用于确定混合煤气、空气配比的方法，所述方法包括：

将混合站出口至用户处的煤气输送管道平均分为N段，获得N个管道微元；

对各所述管道微元内煤气团的煤气参数进行初始化，获得各所述管道微元中的煤气团的初始煤气参数；所述煤气参数包括：煤气成分、热值及参考空燃比；

在当前跟踪周期内确定各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离；所述当前跟踪周期为预设的总跟踪周期中的任一跟踪周期，所述总跟踪周期根据供气总时长确定；所述当前跟踪周期为时长为1～10s；

基于各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离及所述管道微元的长度确定每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量n；所述管道微元的长度为0.01～0.1m；

基于各所述管道微元中的煤气团的初始煤气参数及每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量更新各所述管道微元中的当前煤气参数；

获得更新后的第N-n个管道微元到第N个管道微元的实时煤气参数，根据所述实时煤气参数确定用户当前所需的空气流量；其中，所述当前跟踪周期与所述管道微元的长度之间的比值为10的倍数。

可选的，所述在当前跟踪周期内确定各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离，包括：

针对任一煤气团，根据公式s＝Δτ·V/(π·D²/4)确定各所述煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离s；其中，

所述Δτ为所述当前跟踪周期，所述V为在当前跟踪周期内煤气管道中混合煤气的瞬时流量，所述D为所述煤气管道的内径。

可选的，所述基于各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离及所述管道微元的长度确定每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量n，包括：

根据公式n＝Δτ·V/(π·D²/4·Δx)确定每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量n；其中，所述Δτ为所述当前跟踪周期，所述V为在当前跟踪周期内煤气管道中混合煤气的瞬时流量，所述D为所述煤气管道的内径；所述Δx为所述管道微元的长度。

可选的，所述基于各所述管道微元中的煤气团的初始煤气参数及每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量更新各所述管道微元中的当前煤气参数，包括：

根据公式Q(x+n)＝Q(x)更新各所述管道微元中的当前煤气参数；其中，所述n为每个所述煤气团前进的管道微元的数量；所述x为当前管道微元的编号；所述Q(x)为所述当前管道微元中的煤气团的初始煤气参数。

可选的，所述根据所述实时煤气参数确定当前所需的空气流量，包括：

获取更新后的第N-n个管道微元到第N个管道微元的实时煤气参数的平均值；

基于所述平均值及所述参考空燃比确定用户当前所需的空气流量。

本发明还提供一种用于确定混合煤气、空气配比的装置，所述装置包括：

获取单元，用于将混合站出口至用户处的煤气输送管道平均分为N段，获得N个管道微元；

初始化单元，用于对各所述管道微元内煤气团的煤气参数进行初始化，获得各所述管道微元中的煤气团的初始煤气参数；所述煤气参数包括：煤气成分、热值及参考空燃比；

第一确定单元，用于在当前跟踪周期内确定各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离；所述当前跟踪周期为预设的总跟踪周期中的任一跟踪周期，所述总跟踪周期根据供气总时长确定；所述当前跟踪周期为时长为1～10s；基于各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离及所述管道微元的长度确定每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量n；所述管道微元的长度为0.01～0.1m；

更新单元，用于基于各所述管道微元中的煤气团的初始煤气参数及每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量更新各所述管道微元中的当前煤气参数；

第二确定单元，用于获得更新后的第N-n个管道微元到第N个管道微元的实时煤气参数，根据所述实时煤气参数确定用户当前所需的空气流量；其中，所述当前跟踪周期与所述管道微元的长度之间的比值为10的倍数。

可选的，所述第一确定单元具体用于：

针对任一煤气团，根据公式s＝Δτ·V/(π·D²/4)确定各所述煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离s；其中，

所述Δτ为所述当前跟踪周期，所述V为在当前跟踪周期内煤气管道中混合煤气的瞬时流量，所述D为所述煤气管道的内径。

可选的，所述第一确定单元具体用于：

根据公式n＝Δτ·V/(π·D²/4·Δx)确定每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量n；其中，所述Δτ为所述当前跟踪周期，所述V为在当前跟踪周期内煤气管道中混合煤气的瞬时流量，所述D为所述煤气管道的内径；所述Δx为所述管道微元的长度。

可选的，所述更新单元具体用于：

根据公式Q(x+n)＝Q(x)更新各所述管道微元中的当前煤气参数；其中，所述n为每个所述煤气团前进的管道微元的数量；所述x为当前管道微元的编号；所述Q(x)为所述当前管道微元中的煤气团的初始参数。

可选的，所述第二确定单元具体用于：

获取更新后的第N-n个管道微元到第N个管道微元的实时煤气参数的平均值；

基于所述平均值及所述参考空燃比确定用户当前所需的空气流量。

本发明提供了一种用于确定混合煤气、空气配比的方法及装置，方法包括：将混合站出口至用户处的煤气输送管道平均分为N段，获得N个管道微元；对各所述管道微元内煤气团的煤气参数进行初始化，获得各所述管道微元中的煤气团的初始煤气参数；所述煤气参数包括：煤气成分、热值及参考空燃比；在当前跟踪周期内确定各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离；所述当前跟踪周期为预设的总跟踪周期中的任一跟踪周期，所述总跟踪周期根据供气总时长确定；所述当前跟踪周期为时长为1～10s；基于各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离及所述管道微元的长度确定每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量n；所述管道微元的长度为0.01～0.1m；基于各所述管道微元中的煤气团的初始煤气参数及每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量更新各所述管道微元中的当前煤气参数；获得更新后的第N-n个管道微元到第N个管道微元的实时煤气参数，根据所述实时煤气参数确定用户当前所需的空气流量；其中，所述当前跟踪周期与所述管道微元的长度之间的比值为10的倍数；如此，对于不同时刻的混合煤气流速，通过跟踪煤气管道内每个煤气团在输送过程中的位置信息，在线实时计算出用户处的混合煤气热值和空气流量，从而可以实现用户处的最佳空气、煤气配比，避免因混和煤气配比波动引起炉窑能耗上升或氧化烧损；并且相比现有技术中的在线分析方法，第一无需布设大量的热值仪，因此可以降低成本；第二与现有技术中简单加上一个滞后时间的确定方法相比，本发明的确定精度更高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于确定混合煤气、空气配比的方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的输送管道的整体示意图；

图3为本发明实施例提供的将输送管道划分为N个管道微元的示意图；

图4为本发明实施例提供的用于确定混合煤气、空气配比的装置结构示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中在利用混合煤气向钢铁企业的加热炉提供燃料时，空气、煤气配比不当导致炉窑能耗上升或氧化烧损的技术问题，本发明提供了一种用于确定混合煤气、空气配比的方法及装置。

下面通过附图及具体实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

这里，在对用户进行供气时，引起混合煤气成分及热值波动的主要原因是各组成燃气的配比。以高、焦炉混合煤气为例，在炼焦厂炼焦的过程中，煤在炼焦室中所产生的焦炉煤气成分在不同时期是变化的，但是因为一座炼焦炉有许多处于不同时期工作的炼焦室，各炼焦室产生的煤气汇集在煤气总管中，煤气总管内焦炉煤气成分是相对稳定的。高炉炉况的波动对高炉煤气热值也有影响，虽然高炉不同时期冶炼铁种的不同，但是在一个炼铁周期中煤气热值变化不大。而随着生产状态的改变，副产煤气的产量与用户的用量经常波动，煤气产量和用量不平衡，从而造成高炉煤气管网与焦炉煤气管网压力波动，导致混合煤气的配比和热值时刻发生变化。这样在对空气供应量进行设定时，无法确定精准的空气供应量。基于此，本文提供一种用于确定混合煤气、空气配比的方法，详见实施例一。

实施例一

本实施例提供一种用于确定混合煤气、空气配比的方法，如图1所示，方法包括：

S110，将混合站出口至用户处的煤气输送管道平均分为N段，获得N个管道微元；

参考图2，从混合站出口至用户处的煤气输送管道可如图2所示，在混合站入口，可以有多种单一煤气(比如高炉煤气、焦炉煤气。转炉煤气等)进行混合，形成混合煤气后经输送管道输送至用户处。用户也可以包括多个。

因在煤气输送过程中，煤气管道是静止不动的，但管道内的煤气一直在向前流动。若将输送管道平均分为多个管道微元时，随着时间的推移，输送管道当前管道微元内的煤气团以一定流速流入到当前管道微元内后续的管道微元内，当前管道微元内前面的管道微元内的煤气团又流入到当前管道微元内，这样，每个管道微元内的煤气团都一直在更新，因此，一旦掌握混和站前的单一煤气的煤气成分，针对任一管道微元，就可根据单一煤气的流量计算出混合站的混合煤气团的煤气成分，再根据混和煤气的流量和流速实时追踪煤气团的位置，直至该混合煤气团流入到下游用户。

基于此，本发明将混合站出口至用户处的煤气输送管道平均分为N段，获得N个管道微元；其中，管道微元的长度为0.01～0.1m。

这里，N个管道微元可参考图3，每个管道微元中都有对应的煤气团。图3中的Qd为热值；L0为参考空燃比。

S111，对各所述管道微元内煤气团的煤气参数进行初始化，获得各所述管道微元中的煤气团的初始煤气参数；所述煤气参数包括：煤气成分、热值及参考空燃比；

各管道微元确定出之后，对各管道微元内煤气团的煤气参数进行初始化，获得各管道微元中的煤气团的初始煤气参数；煤气参数包括：煤气成分、热值及参考空燃比。

作为一种可选的实施例，对于任一管道微元来说，均可在离线状态通过人工取样获得对应煤气团的离线煤气参数，因此在对各管道微元内煤气团的煤气参数进行初始化时，可以利用各煤气团对应的离线煤气参数对其进行初始化，将各管道微元内煤气团的煤气参数设置为对应的离线煤气参数。

S112，在当前跟踪周期内确定各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离；所述当前跟踪周期为预设的总跟踪周期中的任一跟踪周期，所述总跟踪周期根据供气总时长确定；所述当前跟踪周期为时长为1～10s；

由于煤气流量可实时检测的，若把跟踪周期设置的很短，则可认为在一个跟踪周期内管道内的煤气流量是不变的，于是在这个跟踪周期内管道内的煤气是以同一速度前进的。根据这一特性，可以确定每个管道微元内的煤气团在一个周期内前进的距离或段数，这样周而复始，就可以连续地得到用户处当前时刻的混和煤气成分、热值和理论燃烧空燃比。

作为一种可选的实施例，在当前跟踪周期内确定各煤气团在煤气输送管道内的前进距离，包括：

针对任一煤气团，根据公式s＝Δτ·V/(π·D²/4)确定各煤气团在煤气输送管道内的前进距离s；其中，

Δτ为当前跟踪周期，V为在当前跟踪周期内煤气管道中混合煤气的瞬时流量，D为煤气管道的内径；当前跟踪周期为时长为1～10s。当前跟踪周期与管道微元的长度之间的比值Δτ/Δx为10的倍数，这样可以确保煤气团前进的管道微元的数量始终为一个整数，进而确保测量的准确性。

这里，当前跟踪周期为预设的总跟踪周期中的任一跟踪周期，总跟踪周期根据供气总时长确定。

S113，基于各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离及所述管道微元的长度确定每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量n；

各煤气团在煤气输送管道内的前进距离确定出之后，基于各煤气团在煤气输送管道内的前进距离及管道微元的长度确定每个煤气团前进的管道微元的数量n。

具体的，根据公式n＝Δτ·V/(π·D²/4·Δx)确定每个煤气团前进的管道微元的数量n；其中，Δτ为当前跟踪周期，V为在当前跟踪周期内煤气管道中混合煤气的瞬时流量，D为煤气管道的内径，Δx为管道微元的长度。

S114，基于各所述管道微元中的煤气团的初始煤气参数及每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量更新各所述管道微元中的当前煤气参数；

每个煤气团前进的管道微元的数量确定出之后，基于各管道微元中的煤气团的初始煤气参数及每个煤气团前进的管道微元的数量更新各管道微元中的当前煤气参数。

作为一种可选的实施例，基于各管道微元中的煤气团的初始煤气参数及每个煤气团前进的管道微元的数量更新各管道微元中的当前煤气参数，包括：

根据公式Q(x+n)＝Q(x)更新各管道微元中的当前煤气参数；其中，n为每个所述煤气团前进的管道微元的数量；x为当前管道微元的编号；Q(x)为当前管道微元中的煤气团的初始煤气参数，Q(x+n)为第x+n个管道微元中的当前煤气参数进行更新后的煤气参数。

值得注意的是，第1至第n个管道微元中的煤气参数是保持不变的。

举例来说，当n为100时，在更新各个管道微元内的煤气参数时，可利用第1个管道微元的煤气初始参数对第101个管道微元中的煤气参数进行更新，直至更新至最后一个管道微元。

S115，获得更新后的第N-n个管道微元到第N个管道微元的实时煤气参数，根据所述实时煤气参数确定用户当前所需的空气流量；

获得更新后的第N-n个管道微元到第N个管道微元的实时煤气参数，第N-n个管道微元到第N个管道微元的实时煤气参数是在当前跟踪周期内为用户提供的煤气参数，根据实时煤气参数确定用户当前所需的空气流量。

作为一种可选的实施例，根据实时煤气参数确定当前所需的空气流量，包括：

获取更新后的第N-n个管道微元到第N个管道微元的实时煤气参数的平均值；

基于平均值及参考空燃比确定用户当前所需的空气流量。

这样就完成了当前跟踪周期内混合煤气和空气的配比。

在后续的跟踪周期内，重复步骤S111～S115，直至到停止为用户供气。值得注意的是，在后续的跟踪周期内，对各管道微元内煤气团的煤气参数进行初始化时，是根据当前提供的单一煤气的煤气参数对其进行初始化的。

基于同样的发明构思，本发明还提供一种用于确定混合煤气、空气配比的装置，详见实施例二。

实施例二

本实施例提供一种用于确定混合煤气、空气配比的装置，如图4所示，装置包括：获取单元41、初始化单元42、第一确定单元43、更新单元44及第二确定单元45；其中，

获取单元41，用于将混合站出口至用户处的煤气输送管道平均分为N段，获得N个管道微元；

初始化单元42，用于对各所述管道微元内煤气团的煤气参数进行初始化，获得各所述管道微元中的煤气团的初始煤气参数；所述煤气参数包括：煤气成分、热值及参考空燃比；

第一确定单元43，用于在当前跟踪周期内确定各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离；所述当前跟踪周期为预设的总跟踪周期中的任一跟踪周期，所述总跟踪周期根据供气总时长确定；所述当前跟踪周期为时长为1～10s；基于各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离及所述管道微元的长度确定每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量n；所述管道微元的长度为0.01～0.1m；

更新单元44，用于基于各所述管道微元中的煤气团的初始煤气参数及每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量更新各所述管道微元中的当前煤气参数；

第二确定单元45，用于获得更新后的第N-n个管道微元到第N个管道微元的实时煤气参数，根据所述实时煤气参数确定用户当前所需的空气流量；其中，所述当前跟踪周期与所述管道微元的长度之间的比值为10的倍数。

具体的鹅，参考图2，从混合站出口至用户处的煤气输送管道可如图2所示，在混合站入口，可以有多种单一煤气(比如高炉煤气、焦炉煤气。转炉煤气等)进行混合，形成混合煤气后经输送管道输送至用户处。用户也可以包括多个。

因在煤气输送过程中，煤气管道是静止不动的，但管道内的煤气一直在向前流动。若将输送管道平均分为多个管道微元时，随着时间的推移，输送管道当前管道微元内的煤气团以一定流速流入到当前管道微元内后续的管道微元内，当前管道微元内前面的管道微元内的煤气团又流入到当前管道微元内，这样，每个管道微元内的煤气团都一直在更新，因此，一旦掌握混和站前的单一煤气的煤气成分，针对任一管道微元，就可根据单一煤气的流量计算出混合站的混合煤气团的煤气成分，再根据混和煤气的流量和流速实时追踪煤气团的位置，直至该混合煤气团流入到下游用户。

基于此，获取单元41用于将混合站出口至用户处的煤气输送管道平均分为N段，获得N个管道微元；其中，管道微元的长度为0.01～0.1m。

这里，N个管道微元可参考图3，每个管道微元中都有对应的煤气团。

各管道微元确定出之后，初始化单元42用于对各管道微元内煤气团的煤气参数进行初始化，获得各管道微元中的煤气团的初始煤气参数；煤气参数包括：煤气成分、热值及参考空燃比。

作为一种可选的实施例，对于任一管道微元来说，均可在离线状态通过人工取样获得对应煤气团的离线煤气参数，因此在对各管道微元内煤气团的煤气参数进行初始化时，可以利用各煤气团对应的离线煤气参数对其进行初始化，将各管道微元内煤气团的煤气参数设置为对应的离线煤气参数。

由于煤气流量可实时检测的，若把跟踪周期设置的很短，则可认为在一个跟踪周期内管道内的煤气流量是不变的，于是在这个跟踪周期内管道内的煤气是以同一速度前进的。根据这一特性，可以确定每个管道微元内的煤气团在一个周期内前进的距离或段数，这样周而复始，就可以连续地得到用户处当前时刻的混和煤气成分、热值和理论燃烧空燃比。

作为一种可选的实施例，第一确定单元43在当前跟踪周期内确定各煤气团在煤气输送管道内的前进距离，包括：

针对任一煤气团，根据公式s＝Δτ·V/(π·D²/4)确定各煤气团在煤气输送管道内的前进距离s；其中，

Δτ为当前跟踪周期，V为在当前跟踪周期内煤气管道中混合煤气的瞬时流量，D为煤气管道的内径；当前跟踪周期为时长为1～10s。当前跟踪周期与管道微元的长度之间的比值Δτ/Δx为10的倍数，Δx为管道微元的长度。这样可以确保煤气团前进的管道微元的数量始终为一个整数，进而确保测量的准确性。

这里，当前跟踪周期为预设的总跟踪周期中的任一跟踪周期，总跟踪周期根据供气总时长确定。

各煤气团在煤气输送管道内的前进距离确定出之后，第一确定单元43还用于：基于各煤气团在煤气输送管道内的前进距离及管道微元的长度确定每个煤气团前进的管道微元的数量n。

具体的，根据公式n＝Δτ·V/(π·D²/4·Δx)确定每个煤气团前进的管道微元的数量n；其中，Δτ为当前跟踪周期，V为在当前跟踪周期内煤气管道中混合煤气的瞬时流量，D为煤气管道的内径。

每个煤气团前进的管道微元的数量确定出之后，更新单元44用于基于各管道微元中的煤气团的初始煤气参数及每个煤气团前进的管道微元的数量更新各管道微元中的当前煤气参数。

作为一种可选的实施例，更新单元44基于各管道微元中的煤气团的初始煤气参数及每个煤气团前进的管道微元的数量更新各管道微元中的当前煤气参数，包括：

根据公式Q(x+n)＝Q(x)更新各管道微元中的当前煤气参数；其中，n为每个所述煤气团前进的管道微元的数量；x为当前管道微元的编号；Q(x)为当前管道微元中的煤气团的初始煤气参数，Q(x+n)为第x+n个管道微元中的当前煤气参数进行更新后的煤气参数。

值得注意的是，第1至第n个管道微元中的煤气参数是保持不变的。

举例来说，当n为100时，在更新各个管道微元内的煤气参数时，可利用第1个管道微元的煤气初始参数对第101个管道微元中的煤气参数进行更新，直至更新至最后一个管道微元。

获得更新后的第N-n个管道微元到第N个管道微元的实时煤气参数，第N-n个管道微元到第N个管道微元的实时煤气参数是在当前跟踪周期内为用户提供的煤气参数，第二确定单元45用于根据实时煤气参数确定用户当前所需的空气流量。

作为一种可选的实施例，第二确定单元45根据实时煤气参数确定当前所需的空气流量，包括：

获取更新后的第N-n个管道微元到第N个管道微元的实时煤气参数的平均值；

基于平均值及参考空燃比确定用户当前所需的空气流量。

这样就完成了当前跟踪周期内混合煤气和空气的配比。

在后续的跟踪周期内，重复第一个跟踪周期内的执行逻辑，直至到停止为用户供气。值得注意的是，在后续的跟踪周期内，对各管道微元内煤气团的煤气参数进行初始化时，是根据当前提供的单一煤气的煤气参数对其进行初始化的。

本发明提供的用于确定混合煤气、空气配比的方法及装置能带来的有益效果至少是：

本发明提供了一种用于确定混合煤气、空气配比的方法及装置，方法包括：将混合站出口至用户处的煤气输送管道平均分为N段，获得N个管道微元；对各所述管道微元内煤气团的煤气参数进行初始化，获得各所述管道微元中的煤气团的初始煤气参数；所述煤气参数包括：煤气成分、热值及参考空燃比；在当前跟踪周期内确定各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离；所述当前跟踪周期为预设的总跟踪周期中的任一跟踪周期，所述总跟踪周期根据供气总时长确定；所述当前跟踪周期为时长为1～10s；基于各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离及所述管道微元的长度确定每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量n；所述管道微元的长度为0.01～0.1m；基于各所述管道微元中的煤气团的初始煤气参数及每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量更新各所述管道微元中的当前煤气参数；获得更新后的第N-n个管道微元到第N个管道微元的实时煤气参数，根据所述实时煤气参数确定用户当前所需的空气流量；其中，所述当前跟踪周期与所述管道微元的长度之间的比值为10的倍数；如此，对于不同时刻的混合煤气流速，通过跟踪煤气管道内每个煤气团在输送过程中的位置信息，在线实时计算出用户处的混合煤气热值和空气流量，从而可以实现用户处的最佳空气、煤气配比，避免因混和煤气配比波动引起炉窑能耗上升或氧化烧损；并且相比现有技术中的在线分析方法，第一无需布设大量的热值仪，因此可以降低成本；第二与现有技术中简单加上一个滞后时间的确定方法相比，本发明的确定精度更高。

实施例三

实际应用中，当利用实施例一提供的方法及实施例二提供的装置确定混合煤气和空气流量之间的配比时，具体实现如下：

某混合站至某一用户之间的混合煤气传输管道长2000m，两种单一煤气分别为高炉煤气和焦炉煤气，热值分别为4000kJ/m³和18000kJ/m³，某一时刻，两种煤气配比为2：1，混合管道内煤气的瞬时流速为10m/s；1s后煤气配比因压力、流量波动变成了2.1：1，混合煤气管道内煤气瞬时流速变成了8.1m/s。

将混和站出口至用户的混和煤气输送管道平均分为20000段。混和煤气管道长20000m，每个管道微元段的长度为0.1m，混和煤气某时刻瞬时流速为10m/s，跟踪周期为1s。

对各管道微元内煤气团的煤气参数进行初始化，获得各所述管道微元中的煤气团的初始煤气参数。

针对当前跟踪周期，确定当前跟踪周期内管道段内的煤气团前进的距离，为10m。

确定每个煤气团前进的管道微元的数量n，n＝10/0.1＝100。

利用Q(x+100)＝Q(x)将第x个管道微元段内的煤气团的煤气成参数等参数传递给第x+100个管道微元段，并覆盖第x+100个管道微元的原有煤气参数。第1至第100个管道微元内的煤气团参数不变。

获得第19900到第20000个管道微元的煤气参数的平均值，基于平均值及参考空燃比确定用户当前所需的空气流量。

这样就完成了当前跟踪周期内混合煤气和空气的配比。

在后续的跟踪周期内，重复上述步骤，直至到停止为用户供气。值得注意的是，在后续的跟踪周期内，对各管道微元内煤气团的煤气参数进行初始化时，是根据当前提供的单一煤气的煤气参数对其进行初始化的。

比如，在第二个跟踪周期内，每个煤气团前进的管道微元的数量n为81，那么可将x个管道微元段内的煤气团的煤气成参数等参数传递给第x+81个管道微元段，并覆盖第x+81个管道微元的原有煤气参数。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于确定混合煤气、空气配比的方法，其特征在于，所述方法包括：

将混合站出口至用户处的煤气输送管道平均分为N段，获得N个管道微元；

对各所述管道微元内煤气团的煤气参数进行初始化，获得各所述管道微元中的煤气团的初始煤气参数；所述煤气参数包括：煤气成分、热值及参考空燃比；

在当前跟踪周期内确定各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离；所述当前跟踪周期为预设的总跟踪周期中的任一跟踪周期，所述总跟踪周期根据供气总时长确定；所述当前跟踪周期为时长为1～10s；

基于各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离及所述管道微元的长度确定每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量n；所述管道微元的长度为0.01～0.1m；

基于各所述管道微元中的煤气团的初始煤气参数及每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量更新各所述管道微元中的当前煤气参数；

获得更新后的第N-n个管道微元到第N个管道微元的实时煤气参数，根据所述实时煤气参数确定用户当前所需的空气流量；其中，所述当前跟踪周期与所述管道微元的长度之间的比值为10的倍数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在当前跟踪周期内确定各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离，包括：

针对任一煤气团，根据公式s＝Δτ·V/(π·D²/4)确定各所述煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离s；其中，

所述Δτ为所述当前跟踪周期，所述V为在当前跟踪周期内煤气管道中混合煤气的瞬时流量，所述D为所述煤气管道的内径。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离及所述管道微元的长度确定每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量n，包括：

根据公式n＝Δτ·V/(π·D²/4·Δx)确定每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量n；其中，所述Δτ为所述当前跟踪周期，所述V为在当前跟踪周期内煤气管道中混合煤气的瞬时流量，所述D为所述煤气管道的内径；所述Δx为所述管道微元的长度。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各所述管道微元中的煤气团的初始煤气参数及每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量更新各所述管道微元中的当前煤气参数，包括：

根据公式Q(x+n)＝Q(x)更新各所述管道微元中的当前煤气参数；其中，所述n为每个所述煤气团前进的管道微元的数量；所述x为当前管道微元的编号；所述Q(x)为所述当前管道微元中的煤气团的初始煤气参数。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实时煤气参数确定当前所需的空气流量，包括：

获取更新后的第N-n个管道微元到第N个管道微元的实时煤气参数的平均值；

基于所述平均值及所述参考空燃比确定用户当前所需的空气流量。

6.一种用于确定混合煤气、空气配比的装置，其特征在于，所述装置包括：

获取单元，用于将混合站出口至用户处的煤气输送管道平均分为N段，获得N个管道微元；

初始化单元，用于对各所述管道微元内煤气团的煤气参数进行初始化，获得各所述管道微元中的煤气团的初始煤气参数；所述煤气参数包括：煤气成分、热值及参考空燃比；

第一确定单元，用于在当前跟踪周期内确定各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离；所述当前跟踪周期为预设的总跟踪周期中的任一跟踪周期，所述总跟踪周期根据供气总时长确定；所述当前跟踪周期为时长为1～10s；基于各煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离及所述管道微元的长度确定每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量n；所述管道微元的长度为0.01～0.1m；

更新单元，用于基于各所述管道微元中的煤气团的初始煤气参数及每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量更新各所述管道微元中的当前煤气参数；

第二确定单元，用于获得更新后的第N-n个管道微元到第N个管道微元的实时煤气参数，根据所述实时煤气参数确定用户当前所需的空气流量；其中，所述当前跟踪周期与所述管道微元的长度之间的比值为10的倍数。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一确定单元具体用于：

针对任一煤气团，根据公式s＝Δτ·V/(π·D²/4)确定各所述煤气团在所述煤气输送管道内的前进距离s；其中，

所述Δτ为所述当前跟踪周期，所述V为在当前跟踪周期内煤气管道中混合煤气的瞬时流量，所述D为所述煤气管道的内径。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一确定单元具体用于：

根据公式n＝Δτ·V/(π·D²/4·Δx)确定每个所述煤气团前进的所述管道微元的数量n；其中，所述Δτ为所述当前跟踪周期，所述V为在当前跟踪周期内煤气管道中混合煤气的瞬时流量，所述D为所述煤气管道的内径；所述Δx为所述管道微元的长度。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述更新单元具体用于：

根据公式Q(x+n)＝Q(x)更新各所述管道微元中的当前煤气参数；其中，所述n为每个所述煤气团前进的管道微元的数量；所述x为当前管道微元的编号；所述Q(x)为所述当前管道微元中的煤气团的初始参数。

10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二确定单元具体用于：

获取更新后的第N-n个管道微元到第N个管道微元的实时煤气参数的平均值；

基于所述平均值及所述参考空燃比确定用户当前所需的空气流量。

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