CN113077848A - 一种烧结料层透气性在线判断计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烧结料层透气性在线判断计算方法，是基于跟踪烧结机点火炉内气体的流量，包括点火煤气及助燃空气的使用量，以及点火炉缝隙处的漏风量，计算获取通过点火炉下方烧结料层的风量，再利用沃伊斯VOICE算法公式计算出烧结料层的透气性指数；同时对该方法的结果通过离线实际检测获得的多组透气性数据进行有效修正。采用上述技术方案，由于通过料层的风量可明确计算，消除了风量测量不准确的问题，同时根据实测数据进行有效修正，其最终的反应烧结料层透气性指数的结果更为简洁和可靠，可用于指导后续的烧结生产调整和控制，提高烧结生产的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于冶金烧结设备及生产过程控制的技术领域，具体涉及一种烧结料层透气性在线判断计算方法。
背景技术
气体在铁矿粉烧结时。料层内气体的传播规律及波动状态的变化，影响到烧结过程的传质、传热和物理化学反应的进程。料层透气性状态对烧结过程的顺行，以及烧结矿的产量、质量和能耗指标的影响至关重要。因此，实现烧结料层透气性状态的在线判断对烧结生产的实际指导意义则更为显著。
烧结原始料层透气性比较典型的评价方法有：Ramsin公式、Carman公式、Ergun公式和Voice公式，其中Ramsin公式和Carman公式适合理论分析而不适合实际生产；Ergun公式由于参数复杂，难以在线测量；Voice公式优点是计算简单且经验性较强，由于存在风量测量不准确的问题，因此在实际应用中受到一定的限制。
中南大学的姜波等人应用模糊数学的方法，采用原料参数、操作参数和状态参数对烧结过程透气性进行了综合评判，并对过程透气性的变化趋势进行了预测，该方法几乎考虑了所有与透气性有关的因素，但是现场应用时同样存在部分参数无法连续检测的问题，而且各参数权重的制定具有很强的经验性，限制了它的推广应用。该方法仅能解释单矿的制粒性能，在混匀矿的透气性预测方面效果较差。
因此，开发一种简易且相对可靠的烧结料层透气性在线判断计算方法，对烧结生产的稳定性和优化控制具有重要意义。
发明内容
本发明提供一种烧结料层透气性在线判断计算方法，其目的是通过优化控制，提高烧结生产的稳定性。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明的烧结料层透气性在线判断计算方法，应用于对烧结机烧结料层的透气性进行判断；所述的在线判断计算方法是基于跟踪烧结机点火炉内气体的流量，包括点火煤气及助燃空气的使用量，以及点火炉缝隙处的漏风量，计算获取通过点火炉下方烧结料层的风量，再利用沃伊斯VOICE算法公式计算出烧结料层的透气性指数；同时对该方法的结果通过离线实际检测获得的多组透气性数据进行有效修正。
所述的在线判断计算方法包括以下过程：
步骤1、分别采集和计算烧结机点火炉点火段以及保温段对应缝隙处的漏风量；
步骤2、分别采集和计算烧结机点火炉点火段及保温段燃烧所带入的煤气量及助燃空气量；
步骤3、分别采集和计算烧结机点火炉点火段以及保温段所处位置通过烧结料层的气体流量，再利用沃伊斯VOICE算法公式计算出两者的透气性指数值；
步骤4、将步骤3中得到时的两个透气性指数值进行分权计算，获得反应出烧结料层的综合透气性指数值；
步骤5、用若干组透气性实际检测对比值对步骤4中计算得到的综合透气性指数值进行修正，使其更加贴近烧结生产实际，并依此透气性指数来指导烧结的生产调整。
所述的烧结机点火炉分别设有点火炉点火段和点火炉保温段；其中，所述的点火炉点火段的下方设置一号风箱及二号风箱；所述的一号风箱中设置一号风箱压力检测点；所述的二号风箱中设置二号风箱压力检测点；所述的点火炉保温段的下方设置三号风箱，所述的三号风箱中设置三号风箱压力检测点。
在所述的点火炉点火段以及点火炉保温段的炉膛内分别设有点火段炉膛压力检测点和保温段炉膛压力检测点。
在所述的点火炉点火段内的点火段端墙、所述的点火炉保温段内的保温段端墙部位的孔隙处分别设置点火段端墙处压力监测点、保温段端墙处压力检测点。
所述的烧结机两侧炉墙与烧结台车缝隙处分别设有烧结机左侧缝隙压力检测点、烧结机右侧缝隙压力检测点。
所述的点火炉点火段上的点火段煤气管中及点火段空气管中分别设置点火煤气流量检测装置和点火助燃空气流量检测装置；所述的点火炉保温段上的保温段煤气管中及保温段空气管中分别设置保温煤气流量检测装置和保温助燃空气流量检测装置。
在所述的点火炉前段设置烧结料层高度检测装置。
本发明采用上述技术方案，由于通过料层的风量可明确计算，消除了风量测量不准确的问题，同时根据实测数据进行有效修正，其最终的反应烧结料层透气性指数的结果更为简洁和可靠，可用于指导后续的烧结生产调整和控制，提高烧结生产的稳定性。
附图说明
附图所示内容及图中的标记简要说明：
图1为本发明的烧结机点火炉结构示意图；
图2为图1所示结构的侧面示意图。
图中标记为：
1、点火炉点火段，2、点火炉保温段，3、点火段端墙，4、保温段端墙，5、点火段炉膛压力检测点，6、保温段炉膛压力检测点，7、点火段煤气管，8、点火段空气管，9、保温段煤气管，10、保温段空气管，11、点火段端墙处压力监测点，12、保温段端墙处压力检测点，13、一号风箱压力检测点，14、二号风箱压力检测点，15、三号风箱压力检测点，16、烧结机左侧缝隙压力检测点，17、烧结机右侧缝隙压力检测点，18、烧结台车。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图1所示本发明涉及的烧结机结构，本发明的烧结料层透气性在线判断计算方法，应用于对烧结机烧结料层的透气性进行判断。
所述的烧结机点火炉分别设有点火炉点火段1和点火炉保温段2；其中，所述的点火炉点火段1的下方设置一号风箱及二号风箱；所述的一号风箱中设置一号风箱压力检测点13；所述的二号风箱中设置二号风箱压力检测点14；所述的点火炉保温段2的下方设置三号风箱，所述的三号风箱中设置三号风箱压力检测点15。
其中点火炉点火段1与下方的抽风风箱(一号风箱、二号风箱)布置呈较好的位置对应关系；同时，点火炉保温段2与其下方的抽风风箱(三号风箱)也呈明显的位置对应关系。
在所述的点火炉点火段1以及点火炉保温段2的炉膛内分别设有点火段炉膛压力检测点5和保温段炉膛压力检测点6。
在所述的点火炉点火段1内的点火段端墙3、所述的点火炉保温段2内的保温段端墙4部位的孔隙处分别设置点火段端墙处压力监测点11、保温段端墙处压力检测点12。
所述的点火炉点火段1上的点火段煤气管7中及点火段空气管8中分别设置点火煤气流量检测装置和点火助燃空气流量检测装置；所述的点火炉保温段2上的保温段煤气管9中及保温段空气管10中分别设置保温煤气流量检测装置和保温助燃空气流量检测装置。
所述的煤气流量检测装置和助燃空气流量检测装置均为连续性的检测装置，其结构为流量孔板。
在所述的点火炉前段设置烧结料层高度检测装置。所述的烧结料层高度检测装置为层厚仪。
以下参见图2：
所述的烧结机两侧炉墙与烧结台车18缝隙处分别设有烧结机左侧缝隙压力检测点16、烧结机右侧缝隙压力检测点17。
为了解决现有技术存在的问题并克服其缺陷，实现通过优化控制，提高烧结生产的稳定性的发明目的，本发明采取的技术方案为：
所述的在线判断计算方法是基于跟踪烧结机点火炉内气体的流量，包括点火煤气及助燃空气的使用量，以及点火炉缝隙处的漏风量，计算获取通过点火炉下方烧结料层的风量，再利用沃伊斯VOICE算法公式计算出烧结料层的透气性指数；同时对该方法的结果通过离线实际检测获得的多组透气性数据进行有效修正。
由于通过料层的风量可明确计算，消除了风量测量不准确的问题，同时根据实测数据进行修正，其最终的反应烧结料层透气性指数的结果更为简洁和可靠，可用于指导后续的烧结生产调整和控制，提高了烧结生产的稳定性。
所述的在线判断计算方法包括以下过程：
步骤1、分别采集和计算烧结机点火炉点火段以及保温段对应缝隙处的漏风量；
步骤2、分别采集和计算烧结机点火炉点火段及保温段燃烧所带入的煤气量及助燃空气量；
步骤3、分别采集和计算烧结机点火炉点火段以及保温段所处位置通过烧结料层的气体流量，再利用沃伊斯VOICE算法公式计算出两者的透气性指数值；
步骤4、将步骤3中得到时的两个透气性指数值进行分权计算，获得反应出烧结料层的综合透气性指数值；
步骤5、用若干组透气性实际检测对比值对步骤4中计算得到的综合透气性指数值进行修正，使其更加贴近烧结生产实际，并依此透气性指数来指导烧结的生产调整。
以下是具体的分析与计算方法：
上述的流量、压力以及层厚检测数据可在计算机读取用于程序计算，计算时上述数据均采用计算周期时长内的移动平均值。
1、利用点火炉点火段的端部、两侧边缘部位的压力检测数据(均为两点检测的均值)，以及各处的缝隙面积，计算点火炉点火段的风量：
2、其中点火段端部的缝隙面积计算利用料层厚度检测数据带入计算：
S点火段端部＝(H点火段端墙底缘-H料层)×L点火炉宽度
——式(2)
3、利用点火段整体的缝隙面积及点火段压力(压力为两点检测均值)，计算点火炉点火段的风量：
4、对以上两种计算方式得出的风量F点火段1和F点火段2按40％及60％的权重，计算出点火段的综合风量：
F点火段综合＝F点火段1×40％+F点火段2×60％
——式(4)
5、利用点火炉保温段的端部、两侧边缘部位的压力检测数据(均为两点检测的均值)，以及各处的缝隙面积，计算点火炉保温段的风量：
6、利用保温段整体的缝隙面积及保温段压力(压力为两点检测均值)，计算点火炉保温段的风量：
7、对上述式(5)和式(6)两种计算方式得出的风量按40％及60％的权重，计算出点火段的综合风量：
F保温段综合＝F保温段1×40％+F保温段2×60％
-—式(7)
8、计算通过点火段料层的风量：
F点火段料层＝(F点火段煤气+F点火段空气)×Tcal/3600-F点火段综合
--式(8)
9、利用沃伊斯VOICE算法公式计算点火段的料层透气性指数；其中，点火段风箱的压力为点火段下方一号风箱以及二号风箱压力检测值的均值：
10、计算通过保温段料层的风量。
F保温段料层＝(F保温段煤气+F保温段空气)×Tcal/3600-F保温段综合
——式(10)
11、利用沃伊斯VOICE算法公式计算保温段的料层透气性指数：
12、对于上述计算出的点火炉点火段以及保温段的料层透气性指数，按70％及30％的权重计算出料层的综合透气性指数：
JPU料层综合＝JPU点火段×70％+JPU保温段×30％
——式(12)
13、利用用若干组透气性实际检测对比值对上述计算的综合透气性指数值进行修正，使其更加贴近烧结生产实际：
JPU修正＝JPU料层综合×ε
——式(13)
上述计算过程中，其公式中的各符号的含义如下表所列：
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种烧结料层透气性在线判断计算方法，应用于对烧结机烧结料层的透气性进行判断，其特征在于：所述的在线判断计算方法是基于跟踪烧结机点火炉内气体的流量，包括点火煤气及助燃空气的使用量，以及点火炉缝隙处的漏风量，计算获取通过点火炉下方烧结料层的风量，再利用沃伊斯VOICE算法公式计算出烧结料层的透气性指数；同时对该方法的结果通过离线实际检测获得的多组透气性数据进行有效修正。
2.按照权利要求1所述的烧结料层透气性在线判断计算方法，其特征在于：所述的在线判断计算方法包括以下过程：
步骤1、分别采集和计算烧结机点火炉点火段以及保温段对应缝隙处的漏风量；
步骤2、分别采集和计算烧结机点火炉点火段及保温段燃烧所带入的煤气量及助燃空气量；
步骤3、分别采集和计算烧结机点火炉点火段以及保温段所处位置通过烧结料层的气体流量，再利用沃伊斯VOICE算法公式计算出两者的透气性指数值；
步骤4、将步骤3中得到的两个透气性指数值进行分权计算，获得反应出烧结料层的综合透气性指数值；
步骤5、用若干组透气性实际检测对比值对步骤4中计算得到的综合透气性指数值进行修正，使其更加贴近烧结生产实际，并依此透气性指数来指导烧结的生产调整。
3.按照权利要求1或2所述的烧结料层透气性在线判断计算方法，其特征在于：所述的烧结机点火炉分别设有点火炉点火段(1)和点火炉保温段(2)；其中，所述的点火炉点火段(1)的下方设置一号风箱及二号风箱；所述的一号风箱中设置一号风箱压力检测点(13)；所述的二号风箱中设置二号风箱压力检测点(14)；所述的点火炉保温段(2)的下方设置三号风箱，所述的三号风箱中设置三号风箱压力检测点(15)。
4.按照权利要求3所述的烧结料层透气性在线判断计算方法，其特征在于：在所述的点火炉点火段(1)以及点火炉保温段(2)的炉膛内分别设有点火段炉膛压力检测点(5)和保温段炉膛压力检测点(6)。
5.按照权利要求3所述的烧结料层透气性在线判断计算方法，其特征在于：在所述的点火炉点火段(1)内的点火段端墙(3)、所述的点火炉保温段(2)内的保温段端墙(4)部位的孔隙处分别设置点火段端墙处压力监测点(11)、保温段端墙处压力检测点(12)。
6.按照权利要求3所述的烧结料层透气性在线判断计算方法，其特征在于：所述的烧结机两侧炉墙与烧结台车(18)缝隙处分别设有烧结机左侧缝隙压力检测点(16)、烧结机右侧缝隙压力检测点(17)。
7.按照权利要求3所述的烧结料层透气性在线判断计算方法，其特征在于：所述的点火炉点火段(1)上的点火段煤气管(7)中及点火段空气管(8)中分别设置点火煤气流量检测装置和点火助燃空气流量检测装置；所述的点火炉保温段(2)上的保温段煤气管(9)中及保温段空气管(10)中分别设置保温煤气流量检测装置和保温助燃空气流量检测装置。
8.按照权利要求3所述的烧结料层透气性在线判断计算方法，其特征在于：在所述的点火炉前段设置烧结料层高度检测装置。
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| V.B. BREGAR; D. LISJAK; A. NIDARSIC; M. DROFENIK: "Experimental analysis of short-circuit line technique for measuring permeability of ferromagnetic materials", IEEE, pages 117 - 123 * |
| 孙良君;吴敏;王春生;徐辰华;: "基于集成模型与遍历搜索算法的铅锌烧结透气性优化", 计算机与应用化学, no. 07, pages 897 - 901 * |
| 贺先新;: "Voice公式在高料层烧结中的应用", 武钢技术, no. 11, pages 33 - 36 * |
| 邱先彩: "关于Voice公式几个问题的讨论", 烧结球团, no. 02, pages 55 - 62 * |
| 陶震兴;王阿虎;何木光;林文康;沈群书;: "烧结操作辅助参考系统的开发", 冶金自动化, no. 01, pages 26 - 30 * |
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