CN114030898B - 一种高炉重力灰连续稳定输送的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高炉重力灰连续稳定输送的控制方法，属于高炉炼铁领域。在控制程序中分别建立输送罐压控制模型、二次补气流量控制模型和输送速率控制模型；通过输送罐压控制模型、二次补气流量控制模型和输送速率控制模型对多级控制输送罐压P、二次补气流量Q和输送速率V进行调节，实现重力灰的连续稳定输送。本发明的优点在于通过实现重力灰连续稳定输送的精确控制，不仅可以保证系统稳定生产，而且可以消除人工手动操作带来的负面影响，提高系统的自动化控制水平，从而大幅度降低操作工的工作负荷，具有显著地技术经济效益。

Description

一种高炉重力灰连续稳定输送的控制方法

技术领域

本发明属于高炉炼铁领域，涉及一种高炉重力灰连续稳定输送的控制方法。

背景技术

高炉在正常生产过程中会产生大量的夹带着许多细粒度炉料的高炉煤气，其中粉尘构成为0～500μm，粒度大于150μm的颗粒约占50％左右，高炉煤气经重力除尘器净化后，煤气中粒度大于150μm的炉尘都能沉积下来，这些被重力除尘器分离出来的炉尘就是高炉重力灰。传统工艺多是采用加湿卸灰机卸灰后通过汽车运输，但在将重力灰从重力除尘器的灰仓卸至汽车过程中由于加湿效果不理想容易造成二次扬尘污染。为了解决卸灰过程中造成的二次扬尘污染，有关技术人员开始采用气力输送来解决粉状物料卸灰过程中产生的环境污染问题，但现有技术方案均仅限于重力灰的气力输送环节来解决二次扬尘污染问题，而并未涉及如何实现连续稳定的气力输送和自动化控制等方面的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高炉重力灰连续稳定输送的控制方法，以实现连续稳定的气力输送和自动化控制。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高炉重力灰连续稳定输送的控制方法，在控制程序中分别建立输送罐压控制模型、二次补气流量控制模型和输送速率控制模型；输送罐压控制模型对应参数多级控制输送罐压P，二次补气流量控制模型对应参数二次补气流量Q，输送速率控制模型对应参数输送速率V；通过输送罐压控制模型、二次补气流量控制模型和输送速率控制模型对多级控制输送罐压P、二次补气流量Q和输送速率V进行调节，实现重力灰的连续稳定输送。

可选的，所建立的输送速率控制模型，以输送速率V匹配输送罐压P和二次补气量Q，设定若干输送速率预设值V_N(N为正整数)，V_X为当前输送速率设定值；设定若干多级控制输送罐压预设值P_N(N为正整数)，P_X为当前输送罐罐压实测值；设定若干二次补气流量预设值Q_N(N为正整数)，Q_X为二次补气流量实测值；

设K_PN为压力调节阀开度实测值；K_PNi为压力调节阀开度初始值；K_QN为流量调节阀开度实测值；K_QNi为流量调节阀开度初始值；α、β分别为压力调节阀和流量调节阀阀门开度调整系数，U_P、U_Q分别为压力调节阀和流量调节阀的最小阀门开度调节单元；

当V_X∈输送速率预设值V_N(N为正整数)时，线性调节稳压氮气管道压力调节阀的开度K_PN＝K_PNi+αU_P，，当罐压∣P_X-P_N∣≤人工设定值ΔP时，保持稳压氮气管道压力调节阀开度K_PN不变，输送罐压P_X控制完毕；

当V_X∈输送速率预设值V_N(N为正整数)且罐压∣P_X-P_N∣≤ΔP时，线性调节二次补气管道流量调节阀开度K_QN＝K_QNi+βU_Q，当二次补气流量∣Q_X-Q_N∣≤人工设定值ΔQ时，保持二次补气管道流量调节阀开度K_QN不变，二次补气流量Q_X控制完毕。

可选的，α、β的取值范围为0～100的整数。

可选的，设定10个输送速率预设值V_N，V₁＝0～20t/h，V₂＝20-25t/h，V₃＝25-30t/h，V₄＝30-35t/h，V₅＝35-40t/h，V₆＝40-43t/h，V₇＝43-46t/h，V₈＝46-49t/h，V₉＝49-52t/h，V₁₀＝52-55t/h。

可选的，设定10个多级控制输送罐压预设值P_N，P₁＝650kPa，P₂＝700kPa，P₃＝750kPa，P₄＝800kPa，P₅＝830kPa，P₆＝860kPa，P₇＝890kPa，P₈＝920kPa，P₉＝950kPa，P₁₀＝980kPa。

可选的，设定10个二次补气流量预设值Q_N，Q₁＝850Nm³/h，Q_2＝750Nm³/h，Q₃＝650Nm³/h，Q₄＝550Nm³/h，Q₅＝450Nm³/h，Q₆＝350Nm³/h，Q₇＝250Nm³/h，Q₈＝220Nm³/h，Q₉＝200Nm³/h，Q₁₀＝180Nm³/h。

可选的，输送速率V、多级控制输送罐压P和二次补气量Q的各个预设值为一一对应关系，当N相同时，V_N与P_N及Q_N相对应。

可选的，多级控制输送罐压P与输送速率V呈现正相关变化，二次补气量Q与输送速率V呈现负相关变化。

本发明的有益效果在于：

1)可实现重力灰的连续稳定输送，显著提高物料输送的均匀性和稳定性；

2)大幅度提高系统的自动化控制水平，降低操作工的工作负荷；

3)系统简单、技术可靠、易于实现，投资费用低；

4)易于对现有高炉重力灰系统实施改造，适用范围广。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明的控制系统框图；

图2为本发明的其中一种实施方式示例图。

附图标记：1—重力灰仓 2—第一气动切断阀 3—A喷吹罐压力计 4—A喷吹罐5—第二气动切断阀 6—第一压力调节阀 7—补压管道 8—二次补气管道 9—第三气动切断阀 10—第一流量计 11—第一流量调节阀 12—第四气动切断阀 13—第一补气器 14—第二压力调节阀 15—第五气动切断阀 16—第六气动切断阀 17—第二流量计 18—第二流量调节阀 19—第七气动切断阀 20—第二补气器 21—B喷吹罐 22—B喷吹罐压力计23—第八气动切断阀。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图2，为一种高炉重力灰连续稳定输送的控制方法，图2为其中一种实施方式的示例图，其装置结构包括一个重力灰仓1，A喷吹罐4和B喷吹罐21分别独立连接至重力灰仓1，A喷吹罐4通过第一气动切断阀连接至重力灰仓1，B喷吹罐21通过第八气动切断阀连接至重力灰仓1，A喷吹罐4上设有A喷吹罐压力计，B喷吹罐21上设有B喷吹罐压力计，A喷吹罐4通过第二气动切断阀、第一压力调节阀连接至补压管道；通过第四气动切断阀12、第一补气器13、第一流量调节阀11、第一流量计10、第三气动切断阀9连接至二次补气管道8；B喷吹罐21通过第五气动切断阀15、第二压力调节阀14连接至补压管道7，通过第七气动切断阀19、第二补气器20、第六气动切断阀16、第二流量计17、第二流量调节阀18连接至二次补气管道8。

根据本发明的一种高炉重力灰连续稳定输送的控制方法的一个实施例如下所述：首先，建立输送罐压控制模型、二次补气流量控制模型和输送速率控制模型；然后，重力灰输送系统根据实际工况，按照三个模型对介质的压力、流量和输送速率分别进行调节，分别控制喷吹罐罐压、二次补气流量和物料的输送速率。

进一步，所建立的输送速率控制模型，以控制输送速率V自动匹配最优的输送罐压P和二次补气量Q，具体实现方法如下所述：

(1)当输送速率V_X∈V_N(N＝1，2，……，10)时，首先线性调节稳压氮气管道压力调节阀的开度K_PN＝K_PNi+αU_P，当罐压∣P_X-P_N∣≤ΔP(ΔP为人工设定值)极小时，则保持稳压氮气管道压力调节阀开度K_PN不变，输送罐压P_X控制完毕；

(2)当输送速率V_X∈V_N(N＝1，2，……，10)，且罐压∣P_X-P_N∣≤ΔP(ΔP为人工设定值)极小时，然后线性调节二次补气管道流量调节阀开度K_QN＝K_QNi+βU_Q。当二次补气流量∣Q_X-Q_N∣≤ΔQ(ΔQ为人工设定值)极小时，则保持二次补气管道流量调节阀开度K_QN不变，二次补气流量Q_X控制完毕。

其中：V_X为重力灰输送速率设定值；P_X为输送罐罐压实测值；K_PN为压力调节阀开度实测值；K_PNi为压力调节阀开度初始值；K_QN为流量调节阀开度实测值；K_QNi为流量调节阀开度初始值；α、β分别为压力调节阀和流量调节阀阀门开度调整系数，可根据实际工况人工设定，取值范围为0～100的整数；U_P、U_Q分别为压力调节阀和流量调节阀的最小阀门开度调节单元。

进一步，将输送速率V分成10个档次，并构建如下所述数据表单：

序号	速率范围(t/h)	序号	速率范围(t/h)
				V1	0～20	V6	40～43
V2	20～25	V7	43～46
				V3	25～30	V8	46～49
V4	30～35	V9	49～52
				V5	35～40	V10	52～55

进一步，将输送罐压P分成10个档次，并构建如下所述数据表单：

进一步，将二次补气量Q分成10个档次，并构建如下所述数据表单：

进一步，输送速率V、输送罐压P和二次补气量Q的各个档次为一一对应关系，即V₁对应P₁和Q₁，V₂对应P₂和Q₂，……，V₁₀对应P₁₀和Q₁₀。其中，输送罐压P与输送速率V呈现正相关变化，二次补气量Q与输送速率V呈现负相关变化。

所述输送速率控制模型，以控制输送速率V自动匹配最优的输送罐压P和二次补气量Q，具体实现方法如下(以调节A喷吹罐4为例)：

A、当输送速率V_X∈V_N(N＝1，2，……，10)时，首先线性调节稳压氮气管道压力调节阀(6或14)的开度K_PN＝K_PNi+αU_P，当罐压∣P_X-P_N∣≤ΔP(ΔP为人工设定值)极小时，则保持稳压氮气管道第一压力调节阀5的开度K_PN不变，输送罐压P_X控制完毕，以A喷吹罐压力计3显示为准；

B、当输送速率V_X∈V_N(N＝1，2，……，10)，且罐压∣P_X-P_N∣≤ΔP(ΔP为人工设定值)极小时，然后线性调节二次补气管道流量调节阀第一流量调节阀11的开度K_QN＝K_QNi+βU_Q。当二次补气流量∣Q_X-Q_N∣≤ΔQ(ΔQ为人工设定值)极小时，则保持二次补气管道第一流量调节阀11的开度K_QN不变，二次补气流量Q_X控制完毕，以第一流量计10显示为准。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种高炉重力灰连续稳定输送的控制方法，其特征在于：在控制程序中分别建立输送罐压控制模型、二次补气流量控制模型和输送速率控制模型；输送罐压控制模型对应参数多级控制输送罐压P，二次补气流量控制模型对应参数二次补气流量Q，输送速率控制模型对应参数输送速率V；通过输送罐压控制模型、二次补气流量控制模型和输送速率控制模型对多级控制输送罐压P、二次补气流量Q和输送速率V进行调节，实现重力灰的连续稳定输送；所建立的输送速率控制模型，以输送速率V匹配输送罐压P和二次补气量Q，设定若干输送速率预设值V_N，N为正整数，V_X为当前输送速率设定值；设定若干多级控制输送罐压预设值P_N，N为正整数，P_X为当前输送罐罐压实测值；设定若干二次补气流量预设值Q_N，N为正整数，Q_X为二次补气流量实测值；

设K_PN为压力调节阀开度实测值；K_PNi为压力调节阀开度初始值；K_QN为流量调节阀开度实测值；K_QNi为流量调节阀开度初始值；α、β分别为压力调节阀和流量调节阀阀门开度调整系数，U_P、U_Q分别为压力调节阀和流量调节阀的最小阀门开度调节单元；

当V_X∈输送速率预设值V_N，N为正整数时，线性调节稳压氮气管道压力调节阀的开度K_PN=K_PNi+αU_P，当罐压∣P_X-P_N∣≤人工设定值ΔP时，保持稳压氮气管道压力调节阀开度K_PN不变，输送罐压P_X控制完毕；

当V_X∈输送速率预设值V_N，N为正整数，且罐压∣P_X-P_N∣≤ΔP时，线性调节二次补气管道流量调节阀开度K_QN=K_QNi+βU_Q，当二次补气流量∣Q_X-Q_N∣≤人工设定值ΔQ时，保持二次补气管道流量调节阀开度K_QN不变，二次补气流量Q_X控制完毕；

设定10个输送速率预设值V_N，V₁=0~20t/h，V₂=20-25t/h，V₃=25-30t/h，V₄=30-35t/h，V₅=35-40t/h，V₆=40-43t/h，V₇=43-46t/h，V₈=46-49t/h，V₉=49-52t/h，V₁₀=52-55t/h；

设定10个多级控制输送罐压预设值P_N，P₁=650kPa，P₂=700kPa，P₃=750kPa，P₄=800kPa，P₅=830kPa，P₆=860kPa，P₇=890kPa，P₈=920kPa，P₉=950kPa，P₁₀=980kPa；

设定10个二次补气流量预设值Q_N，Q₁=850Nm³/h，Q₂₌750Nm³/h，Q₃=650Nm³/h，Q₄=550Nm³/h，Q₅=450Nm³/h，Q₆=350Nm³/h，Q₇=250Nm³/h，Q₈=220Nm³/h，Q₉=200Nm³/h，Q₁₀=180Nm³/h。

2.根据权利要求1所述的高炉重力灰连续稳定输送的控制方法，其特征在于：α、β的取值范围为0~100的整数。

3.根据权利要求1所述的高炉重力灰连续稳定输送的控制方法，其特征在于：输送速率V、多级控制输送罐压P和二次补气量Q的各个预设值为一一对应关系，当N相同时，V_N与P_N及Q_N相对应。

4.根据权利要求1-3任一项中所述的高炉重力灰连续稳定输送的控制方法，其特征在于：多级控制输送罐压P与输送速率V呈现正相关变化，二次补气量Q与输送速率V呈现负相关变化。