CN114345049A - 一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，涉及钢铁生产技术领域，通过安装在湿法除尘用喷淋枪上游的烟气速度监控装置连续监控处理前高温烟气速度场；通过安装在湿法除尘用喷淋枪下游的烟气温度监控装置连续监控处理后高温烟气温度场；根据除尘风机转速及高温烟气速度场与温度场动态控制各喷淋枪的冷却水喷淋流量及喷淋枪插入深度。形成喷淋系统的动态控制策略，同步精准调节各喷淋枪的插入位置及喷淋流量，实现高温烟气的稳定降温及高效除尘。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁生产技术领域，特别是涉及一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法。
背景技术
湿法除尘为钢铁企业冶金转炉除尘的主流方法之一，转炉冶炼过程产生的大量高温烟尘经由汽化烟道后通入喷淋塔。高温烟气中含有大量漂浮的尺寸、形貌及成分等均不相同的固体颗粒，固体颗粒与喷淋枪喷射的水雾液滴碰撞后形成“液-固”泥团。在重力、摇曳力与惯性力等作用力的共同影响下，烟气管道内大量存在的固体颗粒、水雾液滴及“液-固”泥团持续发生碰撞、汇集与长大过程。该过程所形成的大量污泥与污水，最终均沉降到喷淋塔底部，并由排污管道排除，用以实现转炉高温烟气降温与除尘的目的。
目前，湿法喷淋系统大多沿用理论计算设计与现场经验评估的传统喷淋控制方法，但受转炉入炉原料成分波动、过程供氧强度实时调节与造渣料加入时间不确定等冶炼工况的影响，高温烟气实时温度与流量不断变化，转炉冶炼过程中传统喷淋控制方法难以对喷淋枪的插入位置及喷淋流量进行精准调节，导致喷淋系统除尘能力差、温降效率低及烟道内壁积灰严重等问题。
部分湿法喷淋系统通过在喷淋枪上游内置热电偶的方式进行高温烟气采集进而控制喷淋枪冷却水流量，实现强化除尘的目的，形成了改进后喷淋控制方法。但高温烟气在经过汽化烟道后，其流场分布模式发生改变形成了明显流动速度梯度，处理后高温烟气进一步形成了明显的温度梯度，热电偶单一安装位置及纯温度的数据采集方式难以满足喷淋系统实际控制需求，导致所述改进后喷淋控制方法的除尘能力与冷却效果的提升幅度有限，未能实现喷淋枪插入位置及喷淋流量的同步准确控制。
因此，基于冶金转炉喷淋塔实际结构特点与高温烟气实际流动模式，冶金转炉湿法除尘喷淋控制工艺在实际运行中具有匹配性差、喷淋效率低及控制精度不足等问题。
发明内容
本发明针对上述技术问题，克服现有技术的缺点，提供一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，包括以下步骤：
S1、冶金转炉湿法除尘烟道内喷淋枪上游安装一套含有多流道测速枪的烟气速度监控装置，喷淋枪下游安装一套含有多流道热电偶枪的烟气温度监控装置；
S2、安装在喷淋枪上游的烟气速度监控装置将测得的处理前高温烟气速度实时传输到喷淋控制系统；
S3、喷淋控制系统对处理前高温烟气速度信号进行实时采集和分析，结合除尘风机转速，确定各喷淋枪插入深度；
S4、安装在喷淋枪下游的烟气温度监控装置将测得的处理后高温烟气温度实时传输到喷淋控制系统；
S5、喷淋控制系统对处理后高温烟气温度信号进行实时采集和分析，结合除尘风机转速，确定各喷淋枪冷却水喷淋流量。
本发明进一步限定的技术方案是：
前所述的一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，步骤S3具体包括：
启动阶段：转炉冶炼开始前，喷淋控制系统根据风机转速增速信号将各喷淋枪由待机位置调节到预设定工作位置；
工作阶段：转炉冶炼过程中，喷淋控制系统根据处理前高温烟气速度信号计算处理前高温烟气速度场，根据处理前高温烟气速度场分布模式将各喷淋枪由预设定工作位置调节到喷淋工作位置；
结束阶段：转炉冶炼结束后，喷淋控制系统根据风机转速降速信号将各喷淋枪由喷淋工作位置调节到待机位置。
前所述的一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，步骤S5具体包括：
启动阶段：喷淋枪由待机位置调节到预设定工作位置后，各喷淋枪按预设定冷却水喷淋量开始喷淋；
工作阶段：喷淋控制系统根据风机转速信号计算高温烟气来流流量，根据处理后高温烟气温度信号计算处理后高温烟气温度场，根据处理后高温烟气来流流量及温度场，动态调节各喷淋枪的喷淋流量；
结束阶段：喷淋枪由喷淋工作位置调节到待机位置后，各喷淋枪停止喷淋冷却水。
前所述的一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，烟气速度监控装置上游安装位置沿高温烟气流动方向距离喷淋枪2-5m，烟气温度监控装置下游安装位置沿高温烟气流动方向距离喷淋枪1-2m。
前所述的一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，一套烟气速度监控装置含有均匀分布的6-24支多流道测速枪，一套烟气温度监控装置含有均匀分布的6-24支多流道热电偶枪。
前所述的一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，多流道测速枪与多流道热电偶枪尺寸相同且长度范围在0.5-1.5m，多流道热测速枪含有3-8个流速仪，多流道热电偶枪含有3-8支热电偶。
前所述的一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，流速仪等间距安装于多流道测速枪，热电偶等间距安装于多流道热电偶枪，流速仪距离喷淋塔内壁最近和最远距离为0.1m和0.5m，热电偶距离喷淋塔内壁最近和最远距离为0.1m和0.6m，根据转炉的公称容量和湿法除尘烟道结构确定。
前所述的一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，喷淋控制系统形成各喷淋枪工作位置及喷淋流量设定策略的频率≥10套/s。
前所述的一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，步骤S2，用于采集处理前高温烟气速度信号的流速仪测量速度上限为50m/s，流速仪测量误差≤±0.2m/s，喷淋枪插入位置误差≤±0.02m，各喷淋枪工作位置设定策略每5s更新一次。
前所述的一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，步骤S3，用于采集处理前高温烟气温度信号的热电偶测量温度上限为1100℃，热电偶测量误差≤±1.0℃，喷淋枪冷却水喷淋流量误差≤±1L/min，各喷淋枪冷却水喷淋流量设定策略每3s更新一次。
本发明的有益效果是：
（1）本发明综合利用流速仪及热电偶连续测量不同位置高温烟气的速度与温度，并基于高温烟气速度场及温度场分布特点形成动态控制策略，完成转炉烟道喷淋系统中各喷淋枪插入位置及喷淋流量的同步准确控制；
（2）本发明能够实时测量冶金转炉湿法除尘喷淋塔内不同位置高温烟气速度与温度，并计算不同位置高温烟气速度场与温度场，根据处理前高温烟气速度场分布特点及处理后高温烟气温度场分布特点，形成喷淋系统的动态控制策略，同步精准调节各喷淋枪的插入位置及喷淋流量，实现高温烟气的稳定降温及高效除尘；
（3）本发明可达成，冶金转炉湿法除尘喷淋冷却水量使用量下降15%以上，高温烟气过程平均温降幅度提高50℃以上，高温烟气内固态粉尘去除率提高10%以上。
附图说明
图1为本发明控制流程示意图；
图2为本发明装置示意图；
图3为本发明多流道测速枪示意图；
图4为本发明多流道热电偶枪示意图；
其中，1、汽化烟道；2、湿法喷淋塔；3、烟气速度监控装置；3-1、多流道测速枪；3-2、流速仪；4、喷淋枪；5、烟气温度监控装置；5-1、多流道热电偶枪；5-2、热电偶。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，应用在100吨冶金转炉湿法除尘喷淋塔上，如图1-4所示，包括以下步骤：
S1、冶金转炉湿法除尘烟道内喷淋枪上游安装一套含有多流道测速枪的烟气速度监控装置，喷淋枪下游安装一套含有多流道热电偶枪的烟气温度监控装置；
S2、安装在喷淋枪上游的烟气速度监控装置将测得的处理前高温烟气速度实时传输到喷淋控制系统；
S3、喷淋控制系统对处理前高温烟气速度信号进行实时采集和分析，结合除尘风机转速，确定各喷淋枪插入深度，具体包括：
启动阶段：转炉冶炼开始前，喷淋控制系统根据风机转速增速信号将各喷淋枪由待机位置调节到预设定工作位置；
工作阶段：转炉冶炼过程中，喷淋控制系统根据处理前高温烟气速度信号计算处理前高温烟气速度场，根据处理前高温烟气速度场分布模式将各喷淋枪由预设定工作位置调节到喷淋工作位置；
结束阶段：转炉冶炼结束后，喷淋控制系统根据风机转速降速信号将各喷淋枪由喷淋工作位置调节到待机位置；
S4、安装在喷淋枪下游的烟气温度监控装置将测得的处理后高温烟气温度实时传输到喷淋控制系统；
S5、喷淋控制系统对处理后高温烟气温度信号进行实时采集和分析，结合除尘风机转速，确定各喷淋枪冷却水喷淋流量，具体包括：
启动阶段：喷淋枪由待机位置调节到预设定工作位置后，各喷淋枪按预设定冷却水喷淋量开始喷淋；
工作阶段：喷淋控制系统根据风机转速信号计算高温烟气来流流量，根据处理后高温烟气温度信号计算处理后高温烟气温度场，根据处理后高温烟气来流流量及温度场，动态调节各喷淋枪的喷淋流量；
结束阶段：喷淋枪由喷淋工作位置调节到待机位置后，各喷淋枪停止喷淋冷却水。
其中，烟气速度监控装置上游安装位置沿高温烟气流动方向距离喷淋枪2.5m，烟气温度监控装置下游安装位置沿高温烟气流动方向距离喷淋枪1.2m。烟气速度监控装置含有均匀分布在喷淋塔内壁的8支多流道测速枪，烟气温度监控装置含有均匀分布在喷淋塔内壁的8支多流道热电偶枪。多流道测速枪长度为0.8m，含有等间距的安装于流道测速枪的3个流速仪，流速仪距离喷淋塔内壁最近和最远距离为0.15m和0.25m。多流道热电偶枪长度为0.8m，含有等间距的安装于流道测速枪的3个热电偶，流速仪距离喷淋塔内壁最近和最远距离为0.1m和0.3m。
喷淋控制系统形成各喷淋枪工作位置及喷淋流量设定策略的频率≥10套/s。步骤S2，用于采集处理前高温烟气速度信号的流速仪测量速度上限为50m/s，流速仪测量误差≤±0.2m/s，喷淋枪插入位置误差≤±0.02m，各喷淋枪工作位置设定策略每5s更新一次。步骤S3，用于采集处理前高温烟气温度信号的热电偶测量温度上限为1100℃，热电偶测量误差≤±1.0℃，喷淋枪冷却水喷淋流量误差≤±1L/min，各喷淋枪冷却水喷淋流量设定策略每3s更新一次。
所需喷淋冷却水量下降16%，高温烟气过程平均温降幅度提高53℃，高温烟气内固态粉尘去除率提高12%。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，应用在200吨冶金转炉湿法除尘喷淋塔上，烟气速度监控装置上游安装位置沿高温烟气流动方向距离喷淋枪4m，烟气温度监控装置下游安装位置沿高温烟气流动方向距离喷淋枪1.8m。烟气速度监控装置含有均匀分布在喷淋塔内壁的20支多流道测速枪，烟气温度监控装置含有均匀分布在喷淋塔内壁的20支多流道热电偶枪。多流道测速枪长度为1.3m，含有等间距的安装于流道测速枪的7个流速仪，流速仪距离喷淋塔内壁最近和最远距离为0.20m和0.45m。多流道热电偶枪长度为0.8m，含有等间距的安装于流道测速枪的8个热电偶，流速仪距离喷淋塔内壁最近和最远距离为0.24m和0.52m。
所需喷淋冷却水量下降17%，高温烟气过程平均温降幅度提高58℃，高温烟气内固态粉尘去除率提高15%。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、冶金转炉湿法除尘烟道内喷淋枪上游安装一套含有多流道测速枪的烟气速度监控装置，喷淋枪下游安装一套含有多流道热电偶枪的烟气温度监控装置；
S2、安装在喷淋枪上游的烟气速度监控装置将测得的处理前高温烟气速度实时传输到喷淋控制系统；
S3、喷淋控制系统对处理前高温烟气速度信号进行实时采集和分析，结合除尘风机转速，确定各喷淋枪插入深度；
S4、安装在喷淋枪下游的烟气温度监控装置将测得的处理后高温烟气温度实时传输到喷淋控制系统；
S5、喷淋控制系统对处理后高温烟气温度信号进行实时采集和分析，结合除尘风机转速，确定各喷淋枪冷却水喷淋流量。
2.根据权利要求1所述的一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，其特征在于：所述步骤S3具体包括：
启动阶段：转炉冶炼开始前，喷淋控制系统根据风机转速增速信号将各喷淋枪由待机位置调节到预设定工作位置；
工作阶段：转炉冶炼过程中，喷淋控制系统根据处理前高温烟气速度信号计算处理前高温烟气速度场，根据处理前高温烟气速度场分布模式将各喷淋枪由预设定工作位置调节到喷淋工作位置；
结束阶段：转炉冶炼结束后，喷淋控制系统根据风机转速降速信号将各喷淋枪由喷淋工作位置调节到待机位置。
3.根据权利要求1所述的一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，其特征在于：所述步骤S5具体包括：
启动阶段：喷淋枪由待机位置调节到预设定工作位置后，各喷淋枪按预设定冷却水喷淋量开始喷淋；
工作阶段：喷淋控制系统根据风机转速信号计算高温烟气来流流量，根据处理后高温烟气温度信号计算处理后高温烟气温度场，根据处理后高温烟气来流流量及温度场，动态调节各喷淋枪的喷淋流量；
结束阶段：喷淋枪由喷淋工作位置调节到待机位置后，各喷淋枪停止喷淋冷却水。
4.根据权利要求1所述的一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，其特征在于：所述烟气速度监控装置上游安装位置沿高温烟气流动方向距离喷淋枪2-5m，所述烟气温度监控装置下游安装位置沿高温烟气流动方向距离喷淋枪1-2m。
5.根据权利要求1所述的一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，其特征在于：一套所述烟气速度监控装置含有均匀分布的6-24支多流道测速枪，一套所述烟气温度监控装置含有均匀分布的6-24支多流道热电偶枪。
6.根据权利要求1或5所述的一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，其特征在于：所述多流道测速枪与多流道热电偶枪尺寸相同且长度范围在0.5-1.5m，所述多流道热测速枪含有3-8个流速仪，所述多流道热电偶枪含有3-8支热电偶。
7.根据权利要求6所述的一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，其特征在于：所述流速仪等间距安装于所述多流道测速枪，所述热电偶等间距安装于所述多流道热电偶枪，所述流速仪距离喷淋塔内壁最近和最远距离为0.1m和0.5m，所述热电偶距离喷淋塔内壁最近和最远距离为0.1m和0.6m，根据转炉的公称容量和湿法除尘烟道结构确定。
8.根据权利要求1所述的一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，其特征在于：喷淋控制系统形成各喷淋枪工作位置及喷淋流量设定策略的频率≥10套/s。
9.根据权利要求1所述的一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，其特征在于：所述步骤S2，用于采集处理前高温烟气速度信号的流速仪测量速度上限为50m/s，流速仪测量误差≤±0.2m/s，喷淋枪插入位置误差≤±0.02m，各喷淋枪工作位置设定策略每5s更新一次。
10.根据权利要求1所述的一种烟气速度及温度动态监控的转炉烟道喷淋控制方法，其特征在于：所述步骤S3，用于采集处理前高温烟气温度信号的热电偶测量温度上限为1100℃，热电偶测量误差≤±1.0℃，喷淋枪冷却水喷淋流量误差≤±1L/min，各喷淋枪冷却水喷淋流量设定策略每3s更新一次。
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