CN115183570A

CN115183570A - 一种矿粉立磨系统及自动控制方法

Info

Publication number: CN115183570A
Application number: CN202210661749.5A
Authority: CN
Inventors: 常志明
Original assignee: Baowu Huanke Nanjing Resources Utilization Co ltd
Current assignee: Baowu Huanke Nanjing Resources Utilization Co ltd
Priority date: 2022-06-12
Filing date: 2022-06-12
Publication date: 2022-10-14

Abstract

本发明涉及一种矿粉立磨系统，包括下料系统，立磨机，主收尘，热风炉，现场PLC控制台，立磨机入口热风温度测量仪表，立磨机入口热风流量测量仪表，高炉煤气流量调节阀，回流烟气智能流量分配器以及入炉烟气智能流量分配器该方案的目的是对矿渣微粉生产系统中立磨的干燥热风温度及干燥热风流量进行精准控制，对高炉煤气流量、回流烟总流量、回流烟气掺入比例控制，再创新采用两个辅助烟气智能控制模块，并获得最优方案和生产工艺参数，达到减少煤气消耗的目标。

Description

一种矿粉立磨系统及自动控制方法

技术领域

本发明涉及一种以矿渣微粉立磨生产线的物料干燥风温度及流量为自动控制对象，对高炉煤气流量、回流烟气风量分配方式及分配比例进行调控的方法，属于温度及流量自动控制领域。

背景技术

矿渣微粉生产一般采用粉磨生产工艺，使用热风炉燃烧高炉煤气等燃料产生的烟气掺入外部兑冷风，形成600℃左右热风，再掺入回流烟气进行掺混到400-500℃热风进磨机，作为立磨系统的粉料烘干和输送的介质，磨机用后热风经主收尘器排放到大气中去，排放的热烟气温度在100℃左右。现有生产工艺中，入磨热风采用热风炉供给，为了调节热风温度并进一步利用烟气余热、节约能源，本专利提案创新提出，回流烟气利用除对热风炉出来热风掺混外，把回流烟气一部分重新引回热风炉系统中替代原有兑冷风，并利用回流烟中有较高的氧浓度，也可以代替助燃空气进入热风炉，减少冷空气入炉量，起到稳定炉温节约煤气的作用，此外部分回流烟气循环风入炉，还起到降低燃烧系统NOx排放的作用；这样回流烟分为两部分，一部分通过掺混直接进入进立磨机调节入磨风温度的作用，另一部分回流烟气进入热风炉中，起到降低热风炉煤气消耗。

目前工艺控制中，回流烟气流量、回流烟气进入热风炉和立磨前热风管的分配比例，以及煤气流量的运行控制主要依靠现场经验，对于系统供风的风量平衡和热量平衡缺乏整体考量，处于被动响应和应对；尤其回流烟气的分配更缺乏依据，既限制了现场工艺运行的自动化水平，又不能保证系统达到高效低耗的生产要求。本发明以磨机干燥热风温设定值以及干燥热风流量为控制对象，创新采用烟气智能控制模块，对回流烟气总量、分配比例和煤气流量进行串级控制，达到提高立磨系统中热风控制的自动化水平，降低燃耗的目标。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种矿粉立磨系统，该方案的目的是对矿渣微粉生产系统中立磨的干燥热风温度及干燥热风流量进行精准控制，对高炉煤气流量、回流烟总流量、回流烟气掺入比例控制，再创新采用两个辅助烟气智能控制模块，并获得最优方案和生产工艺参数，达到减少煤气消耗的目标。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种矿粉立磨系统，所述立磨系统包括下料系统，立磨机，主收尘，热风炉，现场PLC控制台，立磨机入口热风温度测量仪表，立磨机入口热风流量测量仪表，高炉煤气流量调节阀，回流烟气智能流量分配器以及入炉烟气智能流量分配器，所述下料系统和主收尘均与立磨机相连，所述热风炉通过管道连接立磨机，所述立磨机入口热风温度测量仪表、立磨机入口热风流量测量仪表设置在热风炉与立磨机之间的管道上，其中高炉煤气流量调节阀安装在进热风炉煤气管道上，经过主收尘的干净烟气经过管道进入回流烟气智能流量分配器；根据PLC控制信号对回流烟气流量和排空烟气流量进行进行分配，排空烟气由管道接入烟囱排空，回流烟气由管道接入热风炉入炉烟气智能流量分配器；根据PLC控制信号对入炉烟气流量和入磨机前热风管的烟气流量进行同时分配，入炉烟气经管道进入热风炉作为兑冷风和助燃空气，其余回流烟气经过管道直接送到磨机前与出热风炉烟气掺混送入立磨机。

一种矿粉立磨系统的自动控制方法，所述方法如下：

步骤1：数据检测：获取所述粉磨机进出口热风温度、入磨机热风流量等状态参数，通过现场PLC控制平台向车间主控传递数据；

步骤2：煤气流量控制：车间主控对立磨热风进口温度和入磨机热风流量进行将实测值与工艺设定值进行对比，未能达到设定值时，调用热平衡模型，计算煤气流量最优值，并向现场PLC控制台反馈，对煤气流量进行调节。

步骤3：回流烟气比例控制：煤气流量变化触发回流烟气智能流量分配器，对回流烟流量和排空烟气流量进行智能分配。回流烟流量变化触发入热风炉烟气智能流量分配器，对回流烟中入热风炉和直接进入磨机的烟气流量进行优化分配，同步检测入磨机前的烟气温度和流量，达到设定值时完成调控。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，本发明提供的实施策略提高立磨系统中热风工艺控制的自动化水平；针对立磨料粉干燥过程存在的滞后、时变和非线性特点，通过高炉煤气流量以及回流烟气热风比例调节，解决了干燥温度和入磨机风量的匹配控制问题，同时达到节约燃耗的目的。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明控制过程示意图。

图中：1下料系统，2立磨机，3主收尘，4热风炉，5现场PLC控制台，6立磨机入口热风温度测量仪表，7立磨机入口热风流量测量仪表，8高炉煤气流量调节阀，9回流烟气智能流量分配器，10入炉烟气智能流量分配器。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1，一种矿粉立磨系统，所述立磨系统包括下料系统1，立磨机2，主收尘3，热风炉4，现场PLC控制台5，立磨机入口热风温度测量仪表6，立磨机入口热风流量测量仪表7，高炉煤气流量调节阀8，回流烟气智能流量分配器9以及入炉烟气智能流量分配器10，所述下料系统1和主收尘3均与立磨机2相连，所述热风炉4通过管道连接立磨机2，所述立磨机入口热风温度测量仪表6、立磨机入口热风流量测量仪表7设置在热风炉4与立磨机2之间的管道上，其中高炉煤气流量调节阀8安装在进热风炉煤气管道8-1上，经过主收尘3的干净烟气经过管道9-1进入回流烟气智能流量分配器9；根据PLC控制信号对回流烟气流量和排空烟气流量进行进行分配，排空烟气由管道9-2接入烟囱排空，回流烟气由管道9-3接入热风炉入炉烟气智能流量分配器10；根据PLC控制信号对入炉烟气流量和入磨机前热风管的烟气流量进行同时分配，入炉烟气经管道10-1进入热风炉作为兑冷风和助燃空气，其余回流烟气经过管道10-2直接送到磨机前与出热风炉烟气掺混送入立磨机。

实施例2：参见图1、图2，一种矿粉立磨系统的自动控制方法，所述方法如下：

步骤2：煤气流量控制：车间主控对立磨热风进口温度和入磨机热风流量进行将实测值与工艺设定值进行对比，未能达到设定值时，调用热平衡模型，计算煤气流量最优值，并向现场PLC控制台反馈，对煤气流量进行调节；

如图2所示一种回流烟气流量、粉料干燥温度、煤气流量、回流烟气自动控制方法的步骤包括：获取所述矿渣粉磨系统运行中的状态数据；基于所述状态数据，将工艺参数干燥温度及入炉热风流量与设定值进行对比分析，作为优选，可以同时对微粉产品质量进行检测，如含水率、比表面积等，辅助干燥状况分析；实际干燥温度及入炉热风流量与设定值偏离时，调用计算模型——高炉煤气流量模块，输入各环节烟气流量和温度等参数，得到煤气流量预测值，通过煤气流量控制器调整现场煤气流量。重新检测状态数据，对比后仍然不满足时，调用计算模型——回流烟流量模块，计算回流烟气总量预测值，首先通过回流烟气流量控制器对回流烟气总流量进行调整；调用计算模型——回流烟分配模块，以煤气流量最小为目标，获得最优回流风分配比预测值，通过回流烟智能分配控制器，对回流烟入热风炉风量和直接进磨前风管风量进行同时调节，并将信号进行反馈，通过煤气流量控制器调整煤气流量，使其达到控制目标。

根据本发明上述实施例的矿渣微粉生产系统干燥温度、燃气流量、回流烟气量自动控制方法，还可以具有以下附加的技术特征：

本发明实施例中，所述矿渣微粉生产工艺中立磨系统热平衡方程为：

Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅+Q₆+Q₇+Q₈＝Q₁’+Q₂’+Q₃’+Q₄’

式中各热量代码意义如下表所示：

本发明实施例中，所述矿渣微粉生产工艺中立磨系统风量平衡方程为：

G₁＝G₁₁+G₁₂+G₁₃

G₁₁＝G₁₁₁+G₁₁₂

G₁＝X₁G₁’

G₂＝X₂G₂’

G₃’＝G₄’+G₁₃+G₁₁₂

G₁+G₂+G₃＝G₁’+G₂’+G₃’+G₄’

式中系数X1和X2根据现场数据回归得到，式中各风量代码意义如下表所示：

本发明实施例中，所述控制系统通过带遗忘因子的递推最小二乘法在线辨识时变模型参数，设计烟气温度升温过程的广义预测控制器，在参数时变和不同时滞的工况下均能很快地跟踪设定值，保持稳定的控制效果。

实施效果：

以干燥处理量86t/h，含水率10％的立磨系统为例，设定磨机热风进口温度280℃，同时需要保证入磨机气体总流量应不低于110000Nm³/h。

工况1中回流风中热风炉回流风流量和掺冷风回流风流量比为0.3，总回流风量为96000m³/h。系统发现工况1实际进口温度304℃高于设定值280℃，且此时能耗较高。调用计算模型高炉煤气流量模块，得到煤气流量计算值，通过工况对比，确定工况6为基准，进行下一步调整；系统反馈给燃气流量控制器，减少煤气流量。由于大幅降低了燃气流量，入磨机和出磨机的温度显著降低，继而相应增大了循环风总风量。此时再调用计算模型中回流烟总量计算模块和回流烟分配比计算模块，获得最优回流风分配比。通过减少回流风流量来弥补热量损失。该工况下循环总烟气量为96000m³/h，以上表工况6为基准。其他条件不变，只改变循环烟气量，计算典型工况结果如下表所示。

通过工况对比，确定工况8为基准，进行下一步调整。系统反馈给回流风总流量控制器，减少回流风总流量。与工况6相比，减少循环总烟气量为84000m3/h后，工况8磨机入口温度上升到282℃，而循环风温从92℃小幅升高到93℃符合布袋除尘器工作温度不会引起超温。在回流风下端自行设计的回流风分配控制器，调控入热风炉回流风流量和掺冷风回流风流量(分配比)。通过控制一部分回流风进入热风炉参与燃烧，并降低燃烧NOx排放，同时实现磨机入口温度和风量均满足要求。

煤气流量与回流烟气流量、回流烟气分配实现串级控制，系统依据各模块组合计算，可将进磨机的入口热风温度和热风流量控制到最佳设定值，而燃料消耗量则控制在低位水平，达到节能降耗目标。通过本次优化控制，高炉煤气消耗量由9000Nm3/h下降到8000Nm3/h时，本次优化的节能率达到13.3％。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims

1.一种矿粉立磨系统，其特征在于，所述立磨系统包括下料系统，立磨机，主收尘，热风炉，现场PLC控制台，立磨机入口热风温度测量仪表，立磨机入口热风流量测量仪表，高炉煤气流量调节阀，回流烟气智能流量分配器以及入炉烟气智能流量分配器，所述下料系统和主收尘均与立磨机相连，所述热风炉通过管道连接立磨机，所述立磨机入口热风温度测量仪表、立磨机入口热风流量测量仪表设置在热风炉与立磨机之间的管道上，其中高炉煤气流量调节阀安装在进热风炉煤气管道上，经过主收尘的干净烟气经过管道进入回流烟气智能流量分配器；根据PLC控制信号对回流烟气流量和排空烟气流量进行进行分配，排空烟气由管道接入烟囱排空，回流烟气由管道接入热风炉入炉烟气智能流量分配器；根据PLC控制信号对入炉烟气流量和入磨机前热风管的烟气流量进行同时分配，入炉烟气经管道进入热风炉作为兑冷风和助燃空气，其余回流烟气经过管道直接送到磨机前与出热风炉烟气掺混送入立磨机。

2.采用权利要求1所述的矿粉立磨系统的自动控制方法，其特征在于，所述方法如下：

步骤1：数据检测，

步骤2：煤气流量控制，

步骤3：回流烟气比例控制。

3.根据权利要求2所述的自动控制方法，其特征在于，步骤1：数据检测：获取所述粉磨机进出口热风温度、入磨机热风流量等状态参数，通过现场PLC控制平台向车间主控传递数据。

4.根据权利要求2所述的自动控制方法，其特征在于，步骤2：煤气流量控制：车间主控对立磨热风进口温度和入磨机热风流量进行将实测值与工艺设定值进行对比，未能达到设定值时，调用热平衡模型，计算煤气流量最优值，并向现场PLC控制台反馈，对煤气流量进行调节。

5.根据权利要求2所述的自动控制方法，其特征在于，步骤3：回流烟气比例控制：煤气流量变化触发回流烟气智能流量分配器，对回流烟流量和排空烟气流量进行智能分配。回流烟流量变化触发入热风炉烟气智能流量分配器，对回流烟中入热风炉和直接进入磨机的烟气流量进行优化分配，同步检测入磨机前的烟气温度和流量，达到设定值时完成调控。