CN115655999A - 一种基于炉身静压力判断炉缸死料柱状态的方法及系统 - Google Patents

一种基于炉身静压力判断炉缸死料柱状态的方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于炉身静压力判断炉缸死料柱状态的方法及系统，其包括在炉身下部预设多个静压力测试点，并持续检测得到多个静压力测试值；计算鼓风压力和多个静压力测试值的差值，得到静压力变化值；根据静压力变化值，计算每个静压力测试点在预设时间内的压力波动范围；当压力波动范围超出预设的正常范围达到预设阈值时；判断死料柱的透气性超出预期。避免了死料柱内焦炭破碎量增加，恶化死料柱透液性，使炉缸状态恶化，出现滑料、管道、炉型粘结等异常状况。维护死料柱状态的稳定，将高炉长时间维持在稳定状态。

Description

一种基于炉身静压力判断炉缸死料柱状态的方法及系统
技术领域
本发明涉及冶炼高炉炉况技术领域，尤其涉及一种基于炉身静压力判断炉缸死料柱状态的方法及系统。
背景技术
高炉炉缸中死料柱位于高炉内部，其状态很难直接观测，但它的状态又直接关系到高炉操作的稳定、顺行，目前一般采用焦炭质量管理、温度变化评估、高炉上下部调剂等措施来进行死料柱的评价。这些措施是通过对焦炭质量提升、炉缸温度变化、送风制度以及布料制度来达到死料柱调控的目标。其都存在的问题，就是调控周期较长，一般要3-5个小时以后才能起作用。而高炉操作是一个瞬时变化的巨大系统，对1-3s内风压、风量、压差、下料的波动如处理不及时，都可能造成严重问题。由此急需一种基于炉身静压力判断炉缸死料柱状态的方法及系统，对高炉操作及死料柱状态进行评估。
发明内容
本申请实施例通过提供一种基于炉身静压力判断炉缸死料柱状态的方法及系统，至少部分解决了现有技术中由于高炉的调控周期较长，在高炉操作这个瞬时变化的系统，对高炉处理不及时，造成炉缸状态恶化的技术问题，实现了及时对死料柱状态进行评判，维护死料柱状态的稳定的技术效果。
第一方面，为解决上述技术问题，本发明的实施例提供了如下技术方案：
一种基于炉身静压力判断炉缸死料柱状态的方法，包括：
在炉身下部预设多个静压力测试点，并持续检测得到多个静压力测试值；
计算鼓风压力和多个上述静压力测试值的差值，得到静压力变化值；
根据上述静压力变化值，计算每个上述静压力测试点在预设时间内的压力波动范围；
当上述压力波动范围超出预设的正常范围达到预设阈值时；判断上述死料柱的透气性超出预期。
可选的，在上述判断上述死料柱的透气性超出预期之后，上述方法还包括：
对高炉操作参数进行修正，直至压力波动范围符合预设条件。
可选的，上述对高炉操作参数进行修正的步骤，还包括：
当焦炭质量劣化，焦炭的热态强度不超于预设阈值时，控制劣化焦炭使用量对焦炭负荷进行调整。
可选的，上述控制劣化焦炭使用量对焦炭负荷进行调整的步骤，还包括：
控制高炉温度，并控制硅含量大于等于预设阈值。
可选的，上述控制劣化焦炭使用量对焦炭负荷进行调整的步骤，还包括：
调整高炉碱度，保证铁水中硫含量小于预设阈值。
可选的，上述控制劣化焦炭使用量对焦炭负荷进行调整的步骤，还包括：
调整高炉中矿石用量以及布料角度，直至在炉顶形成M型料面形状。
可选的，上述控制劣化焦炭使用量对焦炭负荷进行调整的步骤，还包括：
在预设总中心加焦环数范围内，调整重心加焦量。
可选的，上述控制劣化焦炭使用量对焦炭负荷进行调整的步骤，还包括：
根据高炉所需的鼓风动能及风速，调整高炉进风面积。
可选的，在上述计算鼓风压力和多个上述静压力测试值的差值之前，上述方法还包括：
基于预设的正常风量和高炉所需鼓风动能，确定正常风量与所需风量之间的系数，得到所需风量的基准区间；
根据上述基准区间换算鼓风压力。
第二方面，提供一种基于炉身静压力判断炉缸死料柱状态的系统，上述系统包括：
静压力检测模块，用于在炉身下部预设多个静压力测试点，并持续检测得到多个静压力测试值；
静压力变化计算模块，用于计算鼓风压力和多个上述静压力测试值的差值，得到静压力变化值；
波动范围计算模块，用于根据上述静压力变化值，计算每个上述静压力测试点在预设时间内的压力波动范围；
结果模块，用于当上述压力波动范围超出预设的正常范围达到预设阈值时；判断上述死料柱的透气性超出预期。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
首先利用高炉最下段8-12点位的炉身静压力变化，对应于中心及边缘的气流分布差异的特点，用鼓风压力和炉身下部静压力检测之间的压力差数值△Pi的变化来表征死料柱状态，及时对死料柱状态进行评判，并得出死料柱对高炉操作的影响，而后采取对应的恰当措施，维护死料柱状态的稳定，将高炉长时间维持在稳定状态。从而避免死料柱内焦炭破碎量增加，恶化死料柱透液性，使炉缸状态恶化，出现滑料、管道、炉型粘结等异常状况，给高炉生产造成巨大损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的一种基于炉身静压力判断炉缸死料柱状态的方法的流程示意图；
图2为本申请提供的高炉内死料柱静压力检测点的位置示意图；
图3为本申请提供的控制劣化焦炭使用量对焦炭负荷进行调整的步骤流程图；
图4为本申请提供的一种基于炉身静压力判断炉缸死料柱状态的系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
本申请实施例通过提供一种基于炉身静压力判断炉缸死料柱状态的方法及系统，改善了现有技术中由于高炉的调控周期较长，在高炉操作这个瞬时变化的系统，对高炉处理不及时，造成炉缸状态恶化的技术问题，实现了及时对死料柱状态进行评判，维护死料柱状态的稳定的技术效果。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
针对上述技术问题，首先利用高炉最下段8-12点位的炉身静压力变化，对应于中心及边缘的气流分布差异的特点，用鼓风压力和炉身下部静压力检测之间的压力差数值△Pi的变化来表征死料柱状态，及时对死料柱状态进行评判，并得出死料柱对高炉操作的影响，而后采取对应的恰当措施，维护死料柱状态的稳定，将高炉长时间维持在稳定状态。从而避免死料柱内焦炭破碎量增加，恶化死料柱透液性，使炉缸状态恶化，出现滑料、管道、炉型粘结等异常状况，给高炉生产造成巨大损失。
本申请实施例中，提供了如图1所示的一种基于炉身静压力判断炉缸死料柱状态的方法，该方法包括步骤S101～S104：
步骤S:110，在炉身下部预设多个静压力测试点，并持续检测得到多个静压力测试值；
以3700m3高炉为例，进行描述。如图2所示，风口带在4段冷却壁，7段冷却壁处安装了10个炉身静压力测量孔，进行10个方向的炉身静压力测量，△Pi(i＝1,…,10)一般在0.04-0.1MPa范围内变化。△Pi(i＝1,…,10)在0.07MPa以下不调节，在0.07MPa以上需要进行炉况跟踪，及时处理死料柱透气性面临的问题。同时在数据库中保存炉身下部静压力测量值Pi(i在6-12之间)，测量频率1次/30秒，共保存100天的测量数据，在炉身下部一般有6-12个压力测量点，数据总量在40000个左右。
步骤S120，计算鼓风压力和多个上述静压力测试值的差值，得到静压力变化值；
在该步骤中，计算静压力变化值根据预设公式：
△Pi＝P0-Pi
其中，P0是鼓风压力，数值为0.47MPa，i的取值为10。
步骤S130，根据上述静压力变化值，计算每个上述静压力测试点在预设时间内的压力波动范围；
计算每个炉身静压力测量点1小时(预设时间)内的波动范围，其公式如下：
Dev_Pi＝(△Pi)max-(△Pi)min
计算数据如下表所示：
序号 (△P<sub>i</sub>)<sub>min</sub> (△P<sub>i</sub>)<sub>max</sub> Dev_P<sub>i</sub>
1 0.32 0.36 0.04
2 0.34 0.355 0.015
3 0.35 0.36 0.01
4 0.360 0.375 0.015
5 0.358 0.376 0.018
6 0.348 0.359 0.011
7 0.355 0.370 0.015
8 0.366 0.370 0.004
9 0.36 0.375 0.015
10 0.362 0.374 0.012
并由此计算获得max(Dev_Pi)＝0.018MPa，0.6*max(Dev_Pi)＝＝0.0108MPa。
步骤S140，当上述压力波动范围超出预设的正常范围达到预设阈值时；判断上述死料柱的透气性超出预期。
需要说明的是，对于正常范围，根据大量实验数据总结，其在0至0.6*max(Dev_Pi)范围内，炉身静压力波动(Fluc_△Pi)正常，一旦Fluc_△Pi≥0.6*[max(Dev_Pi]，则表示超出控制范围，同时如果1小时内Fluc_△Pi≥0.6*[max(Dev_Pi]超过了80次，则判断上述死料柱的透气性超出预期。对应上述数据，则其结果如下：
其在0-0.0108MPa范围内，炉身静压力波动正常。当压力波动范围Fluc_△Pi≥0.0108MPa，超出正常范围，且如果1小时内Fluc_△Pi≥0.0108MPa超过了80次，则判断上述死料柱的透气性超出预期。
进一步地，在上述判断上述死料柱的透气性超出预期之后，上述方法还包括：
对高炉操作参数进行修正，直至压力波动范围符合预设条件。
需要说明的是，△Pi对应于中心及边缘的气流分布差异，对于软融带以下的高炉而言，高炉透气性主要取决于回旋区煤气到死料柱中心的渗透程度，死料柱焦炭热强度高，孔隙率大，焦炭粒度大，炉温充足，则回旋区煤气进入死料柱中心的能力大，同样体积的煤气发生量，在死料柱内部分布比例较高，煤气死料柱边缘的分配比例会较小，则通过同样边缘截面积的煤气量少，煤气阻力小，△Pi小，反之△Pi(i＝1,…,8)值会上升，△Pi数值变化对应着死料柱煤气流的变化。而其中压力波动范围符合的预设条件为：“直到△Pi＜0.6*Dev_Pi，且满足1小时内≤40次的控制目标。”
另外死料柱下部透气性对高炉顺行有着至关重要的影响，在实际高炉操作中，可以用△Pi数值的变化来分析、表征死料柱状态，除稳定操作区间之外，一旦△Pi进入异常区间，就应该高度重视，参考影响死料柱状态的各种因素进行综合分析，采取合适的措施来维持死料柱透气性，避免长时间死料柱透气性恶化，导致中心焦炭更新速度变慢，死料柱内焦炭破碎量增长，恶化死料柱透液性，使炉缸状态恶化，出现滑料、管道、炉型粘结等异常状况，从而避免给高炉生产造成巨大损失。而其具体修正内容如下：
进一步地，上述对高炉操作参数进行修正的步骤，还包括：
当焦炭质量劣化，焦炭的热态强度不超于预设阈值时，控制劣化焦炭使用量对焦炭负荷进行调整。
需要说明的是，如果焦炭质量劣化，焦炭的热态强度CSR≤65％以下，控制劣化焦炭使用，调整焦炭负荷，一直调整至氧碳比(O/C比)减少0.2至0.4。
进一步地，如图3所示，上述控制劣化焦炭使用量对焦炭负荷进行调整的步骤，还包括：
步骤141：控制高炉温度，并控制硅含量大于等于预设阈值。
需要说明的是，调整高炉温度，以及铁水中硅含量≥0.4％，同时每吨铁水的温度≥1510℃。其目的在于减少焦炭负荷，增加焦炭用量。
进一步地，上述控制劣化焦炭使用量对焦炭负荷进行调整的步骤，还包括：
步骤142：调整高炉碱度，保证铁水中硫含量小于预设阈值。
需要说明的是，高炉碱度为炉渣碱度，是CaO/SiO2比值，在1.05-1.18之间；保证铁水中硫的含量[S]≤0.040％。其目的在于调整好碱度，可以保证用最少的焦炭，提供恰当的热量，实现炉渣良好的流动性。
进一步地，上述控制劣化焦炭使用量对焦炭负荷进行调整的步骤，还包括：
步骤143：调整高炉中矿石用量以及布料角度，直至在炉顶形成M型料面形状。
需要说明的是，调整布料制度，边缘减少矿石用量，向内收缩布料角度，在炉顶形成类“M”型料面形状。其目的在于用于放开边缘，保证稳定的边缘气流，防止边缘出现管道发生粘结，造成高炉失常，因为一旦失常将会造成巨大的焦炭损失。
进一步地，上述控制劣化焦炭使用量对焦炭负荷进行调整的步骤，还包括：
步骤144：在预设总中心加焦环数范围内，调整重心加焦量。
需要说明的是，对于中心加焦量，其总中心加焦环数≤3环。其目的在于减少死料柱大小，控制中心气流的通畅。
进一步地，上述控制劣化焦炭使用量对焦炭负荷进行调整的步骤，还包括：
步骤145：根据高炉所需的鼓风动能及风速，调整高炉进风面积。
需要说明的是，在根据所需鼓风动能及风速，设置计划缩小进风面积，保证足够的鼓风动能及风速。可以加大鼓风动能和风速，提高焦炭燃烧效率。
需要说明的是，上述步骤141至步骤145，其操作顺序可以根据高炉内的具体情况进行互换。
进一步地，在上述计算鼓风压力和多个上述静压力测试值的差值之前，上述方法还包括：
基于预设的正常风量和高炉所需鼓风动能，确定正常风量与所需风量之间的系数，得到所需风量的基准区间；
根据上述基准区间换算鼓风压力。
需要说明的是，对于鼓风压力而言，其若利用传感器进行直接检测，较为困难，故而利用正常风量和高炉所需鼓风动能，确定正常风量与所需风量之间的系数，得到所需风量的基准区间；即所需风量(BV)≥0.9*BV_Nor，其中BV_Nor正常风量，取数值5600m3/min。而后在将风量数据，基于风量和风压转换公式进行换算，从而使得只需要进行风量的数据检测，即可完成后续计算，提高了便捷性。
基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种基于炉身静压力判断炉缸死料柱状态的系统，如图4所示，包括：
静压力检测模块201，用于在炉身下部预设多个静压力测试点，并持续检测得到多个静压力测试值；
静压力变化计算模块202，用于计算鼓风压力和多个所述静压力测试值的差值，得到静压力变化值；
波动范围计算模块203，用于根据所述静压力变化值，计算每个所述静压力测试点在预设时间内的压力波动范围；
结果模块204，用于当所述压力波动范围超出预设的正常范围达到预设阈值时；判断所述死料柱的透气性超出预期。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
综上所述，本发明提供了一种基于炉身静压力判断炉缸死料柱状态的方法，包括：
首先利用高炉最下段8-12点位的炉身静压力变化，对应于中心及边缘的气流分布差异的特点，用鼓风压力和炉身下部静压力检测之间的压力差数值△Pi的变化来表征死料柱状态，及时对死料柱状态进行评判，并得出死料柱对高炉操作的影响，而后采取死料柱调剂的对应措施，维护死料柱状态的稳定，将高炉长时间维持在稳定状态。从而避免死料柱内焦炭破碎量增加，恶化死料柱透液性，使炉缸状态恶化，出现滑料、管道、炉型粘结等异常状况，给高炉生产造成巨大损失。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于炉身静压力判断炉缸死料柱状态的方法，其特征在于，包括：
在炉身下部预设多个静压力测试点，并持续检测得到多个静压力测试值；
计算鼓风压力和多个所述静压力测试值的差值，得到静压力变化值；
根据所述静压力变化值，计算每个所述静压力测试点在预设时间内的压力波动范围；
当所述压力波动范围超出预设的正常范围达到预设阈值时；判断所述死料柱的透气性超出预期。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述判断所述死料柱的透气性超出预期之后，所述方法还包括：
对高炉操作参数进行修正，直至压力波动范围符合预设条件。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对高炉操作参数进行修正的步骤，还包括：
当焦炭质量劣化，焦炭的热态强度不超于预设阈值时，控制劣化焦炭使用量对焦炭负荷进行调整。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制劣化焦炭使用量对焦炭负荷进行调整的步骤，还包括：
控制高炉温度，并控制硅含量大于等于预设阈值。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制劣化焦炭使用量对焦炭负荷进行调整的步骤，还包括：
调整高炉碱度，保证铁水中硫含量小于预设阈值。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制劣化焦炭使用量对焦炭负荷进行调整的步骤，还包括：
调整高炉中矿石用量以及布料角度，直至在炉顶形成M型料面形状。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制劣化焦炭使用量对焦炭负荷进行调整的步骤，还包括：
在预设总中心加焦环数范围内，调整重心加焦量。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述控制劣化焦炭使用量对焦炭负荷进行调整的步骤，还包括：
根据高炉所需的鼓风动能及风速，调整高炉进风面积。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述计算鼓风压力和多个所述静压力测试值的差值之前，所述方法还包括：
基于预设的正常风量和高炉所需鼓风动能，确定正常风量与所需风量之间的系数，得到所需风量的基准区间；
根据所述基准区间换算鼓风压力。
10.一种基于炉身静压力判断炉缸死料柱状态的系统，其特征在于，包括：
静压力检测模块，用于在炉身下部预设多个静压力测试点，并持续检测得到多个静压力测试值；
静压力变化计算模块，用于计算鼓风压力和多个所述静压力测试值的差值，得到静压力变化值；
波动范围计算模块，用于根据所述静压力变化值，计算每个所述静压力测试点在预设时间内的压力波动范围；
结果模块，用于当所述压力波动范围超出预设的正常范围达到预设阈值时；判断所述死料柱的透气性超出预期。
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