CN115820973A - 一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于转炉干法除尘的技术领域，公开了一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，包括数据采集模块、数据处理模块、记录模块、转炉干法除尘风机静态模块、转炉干法蒸发冷却水气控制模块和转炉干法除尘抽烟故障判断模块。本发明提供的一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，通过联锁自动调整风机与蒸发冷却器参数，有效解决了由于冶炼铁水条件改变、吹炼模式改变、冶炼钢种改变导致系统抽风不足或过剩现象，并且通过计算有效得出系统某项影响因素，指导维保人员及时消除设备隐患，达到了系统故障预判的效果。

Description

一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统

技术领域

本发明涉及转炉干法除尘的技术领域，尤其涉及一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统。

背景技术

目前根据国家超低排放的要求，越来越多的钢厂采用转炉干法除尘系统进行转炉烟气处理，但是该系统比较复杂，经常出现集尘效果的差的情况。引起转炉干法除尘出现集尘效果差、炉口冒烟冒火问题的原因有很多，设备方面主要是烟罩、蒸发冷却器、电除尘分布网，该类设备影响抽烟的原因主要是引起内部流场的紊乱，从而导致风道内部出现一边过抽、一边冒火，这也是引起炉外燃烧率增加的主要原因。但是在日常维护过程中发现偶尔出现设备检查完好的情况下，系统短时间内恶化严重，后续又趋于正常，由于冶炼和除尘方面经常会出现互不了解的状况，原因很难查询，极具困扰性。经过计算，可以利用现在的设备总结出一种风机静态自动控制模型，将冶炼吹练过程的操作和加料对抽烟产生的影响进行量化，从而减少或者适应冶炼对干法的影响，并且可以提高转炉干法系统的两化程度。根据了解暂时没有其它钢厂再这方面做很深投入，部分钢厂炼钢模型采用炉气分析法和副枪检测两种动态模型，炉气分析法采用对过程产生的CO和CO2进行浓度修正，推算内部降碳反应，从而预测喷溅和炉内碳含量，但根据交流，目前该方法受检测仪器影响巨大，无法真正做到实时检测而且很难应用到干法系统执行控制。目前仍然没有这类型模型的使用可用于参考。因此本发明提供一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，用于缓解上述情况。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明解决的技术问题是：现有技术受检测仪器影响巨大，无法真正做到实时检测而且很难应用到干法系统执行控制的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，包括：

数据采集模块、数据处理模块、记录模块、转炉干法除尘风机静态模块、转炉干法蒸发冷却器水气数据处理模块和转炉干法除尘系统抽烟故障判断模块；

数据采集模块获取转炉炼钢运行的实时信息参数传输给数据处理模块；数据处理模块将所需参数进行计算，得到对应风机转速信息，传输至转炉干法除尘风机静态模块，并将转炉最高煤气浓度由记录模块进行收集保存用于下炉风机计算；

数据处理模块将数据采集模块获得的转炉蒸发冷却器出口温度和计算得到的水调节阀开度传输至转炉干法蒸发冷却器水气数据处理模块用于下炉蒸发冷却器水阀开度调节；

记录模块将转炉最高煤气浓度和电除尘进出口压差进行收集保存用于转炉干法除尘系统抽烟故障判断模块进行故障判断和预警。

作为本发明所述的一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，其中：所述数据采集模块获取的运行参数信息，包括：转炉铁水量、铁水温度、铁水C含量、铁水Si含量、铁水P含量、炼钢分阶段氧步值、炼钢分阶段枪位控制、上炉煤气最大值、上炉蒸发冷却器喷水最大流量，上炉电除尘出口温度和上炉电除尘出口压力。

作为本发明所述的一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，其中：所述数据处理模块对获取的实时运行参数进行程序运算，得出风机最大控制转速，传输至转炉干法除尘风机静态模块对转速进行分阶段调控。

作为本发明所述的一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，其中：基于最大降碳速计算方法进行所述程序运算，所述最大降碳速计算方法表示为：

其中，V₀为最大降碳速度时产生的炉气量，G为炉役后期最大铁水装入量，Vc为最大降碳速度，22.4为1kg分子气体在标况下体积，12为碳原子量，CO、CO2为炉气中CO、CO2体积百分数。

作为本发明所述的一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，其中：所述转炉干法除尘风机静态模块的控制，包括：

通过最大降碳速度得出最大烟气量，以及计算燃烧率和蒸发冷最大喷水两进行风量整合，再引入上炉电除尘出口温度、上炉电除尘出口压力进行工况条件计算得出风量，最后根据冶炼钢种枪位不同设定随氧步、枪位的各阶段转速进行联锁控制。

作为本发明所述的一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，其中：所述转炉干法蒸发冷却水气控制模块采用增值法控制蒸发冷水阀开度进行控制，包括：

提前分阶段设置吹炼过程蒸发冷出口温度允许范围和水阀开度范围，若蒸发冷出口实际运行温度不在该范围内则在下一炉吹炼前按一定比例调整水阀开度。

作为本发明所述的一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，其中：所述水阀开度的调整，包括：

定义修正值调整系数为K，其中某一阶段温度下限值为T₁、上限值为T₂，水阀开度下限值为D₁、上限值为D₂，转炉运行过程中实际蒸发冷出口温度下限值为T₃、上限值为T₄；

当T₁<T₃，T₄<T₂时，水阀开度不变；当T₃、T₄不在T₁、T₂防范为内时，需对开度D进行修正；

当T₁<T₃<T₂<T₄时，实际运行温度上限值超过设定值，每超过10℃修正阀门开度为+K，下炉该阶段水阀门开度表示为D1～D2+(T4-T2)/10*K。

作为本发明所述的一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，其中：所述转炉干法除尘系统抽烟故障判断模块通过记录模块对运行参数和计算参数的统计对转炉干法进行分析判断，达到对故障的判断和预警。

作为本发明所述的一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，其中：所述故障的判断，包括：

通过记录过程中最大煤气浓度反算系统系统燃烧率α和系统风量对转炉运行中的故障进行判断；通过上一炉煤气回收过程的系统烟气最低燃烧率、电除尘进出口压力、喷枪水气流量值等对干法系统运行情况进行预测，以提醒维保人员进行维护保养，达到减少炉口冒火的现象。

作为本发明所述的一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，其中：所述故障判断分为一级故障判断和二级故障判断；

所述一级故障判断，包括：当α>0.17且风量大于风机额定风量的90％时，判定系统燃烧率高导致系统抽风条件差；当α<0.17且风量大于风机额定风量的90％时，判定系统原料或吹炼条件超工况导致系统抽风条件差。

所述二级故障判断针对系统燃烧率高导致系统抽风条件差的情况，包括：当风机转速为1800r时电除尘进出口压力>320pa，判定为电除尘分布网堵塞导致系统燃烧率高，通过数据库对比相同铁水条件和喷水量情况下若蒸发冷出口温度上升则判定为喷枪雾化差导致系统燃烧率高。

本发明的有益效果：本发明提供的一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，通过联锁自动调整风机与蒸发冷却器参数，有效解决了由于冶炼铁水条件改变、吹炼模式改变、冶炼钢种改变导致系统抽风不足或过剩现象，并且通过计算有效得出系统某项影响因素，指导维保人员及时消除设备隐患，达到了系统故障预判的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明一个实施例所述的一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统的系统框架图；

图2为本发明一个实施例所述的一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统的转炉干法除尘风机静态模块示意图；

图3为本发明一个实施例所述的一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统的转炉干法蒸发冷却器水气控制模块示意图；

图4为本发明一个实施例所述的一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统的转炉干法除尘系统抽烟故障判断模块示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1，为本发明的一个实施例，该实施例提供了一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，包括：

数据采集模块100、数据处理模块200、记录模块300、转炉干法除尘风机静态模块400、转炉干法蒸发冷却器水气数据处理模块500和转炉干法除尘系统抽烟故障判断模块600；

数据采集模块100获取转炉炼钢运行的实时信息参数传输给数据处理模块200；数据处理模块200将所需参数进行计算，得到对应风机转速信息，传输至转炉干法除尘风机静态模块400，并将转炉最高煤气浓度由记录模块300进行收集保存用于下炉风机计算；

数据处理模块200将数据采集模块100获得的转炉蒸发冷却器出口温度和计算得到的水调节阀开度传输至转炉干法蒸发冷却器水气数据处理模块500用于下炉蒸发冷却器水阀开度调节；

记录模块300将转炉最高煤气浓度和电除尘进出口压差进行收集保存用于转炉干法除尘系统抽烟故障判断模块600进行故障判断和预警。

具体的，数据采集模块100获取的运行参数信息，包括：转炉铁水量、铁水温度、铁水C含量、铁水Si含量、铁水P含量、炼钢分阶段氧步值、炼钢分阶段枪位控制、上炉煤气最大值、上炉蒸发冷却器喷水最大流量，上炉电除尘出口温度和上炉电除尘出口压力。

应说明的是，本发明系统利用VB语言+sql数据库对模型软件进行编程，软件以二级网络为基础，和转炉自动炼钢系统进行信息共享，然后通过模型程序计算将控制参数发送至一级网络进行风机、蒸发冷等自动化控制。

具体的，数据处理模块200对获取的实时运行参数进行程序运算，得出风机最大控制转速，传输至转炉干法除尘风机静态模块400对转速进行分阶段调控。

基于最大降碳速计算方法进行程序运算，最大降碳速计算方法表示为：

其中，V₀为最大降碳速度时产生的炉气量，G为炉役后期最大铁水装入量，Vc为最大降碳速度，22.4为1kg分子气体在标况下体积，12为碳原子量，CO、CO2为炉气中CO、CO2体积百分数。

转炉干法除尘风机静态模块400的控制，包括通过最大降碳速度得出最大烟气量，以及计算燃烧率和蒸发冷最大喷水两进行风量整合，再引入上炉电除尘出口温度、上炉电除尘出口压力进行工况条件计算得出风量，最后根据冶炼钢种枪位不同设定随氧步、枪位的各阶段转速进行联锁控制。

具体的，转炉干法蒸发冷却水气控制模块500采用增值法控制蒸发冷水阀开度进行控制，包括提前分阶段设置吹炼过程蒸发冷出口温度允许范围和水阀开度范围，若蒸发冷出口实际运行温度不在该范围内则在下一炉吹炼前按一定比例调整水阀开度。

阀开度的调整，包括定义修正值调整系数为K，其中某一阶段温度下限值为T₁、上限值为T₂，水阀开度下限值为D₁、上限值为D₂，转炉运行过程中实际蒸发冷出口温度下限值为T₃、上限值为T₄；

当T₁<T₃，T₄<T₂时，水阀开度不变；当T₃、T₄不在T₁、T₂防范为内时，需对开度D进行修正；

当T₁<T₃<T₂<T₄时，实际运行温度上限值超过设定值，每超过10℃修正阀门开度为+K，下炉该阶段水阀门开度表示为D1～D2+(T4-T2)/10*K。

具体的，转炉干法除尘系统抽烟故障判断模块600通过记录模块300对运行参数和计算参数的统计对转炉干法进行分析判断，达到对故障的判断和预警。

故障的判断，包括通过记录过程中最大煤气浓度反算系统系统燃烧率α和系统风量对转炉运行中的故障进行判断；通过上一炉煤气回收过程的系统烟气最低燃烧率、电除尘进出口压力、喷枪水气流量值等对干法系统运行情况进行预测，以提醒维保人员进行维护保养，达到减少炉口冒火的现象。

故障判断分为一级故障判断和二级故障判断；

一级故障判断，包括：当α>0.17且风量大于风机额定风量的90％时，判定系统燃烧率高导致系统抽风条件差；当α<0.17且风量大于风机额定风量的90％时，判定系统原料或吹炼条件超工况导致系统抽风条件差。

二级故障判断针对系统燃烧率高导致系统抽风条件差的情况，包括：当风机转速为1800r时电除尘进出口压力>320pa，判定为电除尘分布网堵塞导致系统燃烧率高，通过数据库对比相同铁水条件和喷水量情况下若蒸发冷出口温度上升则判定为喷枪雾化差导致系统燃烧率高。

实施例2

参照图2—4，为本发明的第二个实施例，提供了一种一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，为了证明本发明的有益效果，通过投放使用进行科学论证。

目前本发明已在柳钢转炉厂三区已经投入使用，运行稳定。目前已经成为技术人员和操作人员判断系统工况的工具，并向其他区域推广。

如图2所示，为转炉炼钢干法除尘系统静态模块示意图，通过获取炼钢过程中材料以及转炉工作信息的变化，包括铁水装、生铁装、废钢装、C、焦炭、Si、硅铁、副枪氧值、中期氧值、燃烧率、喷水流量、电除尘出口温度、矿石、白云石以及上炉最高浓度，通过以上信息预估本炉风机风量，包括快速脱碳、脱碳速度、快速脱硅、降碳速度、风机干风量、风机总风量、风机转速高值以及上炉煤气回收量。由图2中的信息可知，当前吹炼过程中的燃烧率偏高，需要人为进行调整。

如图3所示，为转炉干法蒸发冷却器水气控制模块示意图，通过设置不同炼钢阶段的阀低值、阀高值、温度低值以及温度高值，然后录入吹炼过程中的实际温度低值和温度高值，进行计算，得到理想的阀开低值和阀开高值，并及时对蒸发冷却器水气控制装置进行适应性调整。

如图4所示，为转炉干法除尘系统抽烟故障判断模块示意图，通过对燃烧率评价、吹炼原料评价、平均吹氧流量评价以及出口温度与电除尘进口评价系统数据对比，最终得出本转炉在运行过程中是否存在抽烟故障问题。由图4中的信息可知，工艺、设备均是正常。应说明的是，评价仅仅作为理论性评价，不能作为最终依据，需要结合实际情况进行最终判断。

应说明的是，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，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，其特征在于，包括：

数据采集模块(100)获取转炉炼钢运行的实时信息参数传输给数据处理模块(200)；数据处理模块(200)将所需参数进行计算，得到对应风机转速信息，传输至转炉干法除尘风机静态模块(400)，并将转炉最高煤气浓度由记录模块(300)进行收集保存用于下炉风机计算；

数据处理模块(200)将数据采集模块(100)获得的转炉蒸发冷却器出口温度和计算得到的水调节阀开度传输至转炉干法蒸发冷却器水气数据处理模块(500)用于下炉蒸发冷却器水阀开度调节；

记录模块(300)将转炉最高煤气浓度和电除尘进出口压差进行收集保存用于转炉干法除尘系统抽烟故障判断模块(600)进行故障判断和预警。

2.如权利要求1所述的转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，其特征在于：所述数据采集模块(100)获取的运行参数信息，包括：转炉铁水量、铁水温度、铁水C含量、铁水Si含量、铁水P含量、炼钢分阶段氧步值、炼钢分阶段枪位控制、上炉煤气最大值、上炉蒸发冷却器喷水最大流量，上炉电除尘出口温度和上炉电除尘出口压力。

3.如权利要求2所述的转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，其特征在于：所述数据处理模块(200)对获取的实时运行参数进行程序运算，得出风机最大控制转速，传输至转炉干法除尘风机静态模块(400)对转速进行分阶段调控。

4.如权利要求3所述的转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，其特征在于：基于最大降碳速计算方法进行所述程序运算，所述最大降碳速计算方法表示为：

其中，V₀为最大降碳速度时产生的炉气量，G为炉役后期最大铁水装入量，Vc为最大降碳速度，22.4为1kg分子气体在标况下体积，12为碳原子量，CO、CO2为炉气中CO、CO2体积百分数。

5.如权利要求4所述的转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，其特征在于：所述转炉干法除尘风机静态模块(400)的控制，包括：

通过最大降碳速度得出最大烟气量，以及计算燃烧率和蒸发冷最大喷水两进行风量整合，再引入上炉电除尘出口温度、上炉电除尘出口压力进行工况条件计算得出风量，最后根据冶炼钢种枪位不同设定随氧步、枪位的各阶段转速进行联锁控制。

6.如权利要求5所述的转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，其特征在于：所述转炉干法蒸发冷却水气控制模块(500)采用增值法控制蒸发冷水阀开度进行控制，包括：

提前分阶段设置吹炼过程蒸发冷出口温度允许范围和水阀开度范围，若蒸发冷出口实际运行温度不在该范围内则在下一炉吹炼前按一定比例调整水阀开度。

7.如权利要求6所述的转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，其特征在于：所述水阀开度的调整，包括：

定义修正值调整系数为K，其中某一阶段温度下限值为T₁、上限值为T₂，水阀开度下限值为D₁、上限值为D₂，转炉运行过程中实际蒸发冷出口温度下限值为T₃、上限值为T₄；

当T₁<T₃，T₄<T₂时，水阀开度不变；当T₃、T₄不在T₁、T₂防范为内时，需对开度D进行修正；

当T₁<T₃<T₂<T₄时，实际运行温度上限值超过设定值，每超过10℃修正阀门开度为+K，下炉该阶段水阀门开度表示为D1～D2+(T4-T2)/10*K。

8.如权利要求1所述的转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，其特征在于：所述转炉干法除尘系统抽烟故障判断模块(600)通过记录模块(300)对运行参数和计算参数的统计对转炉干法进行分析判断，达到对故障的判断和预警。

9.如权利要求5或8所述的转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，其特征在于：所述故障的判断，包括：

通过记录过程中最大煤气浓度反算系统系统燃烧率α和系统风量对转炉运行中的故障进行判断；通过上一炉煤气回收过程的系统烟气最低燃烧率、电除尘进出口压力、喷枪水气流量值等对干法系统运行情况进行预测，以提醒维保人员进行维护保养，达到减少炉口冒火的现象。

10.如权利要求9所述的转炉干法除尘静态控制与故障判断系统，其特征在于：所述故障判断分为一级故障判断和二级故障判断；

所述一级故障判断，包括：当α>0.17且风量大于风机额定风量的90％时，判定系统燃烧率高导致系统抽风条件差；当α<0.17且风量大于风机额定风量的90％时，判定系统原料或吹炼条件超工况导致系统抽风条件差。

所述二级故障判断针对系统燃烧率高导致系统抽风条件差的情况，包括：当风机转速为1800r时电除尘进出口压力>320pa，判定为电除尘分布网堵塞导致系统燃烧率高，通过数据库对比相同铁水条件和喷水量情况下若蒸发冷出口温度上升则判定为喷枪雾化差导致系统燃烧率高。

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