CN116103457A - 一种高炉喷煤系统的稳定喷吹控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高炉喷煤系统，特别是涉及一种高炉喷煤系统的稳定喷吹控制方法，采用煤粉分配器压力控制模型以控制PT_A‑PT_B＞K，所述煤粉分配器压力控制模型的操作方法如下：开启处于等待喷吹状态的喷吹罐所对应的补气管路以对煤粉分配器进行充压；当PT_A升高至第一预设压力值时，逐个开启用于连接煤粉分配器和高炉的煤粉支管，且随着煤粉支管的开启，PT_A单调降低，当PT_A‑PT_B＝K时，暂停开启煤粉支管，以使得补气管路继续对煤粉分配器充压，当PT_A‑PT_B≥2K，继续开启煤粉支管；直至开启所有选定的煤粉支管；当所有选定的煤粉支管全部开启后，通过补气管路继续对煤粉分配器充压至第二预设压力值时，开启对应的喷吹罐。

Description

一种高炉喷煤系统的稳定喷吹控制方法

技术领域

本发明涉及高炉喷煤系统，特别是涉及一种高炉喷煤系统的稳定喷吹控制方法。

背景技术

高炉喷煤是高炉炼铁工艺采用喷吹煤粉代替部分焦炭、改变用能结构、提高经济效益和产品竞争力的重要技术，而喷煤系统的稳定喷吹是实现上述效果的重要条件保障。

目前高炉喷煤系统主要是采用并罐喷吹工艺，即多个喷吹罐在煤粉仓与煤粉分配器之间呈并列布置，每个喷吹罐通过喷吹管路单独与所述煤粉分配器相连或各个喷吹管路汇总后与所述煤粉分配器相连，且分别通过煤粉输入管路与所述煤粉仓相连；各个喷吹管路上均设有喷吹罐补气器，所述喷吹罐补气器上设有补气管路以实现煤粉喷吹，所述补气管路上设有补气切断阀，所述喷吹管路上设有位于所述喷吹罐与喷吹罐补气器之间的喷吹罐输煤阀；所述煤粉分配器通过至少一根煤粉支管与高炉相连以向高炉输送煤粉，且高炉与所述煤粉分配器之间设有煤粉支管输煤阀。通过至少设置2个或2个以上并列布置的喷吹罐，每个喷吹罐以喷吹—泄压—装煤—加压—等待的程序交替工作、相互倒罐的喷吹方式实现连续喷吹，以保证高炉对喷煤量的需求。但是在生产过程中发现，由于操作工对煤粉支管输煤阀(煤粉喷枪数,即煤粉支管)的选取较为随意，导致高炉喷煤系统在初始启喷状态时经常会出现煤粉管道堵塞、煤粉分配器与热风压力差值过小的不稳定和不安全喷吹现象，严重影响了高炉正常稳定生产。如果操作工操作不当，未能及时发现煤粉分配器压力低于高炉热风压力，严重时还会出现热风倒灌进煤粉支管，导致煤粉在管道内燃烧，有可能发生严重的安全事故。生产实践表明：为了确保高炉喷煤系统的正常运行，煤粉分配器压力应大于高炉热风压力，但不同级别的高炉其对应的热风压力一般是250kPa～480kPa之间，因而不同级别的高炉煤粉分配器压力也是不同的。

当前高炉喷煤的均匀稳定喷吹技术主要集中在喷煤速率均匀控制和喷吹罐罐压控制方面的研究，如申请号为201010246296.7的发明专利《高炉喷煤喷吹速率控制方法》和申请号为201710713865.6的发明专利《高炉喷煤压力自动调节系统及其方法》。由于高炉喷煤系统在初始启喷状态时的煤粉分配器压力值，具有多变量约束、变工况、强耦合的特点，受限于操作工的不同操作习惯和个体经验差异等因素，操作工在初始启喷的短时间内难以及时准确地判断工况，容易导致煤粉分配器压力低于安全设定值，影响系统的稳定生产。

因此，实现高炉喷煤系统的稳定喷吹控制，使喷吹系统在安全工况下运行，对系统稳定生产尤为重要，具有显著地技术经济和安全效益。然而，迄今为止尚未见到有关通过控制煤粉分配器压力稳定来消除系统喷吹安全隐患的技术的公开报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高炉喷煤系统的稳定喷吹控制方法，通过煤粉分配器压力控制模型控制煤粉分配器实测压力值，实现高炉喷煤系统的稳定喷吹控制，使喷吹系统在安全工况下运行，保证系统稳定生产，消除工人手动操作带来的负面影响。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高炉喷煤系统的稳定喷吹控制方法，采用煤粉分配器压力控制模型以控制PT_A-PT_B＞K，所述PT_A为煤粉分配器压力实测值，所述PT_B为高炉热风压力实测值；

所述煤粉分配器压力控制模型的操作方法如下：

步骤1：开启处于等待喷吹状态的喷吹罐所对应的补气管路以煤粉分配器进行充压；

步骤2：当PT_A升高至第一预设压力值时，逐个开启的用于连接煤粉分配器和高炉的煤粉支管，且随着煤粉支管的开启，PT_A单调降低，当PTA-PT_B＝K时，暂停开启煤粉支管，以使得补气管路继续对煤粉分配器充压，当PT_A-PT_B≥2K时，继续开启煤粉支管；

步骤3：重复步骤2，直至开启所有选定的煤粉支管；

步骤4：当所有选定的煤粉支管全部开启后，通过补气管路继续对煤粉分配器充压至第二预设压力值时，开启对应的喷吹罐，完成高炉喷煤系统的初始启喷过程。

进一步，高炉喷煤系统的初始启喷完成后，在正常喷吹过程中，当PT_A-PT_B＜K时，逐个关闭选定的煤粉支管输煤阀，使PT_A单调升高，当PT_A-PT_B＝K时，暂停关闭煤粉支管；

并通过补气管路继续对煤粉分配器充压，当PT_A-PT_B≥2K时，重新逐个开启选定的煤粉支管。

进一步，所述煤粉支管的个数为整数N，N∈[1，2，3，…，40]。

进一步，所述K为50kPa～100kPa，第一预设值为800kPa，第二预设压力值为600kPa。

进一步，高炉喷煤系统包括煤粉分配器、煤粉仓以及至少两个并列设置在煤粉分配器与煤粉仓之间的喷吹罐，每个喷吹罐均通过喷吹管路与所述煤粉分配器相连，且通过煤粉输入管路与所述煤粉仓相连，各个喷吹管路上均设有喷吹罐补气器，所述喷吹罐补气器上设有补气管路以实现煤粉喷吹，所述补气管路上设有补气切断阀以实现补气管路的开闭，所述喷吹管路上设有位于所述喷吹罐与喷吹罐补气器之间的喷吹罐输煤阀以实现所述喷吹罐的开闭，所述煤粉分配器通过至少一根煤粉支管与高炉相连以向高炉输送煤粉，且每根煤粉支管上均设有煤粉支管输煤阀以实现煤粉支管的开闭。

进一步，在所述喷吹管路设置煤粉分配器压力计以检测煤粉分配器压力实测值，在所述高炉的热风管道上设置高炉热风压力计以检测高炉热风压力实测值。

进一步，所述补气切断阀、喷吹罐输煤阀以及煤粉支管输煤阀均为电磁阀，且与外部控制系统相连以实现其自动化控制，所述高炉热风压力计和煤粉分配器压力计均与外部控制系统电连接以传输其数值作为控制信号。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的一种高炉喷煤系统的稳定喷吹控制方法，通过煤粉分配器压力控制模型实现高炉喷煤系统稳定喷吹的控制，始终使得PT_A-PT_B＞K，使高炉喷煤系统在安全工况下运行，避免因煤粉分配器压力低于高炉热风压力而导致热风倒灌进煤粉支管发生安全事故，从而保证喷吹系统稳定生产；通过煤粉分配器压力控制模型大幅度提高高炉喷煤系统的自动化控制水平，消除人工手动操作带来的负面影响。

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为实施例中高炉喷煤系统的结构示意图。

附图标记：煤粉仓1、第一喷吹罐2、第一补气切断阀3、第一喷吹罐输煤阀4、第一喷吹罐补气器5、第二补气切断阀6、第二喷吹罐7、第二喷吹罐输煤阀8、第二喷吹罐补气器9、煤粉分配器压力计10、煤粉分配器11、煤粉支管输煤阀12、高炉热风压力计13。

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。

一种高炉喷煤系统的稳定喷吹控制方法，采用煤粉分配器压力控制模型以控制PT_A-PT_B＞K，所述PT_A为煤粉分配器压力实测值，所述PT_B为高炉热风压力实测值；

所述煤粉分配器压力控制模型的操作方法如下：

步骤1：开启处于等待喷吹状态的喷吹罐所对应的补气管路以煤粉分配器进行充压；

步骤2：当PT_A升高至第一预设压力值时，逐个开启的用于连接煤粉分配器和高炉的煤粉支管，且随着煤粉支管的开启，PT_A单调降低，当PTA-PT_B＝K时，暂停开启煤粉支管，以使得补气管路继续对煤粉分配器充压，当煤粉分配器压力PT_A-PT_B≥2K时，继续开启煤粉支管；

步骤3：重复步骤2，直至开启所有选定的煤粉支管；

步骤4：当所有选定的煤粉支管全部开启后，通过补气管路继续对煤粉分配器充压至第二预设压力值时，开启对应的喷吹罐，完成高炉喷煤系统的初始启喷过程。

进一步，高炉喷煤系统的初始启喷完成后，在正常喷吹过程中，当PT_A-PT_B＜K时，逐个关闭选定的煤粉支管输煤阀，使PT_A单调升高，当PT_A-PT_B＝K时，暂停关闭煤粉支管；

并通过补气管路继续对煤粉分配器充压，当煤粉分配器压力PT_A-PT_B≥2K时，重新逐个开启选定的煤粉支管。

进一步，所述煤粉支管的个数为整数N，N∈[1，2，3，…，40]。

进一步，所述K为50kPa～100kPa，第一预设值为800kPa，第二预设压力值为600kPa。

实施例

请参阅图1，为一种高炉喷煤系统，高炉喷煤系统包括煤粉分配器11、煤粉仓1以及两个并列设置在煤粉分配器11与煤粉仓1之间的喷吹罐，所述喷吹罐分别为第一喷吹罐2和第二喷吹罐7，每个喷吹罐均通过喷吹管路与所述煤粉分配器11相连，且通过煤粉输入管路与所述煤粉仓1相连，各个喷吹管路上均设有喷吹罐补气器，分别为与所述第一喷吹罐2和第二喷吹罐7相对应的第一喷吹罐补气器5和第二喷吹罐补气器9，所述喷吹罐补气器上设有补气管路以实现煤粉喷吹，所述补气管路上设有补气切断阀以实现补气管路的开闭，分别为与所述第一喷吹罐补气器5和第二喷吹罐补气器9相对应的第一补气切断阀3和第二补气切断阀6，所述喷吹管路上设有位于所述喷吹罐与喷吹罐补气器之间的喷吹罐输煤阀以实现所述喷吹罐的开闭，分别为与第一喷吹罐2和第二喷吹罐7相对应的第一喷吹罐输煤阀4和第二喷吹罐输煤阀8，所述煤粉分配器11通过至少一根煤粉支管与高炉相连以向高炉输送煤粉，且每根煤粉支管上均设有煤粉支管输煤阀12以实现煤粉支管的开闭。

进一步，在所述喷吹管路上靠近煤粉分配器11的一端设置煤粉分配器压力计10以检测煤粉分配器压力实测值，在所述高炉的热风管道上设置高炉热风压力计13以检测高炉热风压力实测值。

进一步，所述补气切断阀、喷吹罐输煤阀以及煤粉支管输煤阀均为电磁阀，且与外部控制系统相连以实现其自动化控制，所述高炉热风压力计13和煤粉分配器压力计10均与外部控制系统电连接以传输其数值作为控制信号，以控制补气切断阀、喷吹罐输煤阀以及煤粉支管输煤阀的开闭。

该高炉喷煤系统的稳定喷吹控制方法的具体步骤如下：

首先，建立煤粉分配器压力控制模型；然后，在高炉喷煤系统喷吹过程中，高炉喷煤系统按照煤粉分配器压力控制模型所建立的规则，对介质的压力进行调节。

当高炉喷煤系统处于初始启喷状态时，打开处于等待喷吹状态的第一喷吹罐2所对应的第一补气切断阀3，将输送气体通过补气管路，经第一喷吹罐补气器5进入喷吹管路后输送至煤粉分配器11进行充压。

当煤粉分配器压力计10单调升高至800kPa时，逐个打开选定的煤粉支管输煤阀12，在打开煤粉支管输煤阀12的过程中，当煤粉分配器压力计10的实测值降低至仅比高炉热风压力计13的实测值高50kPa时，暂停打开煤粉支管输煤阀12。使得煤粉分配器11继续充压，当煤粉分配器压力计10的实测值回升至比高炉热风压力计13的实测值高100kPa时，继续打开剩余的煤粉支管输煤阀12，并重复上述步骤，直至打开所有选定的煤粉支管输煤阀12。

所有选定的煤粉支管输煤阀12全部开启后，保持煤粉分配器11继续充压，当煤粉分配器压力计10的实测值回升至600kPa时，打开第一喷吹罐输煤阀4，完成高炉喷煤系统的初始启喷过程。

高炉喷煤系统进入正常喷吹状态后，当煤粉分配器压力计10的实测值与高炉热风压力计13的实测值的差值小于50kPa时，逐个关闭选定的煤粉支管输煤阀12，直至煤粉分配器压力计10的实测值回升至比高炉热风压力计13的实测值高50kPa，然后暂停关闭煤粉支管输煤阀12，直至煤粉分配器压力计10的实测值回升至比高炉热风压力计13的实测值高100kPa时，再重新逐个开启选定的煤粉支管。

第二喷吹罐7及其配套设施作为并罐喷吹工艺中第一喷吹罐2的并列装置，其煤粉分配器压力控制模型与第一喷吹罐2相同，与第一喷吹罐2以喷吹—泄压—装煤—加压—等待的程序交替工作、相互倒罐的喷吹方式实现连续喷吹，以保证高炉对喷煤量的需求。

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 (6)

1.一种高炉喷煤系统的稳定喷吹控制方法，其特征在于：采用煤粉分配器压力控制模型以控制PT_A-PT_B＞K，所述PT_A为煤粉分配器压力实测值，所述PT_B为高炉热风压力实测值；

所述煤粉分配器压力控制模型的操作方法如下：

步骤1：开启处于等待喷吹状态的喷吹罐所对应的补气管路以对煤粉分配器进行充压；

步骤2：当PT_A升高至第一预设压力值时，逐个开启的用于连接煤粉分配器和高炉的煤粉支管，且随着煤粉支管的开启，PT_A单调降低，当PT_A-PT_B＝K时，暂停开启煤粉支管，以使得补气管路继续对煤粉分配器充压，当PT_A-PT_B≥2K时，继续开启煤粉支管；

步骤3：重复步骤2，直至开启所有选定的煤粉支管；

步骤4：当所有选定的煤粉支管全部开启后，通过补气管路继续对煤粉分配器充压至第二预设压力值时，开启对应的喷吹罐，完成高炉喷煤系统的初始启喷过程。

2.根据权利要求1所述的一种高炉喷煤系统的稳定喷吹控制方法，其特征在于：高炉喷煤系统的初始启喷完成后，在正常喷吹过程中，当PT_A-PT_B＜K时，逐个关闭选定的煤粉支管输煤阀，使PT_A单调升高，当PT_A-PT_B＝K时，暂停关闭煤粉支管；

并通过补气管路继续对煤粉分配器充压，当PT_A-PT_B≥2K时，重新逐个开启选定的煤粉支管。

3.根据权利要求1所述的一种高炉喷煤系统的稳定喷吹控制方法，其特征在于：所述煤粉支管的个数为整数N，N∈[1，2，3，…，40]。

4.根据权利要求1～3任一项中所述的一种高炉喷煤系统的稳定喷吹控制方法，其特征在于：所述K为50kPa～100kPa，第一预设值为800kPa，第二预设压力值为600kPa。

5.根据权利要求1所述的一种高炉喷煤系统的稳定喷吹控制方法，其特征在于：高炉喷煤系统包括煤粉分配器、煤粉仓以及至少两个并列设置在煤粉分配器与煤粉仓之间的喷吹罐，每个喷吹罐均通过喷吹管路与所述煤粉分配器相连，且通过煤粉输入管路与所述煤粉仓相连，各个喷吹管路上均设有喷吹罐补气器，所述喷吹罐补气器上设有补气管路以实现煤粉喷吹，所述补气管路上设有补气切断阀以实现补气管路的开闭，所述喷吹管路上设有位于所述喷吹罐与喷吹罐补气器之间的喷吹罐输煤阀以实现所述喷吹罐的开闭，所述煤粉分配器通过至少一根煤粉支管与高炉相连以向高炉输送煤粉，且每根煤粉支管上均设有煤粉支管输煤阀以实现煤粉支管的开闭。

6.根据权利要求5所述的一种高炉喷煤系统的稳定喷吹控制方法，其特征在于：在所述喷吹管路设置煤粉分配器压力计以检测煤粉分配器压力实测值，在所述高炉的热风管道上设置高炉热风压力计以检测高炉热风压力实测值。

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