CN117051183A - 一种高炉炼铁喷吹智能控制系统 - Google Patents
一种高炉炼铁喷吹智能控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及高炉炼铁喷吹控制技术领域，具体公开一种高炉炼铁喷吹智能控制系统，该系统包括：高炉温度监测模块、高炉热量利用分析模块、高炉富氧量采集分析模块、高炉喷嘴信息采集分析模块、云数据库和高炉炼铁控制模块；本发明通过分析目标高炉的热量利用充分指数，当目标高炉的热量利用充分指数小于设定值时，分析目标高炉的供氧符合系数和喷吹符合系数，并进行喷吹异常原因分析和喷吹异常控制，提高了目标高炉的热量利用分析的准确性，同时提高了喷吹异常原因分析的说服力和综合性，保障了监测数据的真实性和合理性，并且为后续高炉炼铁喷吹的改良和控制提供了方向，降低了高炉炼铁的损耗和次品率。
Description
技术领域
本发明涉及高炉炼铁喷吹控制技术领域，具体而言，涉及一种高炉炼铁喷吹智能控制系统。
背景技术
高炉炼铁喷吹是一种现代炼铁技术，通过将空气和煤粉喷入高炉炉腔中，使能量密度增加，提高反应速率，从而提高炉效和炼铁产量，为了保障高炉操作更加稳定和可控，需要对其喷吹进行控制。
现有的高炉炼铁喷吹控制主要通过技术人员定期地对高炉炉渣成分和质量进行监测，从而判断高炉炼铁的效益，当高炉炼铁的效益过低时，对高炉设备进行检修，很显然，这种控制方式还存在以下几个方面的问题：1、当前仅通过炉渣成分和质量去判断高炉炼铁的效益，未结合炉内的燃烧状态，即未结合炉内温度均匀度、炉内温度达标度以及进出口管道的温度变化和高炉壁厚的影响去判断高炉炼铁的效益，从而导致高炉炼铁的效益分析存在较大的误差性，降低了高炉炼铁效益评断的准确性。
2、未对进风管道情况进行监测，无法保障高炉进风管道的氧气进入量情况监测数据的真实性和合理性，从而无法保障供氧符合评估的参考性，同时还无法确保进风管道清洁的及时性和管道维护的及时性，增加了对实际供氧的影响。
3、仅考虑高炉喷嘴的老化情况，未对高炉喷嘴的喷吹流速异常情况进行深度分析，考虑角度较为片面，从而无法保障高炉的喷吹符合评估的精准性，同时无法为高炉的喷吹异常原因分析和喷吹异常控制提供有效的数据支撑依据。
发明内容
鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种高炉炼铁喷吹智能控制系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：本发明提供一种高炉炼铁喷吹智能控制系统，包括：高炉温度监测模块，用于按照预设的体积将目标高炉从上至下进行区域划分，得到划分后的各高炉子区域，对各高炉子区域进行热成像监测，得到各高炉子区域对应的热敏图像，并采集各高炉子区域的炉壁厚度，同时监测目标高炉的进风管道口温度和出风管道口温度。
高炉热量利用分析模块，用于分析目标高炉的炉内温度符合系数，从而分析目标高炉的热量利用充分指数。
高炉富氧量采集分析模块，用于采集目标高炉的进风管道的腐蚀处数目、各腐蚀处对应的腐蚀面积以及破损处数目和各破损处对应的破损面积，并采集目标高炉的进风管道口空气中的含氧量，从而分析目标高炉的供氧符合系数
高炉喷嘴信息采集分析模块，用于采集目标高炉各喷嘴的使用天数、维修次数和对应单位时间内的平均煤粉喷出量，从而分析目标高炉的喷吹符合系数ξ。
云数据库，用于存储目标高炉的炉内预设温度、进风管道口对应的预设氧气进入量和喷嘴对应的预设煤粉喷出流速，存储各热量利用率对应的炉内温度符合系数区间，并存储单位高炉壁厚对应的热量损耗量。
高炉炼铁控制模块，用于当目标高炉的热量利用充分指数小于设定值时，确认目标高炉的喷吹异常原因，并进行喷吹异常控制。
具体地，所述分析目标高炉的炉内温度符合系数，具体分析过程为：A1、从各高炉子区域对应的热敏图像中定位出温度分布区域数目和各温度分布区域的温度值。
A2、将各高炉子区域对应的各温度分布区域的温度值进行均值计算，得到各高炉子区域对应的温度均值，记为其中，i表示高炉子区域的编号，i＝1,2,...,n。
A3、从云数据库中提取单位高炉壁厚对应的热量损耗量，记为Q；
A4、将各高炉子区域的炉壁厚度记为Hi。
A5、预测目标高炉的各高炉子区域对应的炉内温度Wi，
A6、计算目标高炉的炉内温度均匀度β，其中，ΔW表示设定参照的炉内温度总偏差，n-1表示第n-1个高炉子区域。
A7、根据各高炉子区域对应的炉内温度，计算目标高炉的炉内温度达标度χ。
A8、计算目标高炉的炉内温度符合系数δ，其中，β′和χ′分别表示设定参照的炉内温度均匀度和炉内温度达标度，a1和a2分别表示设定的炉内温度均匀度和炉内温度达标度对应炉内温度符合评估占比权重，e表示自然常数。
具体地，所述计算目标高炉的炉内温度达标度，具体计算过程为：B1、从云数据库中提取目标高炉的炉内预设温度，并记为W预。
B2、将各高炉子区域对应的炉内温度与目标高炉的炉内预设温度进行对比，若某高炉子区域对应的炉内温度小于目标高炉的炉内预设温度，则判定该高炉子区域为温度未达标子区域，统计温度未达标子区域的数目，记为ε。
B3、从各温度未达标子区域对应的炉内温度中提取最小值，并记为W小。
B4、计算目标高炉的炉内温度达标度χ，其中，n表示高炉子区域的数目，K1和ΔW′分别表示设定参照的温度未达标子区域数目占比和炉内温度偏差，a3和a4分别表示设定的温度未达标子区域数目占比和炉内温度偏差对应炉内温度达标度评估占比权重。
具体地，所述分析目标高炉的热量利用充分指数，具体分析过程为：C1、将目标高炉的进风管道口温度和出风管道口温度分别记为W进和W出。
C2、计算目标高炉的热量利用率 其中，ΔW出和ΔW进出分别表示设定参照的出口温度偏差和进出口温度偏差，a5和a6分别表示设定的出口温度偏差和进出口温度偏差对应热量利用充分评估占比权重。
C3、将目标高炉的炉内温度符合系数与云数据库中存储的各热量利用率对应的炉内温度符合系数区间进行对比，若目标高炉的炉内温度符合系数位于某炉内温度符合系数区间内，则将该炉内温度符合系数区间对应的热量利用率作为目标高炉的参照热量利用率，记为
C4、计算目标高炉的热量利用充分指数θ，
具体地，所述分析目标高炉的供氧符合系数，具体分析过程为：D1、将目标高炉的进风管道口空气中的含氧量记为η。
D2、从云数据库中提取目标高炉的进风管道口对应的预设氧气进入量η进。
D3、根据目标高炉的进风管道的腐蚀处数目、各腐蚀处对应的腐蚀面积以及破损处数目和各破损处对应的破损面积，计算目标高炉的进风管道对应的供氧影响因子γ。
D4、计算目标高炉的供氧符合系数
具体地，所述分析目标高炉的喷吹符合系数，具体分析过程为：E1、将目标高炉各喷嘴的使用天数和维修次数分别记为Nj和μj,其中，j表示喷嘴编号，j＝1,2,...,m。
E2、计算目标高炉各喷嘴的老化度λj，其中，N′和μ′分别表示设定参照的使用天数和维修次数，b1和b2分别表示设定的使用天数和维修次数对应老化度评估占比权重。
E3、将目标高炉各喷嘴对应单位时间内的平均煤粉喷出量记为ρj。
E4、从云数据库中提取目标高炉的喷嘴对应的预设煤粉喷出流速，记为v。
E5、计算目标高炉各喷嘴的喷吹流速异常指数 其中，T表示单位时间对应时长。
E6、计算目标高炉各喷嘴的喷吹符合系数ωj。
E7、将目标高炉各喷嘴的喷吹符合系数与设定的喷吹符合系数进行对比，若某喷嘴的喷吹符合系数小于设定的喷吹符合系数，则判定该喷嘴为异常喷嘴，统计目标高炉的异常喷嘴数目，记为σ。
E8、将目标高炉各喷嘴的喷吹符合系数进行均值计算，得到目标高炉的平均喷吹符合系数，记为
E9、计算目标高炉的喷吹符合系数ξ，其中，K2和ω′分别表示设定参照的异常喷嘴数目占比和喷吹符合系数，b3和b4分别表示设定的异常喷嘴数目占比和喷吹符合系数对应喷吹符合评估占比权重。
具体地，所述目标高炉的各喷嘴的喷吹符合系数的计算公式为：其中，λ′和/>分别表示设定参照的老化度和喷吹流速异常指数，b5和b6分别表示设定的老化度和喷吹流速异常指数对应喷吹符合评估占比权重。
具体地，所述目标高炉的喷吹异常原因的确认方式为：构建喷吹异常原因评估模型，输出目标高炉的喷吹异常原因，其中喷吹异常原因评估模型表示为：其中，P1、P2和P3分别表示各喷吹异常原因评估条件。
P1表示且ξ＜ξ′，P2表示/>且ξ≥ξ′，P3表示/>且ξ＜ξ′，其中，和ξ′分别表示设定参照的供氧符合系数和喷吹符合系数。
具体地，所述进行喷吹异常控制，具体控制过程为：F1、若喷吹异常原因涉及氧气供应原因，则将η进-η的值作为目标高炉进风管道口的氧气添加量。
F2、若喷吹异常原因涉及喷嘴原因，则将目标高炉各喷嘴的老化度与设定的老化度进行对比，若某喷嘴的老化度大于或者等于设定的老化度，判定该喷嘴为老化喷嘴，定位出目标高炉的各老化喷嘴，并将各老化喷嘴进行更换。
F3、若喷吹异常原因涉及喷嘴原因，则将目标高炉各喷嘴的喷吹流速异常指数与设定的喷吹流速异常指数进行对比，若某喷嘴的喷吹流速异常指数大于或者等于设定的喷吹流速异常指数，判定该喷嘴为喷吹异常喷嘴，从而统计目标高炉各喷吹异常喷嘴对应的煤粉喷出流速，记为vg，其中，g表示喷吹异常喷嘴的编号，g＝1,2,...,r。
F4、将v-vg的值作为各喷吹异常喷嘴所需增加的煤粉喷出流速。
相较于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：(1)本发明通过分析目标高炉的热量利用充分指数，当目标高炉的热量利用充分指数小于设定值时，分析目标高炉的供氧符合系数和喷吹符合系数，并进行喷吹异常原因分析和喷吹异常控制，提高了目标高炉的热量利用分析的准确性，同时提高了喷吹异常原因分析的说服力和综合性，并且为后续高炉炼铁喷吹的改良和控制提供了方向，降低了高炉炼铁的损耗和次品率。
(2)本发明通过分析炉内温度均匀度和炉内温度达标度，同时结合进出管道口的温度，分析目标高炉的热量利用充分指数，实现了热量利用充分指数的多维度分析，直观地展示了炉内温度变化情况，从而降低了高炉炼铁的效益分析的误差性，提高了高炉炼铁效益评断的准确性。
(3)本发明通过结合目标高炉的进风管道的腐蚀情况、破损情况以及进风管道口空气中的含氧量，分析目标高炉的供氧符合系数，保障了高炉进风管道的氧气进入量情况监测数据的真实性和合理性，从而保障了供氧符合评估的参考性，确保了进风管道清洁的及时性和管道维护的及时性，降低了对实际供氧的影响。
(4)本发明通过结合目标高炉各喷嘴的使用天数、维修次数和对应单位时间内的平均煤粉喷出量，从而分析目标高炉的喷吹符合系数，考虑角度较为全面，从而保障了高炉的喷吹符合评估的精准性，同时为后续高炉的喷吹异常原因分析和喷吹异常控制提供了有效的数据支撑依据。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明系统模块结构连接示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
请参阅图1所示，本发明提供了一种高炉炼铁喷吹智能控制系统，包括：高炉温度监测模块、高炉热量利用分析模块、高炉富氧量采集分析模块、高炉喷嘴信息采集分析模块、云数据库和高炉炼铁控制模块。
所述高炉温度监测模块与高炉热量利用分析模块相连，高炉热量利用分析模块、高炉富氧量采集分析模块、高炉喷嘴信息采集分析模块均与云数据库相连，高炉热量利用分析模块、高炉富氧量采集分析模块、高炉喷嘴信息采集分析模块均与高炉炼铁控制模块相连。
所述高炉温度监测模块，用于按照预设的体积将目标高炉从上至下进行区域划分，得到划分后的各高炉子区域，对各高炉子区域进行热成像监测，得到各高炉子区域对应的热敏图像，并采集各高炉子区域的炉壁厚度，同时监测目标高炉的进风管道口温度和出风管道口温度。
在一个具体实施例中，各高炉子区域的炉壁厚度可以取值为各高炉子区域的平均炉壁厚度，所述各高炉子区域的平均高炉壁厚的采集方式为：从各高炉子区域上随机选取各采样点，通过激光传感器扫描高炉壁面，从而得到各高炉子区域上各采样点对应的高炉壁厚，并将其进行均值计算，得到各高炉子区域的平均高炉壁厚。
需要说明的是，所述进风管道口温度和出风管道口温度分别通过安置在进风管道口和出风管道口的温度传感器监测得到。
所述高炉热量利用分析模块，用于分析目标高炉的炉内温度符合系数，从而分析目标高炉的热量利用充分指数。
在本发明具体实施例中，所述分析目标高炉的炉内温度符合系数，具体分析过程为：A1、从各高炉子区域对应的热敏图像中定位出温度分布区域数目和各温度分布区域的温度值。
A2、将各高炉子区域对应的各温度分布区域的温度值进行均值计算，得到各高炉子区域对应的温度均值，记为其中，i表示高炉子区域的编号，i＝1,2,...,n。
A3、从云数据库中提取单位高炉壁厚对应的热量损耗量，记为Q。
A4、将各高炉子区域的炉壁厚度记为Hi。
A5、预测目标高炉的各高炉子区域对应的炉内温度Wi，
A6、计算目标高炉的炉内温度均匀度β，其中，ΔW表示设定参照的炉内温度总偏差，n-1表示第n-1个高炉子区域。
A7、根据各高炉子区域对应的炉内温度，计算目标高炉的炉内温度达标度χ。
在本发明具体实施例中，所述计算目标高炉的炉内温度达标度，具体计算过程为：B1、从云数据库中提取目标高炉的炉内预设温度，并记为W预。
B2、将各高炉子区域对应的炉内温度与目标高炉的炉内预设温度进行对比，若某高炉子区域对应的炉内温度小于目标高炉的炉内预设温度，则判定该高炉子区域为温度未达标子区域，统计温度未达标子区域的数目，记为ε。
B3、从各温度未达标子区域对应的炉内温度中提取最小值，并记为W小。
B4、计算目标高炉的炉内温度达标度χ，其中，n表示高炉子区域的数目，K1和ΔW′分别表示设定参照的温度未达标子区域数目占比和炉内温度偏差，a3和a4分别表示设定的温度未达标子区域数目占比和炉内温度偏差对应炉内温度达标度评估占比权重。
A8、计算目标高炉的炉内温度符合系数δ，其中，β′和χ′分别表示设定参照的炉内温度均匀度和炉内温度达标度，a1和a2分别表示设定的炉内温度均匀度和炉内温度达标度对应炉内温度符合评估占比权重，e表示自然常数。
在本发明具体实施例中，所述分析目标高炉的热量利用充分指数，具体分析过程为：C1、将目标高炉的进风管道口温度和出风管道口温度分别记为W进和W出。
C2、计算目标高炉的热量利用率 其中，ΔW出和ΔW进出分别表示设定参照的出口温度偏差和进出口温度偏差，a5和a6分别表示设定的出口温度偏差和进出口温度偏差对应热量利用充分评估占比权重。
C3、将目标高炉的炉内温度符合系数与云数据库中存储的各热量利用率对应的炉内温度符合系数区间进行对比，若目标高炉的炉内温度符合系数位于某炉内温度符合系数区间内，则将该炉内温度符合系数区间对应的热量利用率作为目标高炉的参照热量利用率，记为
C4、计算目标高炉的热量利用充分指数θ，
本发明实施例通过分析炉内温度均匀度和炉内温度达标度，同时结合进出管道口的温度，分析目标高炉的热量利用充分指数，实现了热量利用充分指数的多维度分析，直观地展示了炉内温度变化情况，从而降低了高炉炼铁的效益分析的误差性，提高了高炉炼铁效益评断的准确性。
所述高炉富氧量采集分析模块，用于采集目标高炉的进风管道的腐蚀处数目、各腐蚀处对应的腐蚀面积以及破损处数目和各破损处对应的破损面积，并采集目标高炉的进风管道口空气中的含氧量，从而分析目标高炉的供氧符合系数
需要说明的是，所述进风管道的腐蚀处数目、各腐蚀处对应的腐蚀面积以及破损处数目和各破损处对应的破损面积均通过安置在进风管道附近的摄像头采集得到，所述进风管道口空气中的含氧量通过光学氧气传感器采集得到。
在本发明具体实施例中，所述分析目标高炉的供氧符合系数，具体分析过程为：D1、将目标高炉的进风管道口空气中的含氧量记为η。
D2、从云数据库中提取目标高炉的进风管道口对应的预设氧气进入量η进。
D3、根据目标高炉的进风管道的腐蚀处数目、各腐蚀处对应的腐蚀面积以及破损处数目和各破损处对应的破损面积，计算目标高炉的进风管道对应的供氧影响因子γ。
需要说明的是，所述计算目标高炉的进风管道对应的供氧影响因子，具体计算过程为：G1、将目标高炉的进风管道的腐蚀处数目、各腐蚀处对应的腐蚀面积以及破损处数目和各破损处对应的破损面积分别记为τ腐、以及τ破和/>其中，f表示腐蚀处的编号，f＝1,2,...,z，p表示破损处的编号，p＝1,2,...,q。
G2、计算目标高炉的进风管道的腐蚀度ψ腐，其中，τ′和S′腐分别表示设定参照的腐蚀处数目和腐蚀面积，c1和c2分别表示设定的腐蚀处数目和腐蚀面积对应腐蚀度评估占比权重。
G3、计算目标高炉的进风管道的破损度ψ破，其中，τ″和S′破分别表示设定参照的破损处数目和破损面积，c3和c4分别表示设定的破损处数目和破损面积对应破损度评估占比权重。
G4、计算目标高炉的进风管道对应的供氧影响因子γ，其中，ψ′腐和ψ′破分别表示设定参照的腐蚀度和破损度，c5和c6分别表示设定的腐蚀度和破损度对应供氧影响评估占比权重。
D4、计算目标高炉的供氧符合系数
本发明实施例通过结合目标高炉的进风管道的腐蚀情况、破损情况以及进风管道口空气中的含氧量，分析目标高炉的供氧符合系数，保障了高炉进风管道的氧气进入量情况监测数据的真实性和合理性，从而保障了供氧符合评估的参考性，确保了进风管道清洁的及时性和管道维护的及时性，降低了对实际供氧的影响。
所述高炉喷嘴信息采集分析模块，用于采集目标高炉各喷嘴的使用天数、维修次数和对应单位时间内的平均煤粉喷出量，从而分析目标高炉的喷吹符合系数ξ。
需要说明的是，所述目标高炉各喷嘴的使用天数和维修次数均从设备管理系统后台采集得到。
所述目标高炉各喷嘴对应单位时间内的平均煤粉喷出量的采集方式为：通过质量流量计采集各监测时间段内的各喷嘴的煤粉喷出量，将各监测时间段内的各喷嘴的煤粉喷出量进行累加，得到各喷嘴的煤粉总喷出量，将其除以监测时间段的总时长，得到各喷嘴对应单位时间内的平均煤粉喷出量。
在本发明具体实施例中，所述分析目标高炉的喷吹符合系数，具体分析过程为：E1、将目标高炉各喷嘴的使用天数和维修次数分别记为Nj和μj,其中，j表示喷嘴编号，j＝1,2,...,m。
E2、计算目标高炉各喷嘴的老化度λj，其中，N′和μ′分别表示设定参照的使用天数和维修次数，b1和b2分别表示设定的使用天数和维修次数对应老化度评估占比权重。
E3、将目标高炉各喷嘴对应单位时间内的平均煤粉喷出量记为ρj。
E4、从云数据库中提取目标高炉的喷嘴对应的预设煤粉喷出流速，记为v。
E5、计算目标高炉各喷嘴的喷吹流速异常指数 其中，T表示单位时间对应时长。
E6、计算目标高炉各喷嘴的喷吹符合系数ωj。
在本发明具体实施例中，所述目标高炉的各喷嘴的喷吹符合系数的计算公式为：其中，λ′和/>分别表示设定参照的老化度和喷吹流速异常指数，b5和b6分别表示设定的老化度和喷吹流速异常指数对应喷吹符合评估占比权重。
E7、将目标高炉各喷嘴的喷吹符合系数与设定的喷吹符合系数进行对比，若某喷嘴的喷吹符合系数小于设定的喷吹符合系数，则判定该喷嘴为异常喷嘴，统计目标高炉的异常喷嘴数目，记为σ。
E8、将目标高炉各喷嘴的喷吹符合系数进行均值计算，得到目标高炉的平均喷吹符合系数，记为
E9、计算目标高炉的喷吹符合系数ξ，其中，K2和ω′分别表示设定参照的异常喷嘴数目占比和喷吹符合系数，b3和b4分别表示设定的异常喷嘴数目占比和喷吹符合系数对应喷吹符合评估占比权重。
本发明实施例通过结合目标高炉各喷嘴的使用天数、维修次数和对应单位时间内的平均煤粉喷出量，从而分析目标高炉的喷吹符合系数，考虑角度较为全面，从而保障了高炉的喷吹符合评估的精准性，同时为后续高炉的喷吹异常原因分析和喷吹异常控制提供了有效的数据支撑依据。
所述云数据库，用于存储目标高炉的炉内预设温度、进风管道口对应的预设氧气进入量和喷嘴对应的预设煤粉喷出流速，存储各热量利用率对应的炉内温度符合系数区间，并存储单位高炉壁厚对应的热量损耗量。
所述高炉炼铁控制模块，用于当目标高炉的热量利用充分指数小于设定值时，确认目标高炉的喷吹异常原因，并进行喷吹异常控制。
在本发明具体实施例中，所述目标高炉的喷吹异常原因的确认方式为：构建喷吹异常原因评估模型，输出目标高炉的喷吹异常原因，其中喷吹异常原因评估模型表示为：其中，P1、P2和P3分别表示各喷吹异常原因评估条件。
P1表示且ξ＜ξ′，P2表示/>且ξ≥ξ′，P3表示/>且ξ＜ξ′，其中，和ξ′分别表示设定参照的供氧符合系数和喷吹符合系数。
在本发明具体实施例中，所述进行喷吹异常控制，具体控制过程为：F1、若喷吹异常原因涉及氧气供应原因，则将η进-η的值作为目标高炉进风管道口的氧气添加量。
F2、若喷吹异常原因涉及喷嘴原因，则将目标高炉各喷嘴的老化度与设定的老化度进行对比，若某喷嘴的老化度大于或者等于设定的老化度，判定该喷嘴为老化喷嘴，定位出目标高炉的各老化喷嘴，并将各老化喷嘴进行更换。
F3、若喷吹异常原因涉及喷嘴原因，则将目标高炉各喷嘴的喷吹流速异常指数与设定的喷吹流速异常指数进行对比，若某喷嘴的喷吹流速异常指数大于或者等于设定的喷吹流速异常指数，判定该喷嘴为喷吹异常喷嘴，从而统计目标高炉各喷吹异常喷嘴对应的煤粉喷出流速，记为vg，其中，g表示喷吹异常喷嘴的编号，g＝1,2,...,r。
F4、将v-vg的值作为各喷吹异常喷嘴所需增加的煤粉喷出流速。
本发明实施例通过分析目标高炉的热量利用充分指数，当目标高炉的热量利用充分指数小于设定值时，分析目标高炉的供氧符合系数和喷吹符合系数，并进行喷吹异常原因分析和喷吹异常控制，提高了目标高炉的热量利用分析的准确性，同时提高了喷吹异常原因分析的说服力和综合性，并且为后续高炉炼铁喷吹的改良和控制提供了方向，降低了高炉炼铁的损耗和次品率。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本发明所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种高炉炼铁喷吹智能控制系统，其特征在于，包括：
高炉温度监测模块，用于按照预设的体积将目标高炉从上至下进行区域划分，得到划分后的各高炉子区域，对各高炉子区域进行热成像监测，得到各高炉子区域对应的热敏图像，并采集各高炉子区域的炉壁厚度，同时监测目标高炉的进风管道口温度和出风管道口温度；
高炉热量利用分析模块，用于分析目标高炉的炉内温度符合系数，从而分析目标高炉的热量利用充分指数；
高炉富氧量采集分析模块，用于采集目标高炉的进风管道的腐蚀处数目、各腐蚀处对应的腐蚀面积以及破损处数目和各破损处对应的破损面积，并采集目标高炉的进风管道口空气中的含氧量，从而分析目标高炉的供氧符合系数
高炉喷嘴信息采集分析模块，用于采集目标高炉各喷嘴的使用天数、维修次数和对应单位时间内的平均煤粉喷出量，从而分析目标高炉的喷吹符合系数ξ；
云数据库，用于存储目标高炉的炉内预设温度、进风管道口对应的预设氧气进入量和喷嘴对应的预设煤粉喷出流速，存储各热量利用率对应的炉内温度符合系数区间，并存储单位高炉壁厚对应的热量损耗量；
高炉炼铁控制模块，用于当目标高炉的热量利用充分指数小于设定值时，确认目标高炉的喷吹异常原因，并进行喷吹异常控制。
2.根据权利要求1所述的一种高炉炼铁喷吹智能控制系统，其特征在于：所述分析目标高炉的炉内温度符合系数，具体分析过程为：
A1、从各高炉子区域对应的热敏图像中定位出温度分布区域数目和各温度分布区域的温度值；
A2、将各高炉子区域对应的各温度分布区域的温度值进行均值计算，得到各高炉子区域对应的温度均值，记为其中，i表示高炉子区域的编号，i＝1,2,...,n；
A3、从云数据库中提取单位高炉壁厚对应的热量损耗量，记为Q；
A4、将各高炉子区域的炉壁厚度记为Hi；
A5、预测目标高炉的各高炉子区域对应的炉内温度Wi，
A6、计算目标高炉的炉内温度均匀度β，其中，ΔW表示设定参照的炉内温度总偏差，n-1表示第n-1个高炉子区域；
A7、根据各高炉子区域对应的炉内温度，计算目标高炉的炉内温度达标度χ；
A8、计算目标高炉的炉内温度符合系数δ，其中，β′和χ′分别表示设定参照的炉内温度均匀度和炉内温度达标度，a1和a2分别表示设定的炉内温度均匀度和炉内温度达标度对应炉内温度符合评估占比权重，e表示自然常数。
3.根据权利要求2所述的一种高炉炼铁喷吹智能控制系统，其特征在于：所述计算目标高炉的炉内温度达标度，具体计算过程为：
B1、从云数据库中提取目标高炉的炉内预设温度，并记为W预；
B2、将各高炉子区域对应的炉内温度与目标高炉的炉内预设温度进行对比，若某高炉子区域对应的炉内温度小于目标高炉的炉内预设温度，则判定该高炉子区域为温度未达标子区域，统计温度未达标子区域的数目，记为ε；
B3、从各温度未达标子区域对应的炉内温度中提取最小值，并记为W小；
B4、计算目标高炉的炉内温度达标度χ，其中，n表示高炉子区域的数目，K1和ΔW′分别表示设定参照的温度未达标子区域数目占比和炉内温度偏差，a3和a4分别表示设定的温度未达标子区域数目占比和炉内温度偏差对应炉内温度达标度评估占比权重。
4.根据权利要求2所述的一种高炉炼铁喷吹智能控制系统，其特征在于：所述分析目标高炉的热量利用充分指数，具体分析过程为：
C1、将目标高炉的进风管道口温度和出风管道口温度分别记为W进和W出；
C2、计算目标高炉的热量利用率 其中，ΔW出和ΔW进出分别表示设定参照的出口温度偏差和进出口温度偏差，a5和a6分别表示设定的出口温度偏差和进出口温度偏差对应热量利用充分评估占比权重；
C3、将目标高炉的炉内温度符合系数与云数据库中存储的各热量利用率对应的炉内温度符合系数区间进行对比，若目标高炉的炉内温度符合系数位于某炉内温度符合系数区间内，则将该炉内温度符合系数区间对应的热量利用率作为目标高炉的参照热量利用率，记为
C4、计算目标高炉的热量利用充分指数θ，
5.根据权利要求2所述的一种高炉炼铁喷吹智能控制系统，其特征在于：所述分析目标高炉的供氧符合系数，具体分析过程为：
D1、将目标高炉的进风管道口空气中的含氧量记为η；
D2、从云数据库中提取目标高炉的进风管道口对应的预设氧气进入量η进；
D3、根据目标高炉的进风管道的腐蚀处数目、各腐蚀处对应的腐蚀面积以及破损处数目和各破损处对应的破损面积，计算目标高炉的进风管道对应的供氧影响因子γ；
D4、计算目标高炉的供氧符合系数
6.根据权利要求5所述的一种高炉炼铁喷吹智能控制系统，其特征在于：所述分析目标高炉的喷吹符合系数，具体分析过程为：
E1、将目标高炉各喷嘴的使用天数和维修次数分别记为Nj和μj,其中，j表示喷嘴编号，j＝1,2,...,m；
E2、计算目标高炉各喷嘴的老化度λj，其中，N′和μ′分别表示设定参照的使用天数和维修次数，b1和b2分别表示设定的使用天数和维修次数对应老化度评估占比权重；
E3、将目标高炉各喷嘴对应单位时间内的平均煤粉喷出量记为ρj；
E4、从云数据库中提取目标高炉的喷嘴对应的预设煤粉喷出流速，记为v；
E5、计算目标高炉各喷嘴的喷吹流速异常指数 其中，T表示单位时间对应时长；
E6、计算目标高炉各喷嘴的喷吹符合系数ωj；
E7、将目标高炉各喷嘴的喷吹符合系数与设定的喷吹符合系数进行对比，若某喷嘴的喷吹符合系数小于设定的喷吹符合系数，则判定该喷嘴为异常喷嘴，统计目标高炉的异常喷嘴数目，记为σ；
E8、将目标高炉各喷嘴的喷吹符合系数进行均值计算，得到目标高炉的平均喷吹符合系数，记为
E9、计算目标高炉的喷吹符合系数ξ，其中，K2和ω′分别表示设定参照的异常喷嘴数目占比和喷吹符合系数，b3和b4分别表示设定的异常喷嘴数目占比和喷吹符合系数对应喷吹符合评估占比权重。
7.根据权利要求6所述的一种高炉炼铁喷吹智能控制系统，其特征在于：所述目标高炉的各喷嘴的喷吹符合系数的计算公式为：其中，λ′和/>分别表示设定参照的老化度和喷吹流速异常指数，b5和b6分别表示设定的老化度和喷吹流速异常指数对应喷吹符合评估占比权重。
8.根据权利要求1所述的一种高炉炼铁喷吹智能控制系统，其特征在于：所述目标高炉的喷吹异常原因的确认方式为：构建喷吹异常原因评估模型，输出目标高炉的喷吹异常原因，其中喷吹异常原因评估模型表示为：P2，其中，P1、P2和P3分别表示各喷吹异常原因评估条件；
P1表示且ξ＜ξ′，P2表示/>且ξ≥ξ′，P3表示/>且ξ＜ξ′，其中，/>和ξ′分别表示设定参照的供氧符合系数和喷吹符合系数。
9.根据权利要求6所述的一种高炉炼铁喷吹智能控制系统，其特征在于：所述进行喷吹异常控制，具体控制过程为：
F1、若喷吹异常原因涉及氧气供应原因，则将η进-η的值作为目标高炉进风管道口的氧气添加量；
F2、若喷吹异常原因涉及喷嘴原因，则将目标高炉各喷嘴的老化度与设定的老化度进行对比，若某喷嘴的老化度大于或者等于设定的老化度，判定该喷嘴为老化喷嘴，定位出目标高炉的各老化喷嘴，并将各老化喷嘴进行更换；
F3、若喷吹异常原因涉及喷嘴原因，则将目标高炉各喷嘴的喷吹流速异常指数与设定的喷吹流速异常指数进行对比，若某喷嘴的喷吹流速异常指数大于或者等于设定的喷吹流速异常指数，判定该喷嘴为喷吹异常喷嘴，从而统计目标高炉各喷吹异常喷嘴对应的煤粉喷出流速，记为vg，其中，g表示喷吹异常喷嘴的编号，g＝1,2,...,r；
F4、将v-vg的值作为各喷吹异常喷嘴所需增加的煤粉喷出流速。
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