CN117516174A - 一种烧结物料的烧结面积利用率调优方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种烧结物料的烧结面积利用率调优方法及系统，从有效机尾断面热成像图中获取铺底料层和位于铺底料层上方的烧结物料层的温度分布数据，将烧结物料层划分为多个不同温度区间的烧结物料温度分区，判断所有烧结物料温度分区中是否具有满足烧结燃烧带温度分布的烧结物料温度分区，若是，根据铺底料层的温度分布数据确定铺底料层的平均温度，并判断平均温度是否处于期望温度区间内，若是，确定烧结机的当前烧结面积利用率不合格，进行烧结面积利用率调优操作。本申请能够将烧结机烧结机面积利用率调节至合格有效范围内，提高烧结矿产量/产能。

Description

一种烧结物料的烧结面积利用率调优方法及系统

技术领域

本发明涉及烧结技术领域，尤其涉及一种烧结物料的烧结面积利用率调优方法及系统。

背景技术

在钢铁生产中，含铁原料矿石进入高炉冶炼之前需要经过烧结系统处理，也就是将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料(煤粉、焦粉)和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后，布放在烧结机台车上焙烧，使其发生一系列物理化学变化，形成容易冶炼的烧结矿，这一过程称之为烧结。

现有技术中，通过在风箱支管上布置温度传感器，将所有风箱上的温度传感器检测到的温度数据依次拟合得到温度曲线(如图5所示)，通过温度曲线的拐点确定烧结终点位置，以将烧结状态维持在合理区间内运行。其中，烧结终点过早时导致烧结面积得不到充分利用，烧结效率低；烧结终点过后时导致烧结物料不能完成烧结，烧结机台车底部存在生料，生料需重新烧结，烧结效率低。

然而，现有检测烧结终点的方式中，由于典型烧结风箱宽度为4米，典型烧结机台车宽度为1.5米，导致测温取样点稀疏，与实际烧结终点位置有一定误差；并且，通过二次函数曲线拟合获取最终用于指导烧结生产的终点位置，无法检测烧结终点落在最后一个风箱对应的烧结机台车区域(二次曲线持续上升没有拐点)，而现有方案通常是控制烧结终点在倒数第二或第三个风箱位置指导烧结生产，不利于烧结机面积的最大化利用(如图4所示，至少浪费最后两个烧结机台车的烧结面积)。

鉴于此，有必要提出一种烧结物料的烧结面积利用率调优方法及系统以解决或至少缓解上述缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种烧结物料的烧结面积利用率调优方法及系统，以解决现有技术控制烧结终点在倒数第二或第三个风箱位置指导烧结生产，不利于烧结机面积的最大化利用的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种烧结物料的烧结面积利用率调优方法，包括步骤：

S1，获取当前烧结机台车的实际机尾断面热成像，并从所述实际机尾断面热成像图中提取有效机尾断面热成像图；

S2，从所述有效机尾断面热成像图中获取铺底料层的温度分布数据，以及位于所述铺底料层上方的烧结物料层的温度分布数据，并根据所述烧结物料层的温度分布数据将所述烧结物料层划分为多个不同温度区间的烧结物料温度分区；

S3，判断所有烧结物料温度分区中是否具有满足烧结燃烧带温度分布的烧结物料温度分区；

S4，在所有烧结物料温度分区中不具有满足烧结燃烧带温度分布的烧结物料温度分区时，根据所述铺底料层的温度分布数据确定所述铺底料层的平均温度；

S5，判断所述平均温度是否处于期望温度区间内；

S61，在所述平均温度未处于所述期望温度区间内时，确定烧结机的当前烧结面积利用率不合格，进行烧结面积利用率调优操作；其中，所述烧结面积利用率调优操作包括提高烧结机机速、增高料层厚度中的一种或多种；

S62，在所述平均温度处于所述期望温度区间内时，确定烧结机的当前烧结面积利用率合格，判定当前烧结机台车的烧结物料为有效烧结状态，维持当前烧结状态继续生产。

优选地，所述烧结面积利用率调优操作为提高烧结机机速，具体包括步骤：

获取烧结机的当前运行机速，按照第一预设增加量提高当前运行机速；

确定调节后的运行机速是否处于有效机速调节范围之内；

在调节后的运行机速处于有效机速调节范围之内时，返回步骤S1，直至调节后的当前烧结机台车为有效烧结状态；其中，所述第一预设增加量为当前运行机速的3％至5％。

优选地，所述烧结面积利用率调优操作为增高料层厚度，具体包括步骤：获取烧结机台车的当前料层厚度，按照第二预设增加量增高当前料层厚度，并返回步骤S1，直至调节后的当前烧结机台车为有效烧结状态；其中，所述第二预设增加量为当前料层厚度的3％至5％。

优选地，所述步骤确定调节后的运行机速是否处于有效机速调节范围之内之后还包括步骤：

在调节后的运行机速未处于有效机速调节范围之内时，维持当前运行机速不变，获取当前烧结机台车的当前料层厚度并按照第三预设增加量增高当前料层厚度；

确定调节后的料层厚度是否处于有效料层厚度调节范围之内；

在调节后的料层厚度处于有效料层厚度调节范围之内时，返回步骤S1，直至调节后的当前烧结机台车为有效烧结状态；

在调节后的料层厚度未处于有效料层厚度调节范围之内时，向目标对象发送第一报警指令。

优选地，所述步骤S3之后还包括步骤S31，在所有烧结物料温度分区中具有满足烧结燃烧带温度分布的烧结物料温度分区时，判定所述当前烧结机台车的烧结物料处于欠烧烧结状态，则降低烧结机机速或者降低料层厚度。

优选地，在所有烧结物料温度分区中具有满足烧结燃烧带温度分布的烧结物料温度分区时，降低烧结机机速，具体包括步骤：

获取烧结机的当前运行机速，按照第一预设减少量降低当前运行机速；

确定调节后的运行机速是否处于有效机速调节范围之内；

在调节后的运行机速处于有效机速调节范围之内时，返回步骤S1，直至调节后的当前烧结机台车为有效烧结状态；其中，所述第一预设减少量为当前运行机速的3％至5％；

在调节后的运行机速未处于有效机速调节范围之内时，维持当前运行机速不变，获取当前烧结机台车的当前料层厚度并按照第二预设减少量降低当前料层厚度；

确定调节后的料层厚度是否处于有效料层厚度调节范围之内；

在调节后的料层厚度处于有效料层厚度调节范围之内时，返回步骤S1，直至调节后的当前烧结机台车为有效烧结状态；

在调节后的料层厚度未处于有效料层厚度调节范围之内时，向目标对象发送第二报警指令。

优选地，所述步骤S5中的期望温度区间通过如下步骤得到：

S51，确定烧结机在烧结面积利用率最大时对应的最优烧结距离S0；其中，所述最优烧结距离S0为最优烧结终点与烧结点火位置的在沿烧结机的运行方向上的距离差值，所述最优烧结终点与倒数第二个烧结机台车的尾部位置相对应；

S52，获取烧结机台车在稳定生产过程中的运行速度SV、烧结机台车上的料层总厚度H和铺底料层厚度PH；其中，所述料层总厚度包括所述铺底料层厚度PH；

S53，根据所述最优烧结距离S0和所述运行速度SV确定烧结机台车从烧结点火位置行驶到所述最优烧结终点的行驶时间ST；

S54，根据所述料层总厚度H、铺底料层厚度PH以及所述行驶时间ST确定烧结机台车上的烧结物料的理想垂直燃烧速度LV0；

S55，确定位于所述最优烧结终点后的最后一辆烧结机台车的烧结物料冷却时间LT1以及烧结矿冷却速度TV，并根据冷却时间LT1以及烧结矿冷却速度TV确定最后一辆烧结机台车的温度冷却量；

S56，根据所述温度冷却量确定所述期望温度区间；所述期望温度区间设置为1250-3*Tv*LT1～1250-Tv*LT1。

优选地，根据所述烧结物料层的温度分布数据将所述烧结物料层划分为四个不同温度区间的烧结物料温度分区，包括第一烧结物料温度分区、第二烧结物料温度分区、第三烧结物料温度分区以及第四烧结物料温度分区；其中，

所述第一烧结物料温度分区的温度为900～1100℃，所述第二烧结物料温度分区的温度为700～900℃，所述第三烧结物料温度分区的温度为500～700℃，所述第四烧结物料温度分区的温度为<500℃。

优选地，所述步骤S55的烧结矿冷却速度TV具体通过如下步骤得到：

根据所述第一烧结物料温度分区的温度分布数据确定所述第一烧结物料温度分区的平均温度T1；以及根据所述铺底料层的温度分布数据确定所述铺底料层的平均温度T0；

根据平均温度T1确定第一烧结物料温度分区的水平等温线H1，以及根据平均温度T0确定铺底料层的水平等温线H0；

采用公式确定出所述烧结矿冷却速度TV。

本发明还提供一种烧结物料的烧结面积利用率调优系统，包括烧结机主体、热成像获取装置以及控制系统，所述烧结机主体包括布料区、点火炉区、保温炉区以及多辆烧结机台车；其中，

所述热成像获取装置设于所述烧结机主体的烧结机尾轮的外侧，所述热成像获取装置用于获取烧结机台车的有效机尾断面热成像图；

所述热成像获取装置和所述控制系统连接，所述控制系统包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的烧结物料的烧结面积利用率调优方法的方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提供一种烧结物料的烧结面积利用率调优方法及系统，从有效机尾断面热成像图中获取铺底料层和烧结物料层的温度分布数据，并根据烧结物料层的温度分布数据将烧结物料层划分为多个不同温度区间的烧结物料温度分区，在所有烧结物料温度分区中不具有满足烧结燃烧带温度分布的烧结物料温度分区时，根据铺底料层的温度分布数据确定铺底料层的平均温度，判断平均温度是否处于期望温度区间内，在平均温度未处于期望温度区间内时，确定烧结机的当前烧结面积利用率不合格，进行烧结面积利用率调优操作，在平均温度处于期望温度区间内时，确定烧结机的当前烧结面积利用率合格，判定当前烧结机台车的烧结物料为有效烧结状态，维持当前烧结状态继续生产。在所有烧结物料温度分区中具有满足烧结燃烧带温度分布的烧结物料温度分区时，判定所述当前烧结机台车的烧结物料处于欠烧烧结状态，则降低烧结机机速或者降低料层厚度。本申请能够将烧结机烧结机面积利用率调节至合格有效范围内，提高烧结矿产量/产能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为现有技术中的烧结系统工艺流程图；

图2为现有技术中的烧结矿形成过程的示意图；

图3为现有技术中的烧结矿形成过程的断面示意图之一；

图4为现有技术中的烧结矿形成过程的断面示意图之二；

图5为现有技术中的风箱支管烟气温度曲线示意图；

图6为本发明一实施例中的烧结状态A示意图；

图7为本发明一实施例中的烧结状态B示意图；

图8为本发明一实施例中的烧结状态C示意图；

图9为本发明一实施例中的系统示意图；

图10为本发明的一实施例中的机尾断面热成像图像；

图11为本发明的一实施例中的机尾断面不同高度平均温度示意图；

图12为本发明的一实施例中的烧结矿冷却示意图；

图13为本发明的一实施例中的流程示意图；

图14为本发明的一实施例中的得到期望温度区间的流程示意图。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

为使本领域技术人员充分理解本申请技术方案，应当知道的是，现有的烧结系统主要包括烧结机台车、混合机、主抽风机、环冷机等多个设备。烧结系统工艺流程图参见图1所示：各种原料经配料室配比，形成混合物料，混合物料进入混合机混匀和造球后，再通过圆辊给料机和九辊布料机将其均匀散布在烧结机台车上形成烧结混合料层，点火风机和引火风机启动点火炉，在点火炉内将烧结机台车最上层的烧结混合料点燃，点燃的燃烧带开始从上往下移动，燃烧带经过的混合料被焙烧为烧结矿，这就是烧结过程。经过烧结完成后得到的烧结矿经单辊破碎机破碎后进入环冷机冷却，最后经筛分整粒后送至高炉或成品矿仓。其中，烧结过程需要的氧气由主抽风机提供，烧结机台车下方设置有多个竖直并排的风箱，风箱下方为水平安置的大烟道(或称烟道)，大烟道与主抽风机相连，主抽风机通过大烟道及风箱产生的负压风经过台车，为烧结过程提供助燃风。

请参考图2-4，现有技术在烧结生产过程中，点燃的燃烧带从上往下移动，燃烧带的移动速度为垂直烧结速度，烧结机台车从烧结机头部往尾部运动，烧结机台车运动速度即为烧结机机速，当燃烧带移动到烧结机台车混合料最底部(铺底料层位置)时，对应烧结机台车相对于烧结机头部的位置，即为烧结终点位置。如图2所示，随着烧结机台车的运动，燃烧带逐渐下移，燃烧带经过的混合料焙烧为烧结矿；如图3(燃烧带在顶部位置)所示，烧结过程中，烧结机台车内的物料由下往上可以分为铺底料层、混合料层、燃烧带层以及烧结矿层，其中，铺底料层为一定粒度的成品烧结矿。如图4所示，燃烧带移动到铺底料层时，烧结机台车内的物料已经全部焙烧为烧结矿，此时对应的位置即为烧结终点位置，一般用风箱号来表示。可选地，燃烧带层有一定的厚度，烧结终点位置可以理解为燃烧带底部刚接触到铺底料层，烧结终点位置控制在倒数第二个风箱或者倒数第一个风箱时，不会产生生料，燃料利用率高，烧结的效率高，烧结矿的质量好。换句话说，理想的烧结终点位置可以视为距离烧结料面点火位置固定距离的一个点。

本领域技术人员应当理解的是，当烧结机台车运动至烧结尾轮时，随烧结机台车的卸料翻转角度的增大，烧结机台车上烧结饼断裂，整个烧结机台车的烧结矿滑落入下道破碎冷却工序，烧结机尾部的生产状态简图如图6至图8所示：其中，将图6所示的烧结生产状态作为A状态，将图7所示的烧结生产状态作为B状态，将图8所示的烧结生产状态作为C状态。

具体的，如图2所示，典型烧结机的风箱宽度为4米，典型烧结机台车的长度为1.5米(两个尺寸均是沿烧结机台车的运行方向的尺寸)；

如图6所示的烧结生产状态A下，如果采用传统在风箱支管布置热电偶的方式检测烧结终点，将不能找到二次函数拐点(风箱支管温度一直处于上升，即传统方式检测不到烧结终点)；实际烧结终点落在烧结机的机尾位置，也就是最后一辆烧结机台车的物料内还有燃烧带和燃烧带以下的混合生料，随着烧结机台车继续向前运动，燃烧带物料和少量混合料(生料)将进入下道破碎冷却工序，如此会导致烧结生产的返矿增加，不利于生产的结果；

如图7所示的烧结生产状态B下，如果采用传统在风箱支管布置热电偶的方式检测烧结终点，将不能找到二次函数拐点(风箱支管温度一直上升，传统方式检测不到烧结终点)；烧结终点落在倒数第2个烧结机台车的末端，最后一个烧结机台车内全是烧结矿，烧结矿在最后一个台车上进入冷却态，随着烧结机台车继续向前运动，进入下道破碎冷却工序的全是烧结矿，此时烧结面积利用率最高；

如图8所示的烧结生产状态C下，如果采用传统在风箱支管布置热电偶的方式检测烧结终点，可找到二次函数拐点(风箱支管温度在倒数第二个风箱形成拐点)，烧结终点落在倒数第4个烧结机台车位置，最后3个烧结机台车上的烧结矿进入冷却态，烧结机有效面积浪费了最后2个烧结机台车的烧结面积，以典型烧结机长度90米计算，生产状态B比生产状态C多出2个烧结机台车的长度(单个长度1.5m)共计3米长的烧结生产面积，生产状态B比生产状态C提高烧结面积利用率3.3％左右；

综上可知，生产状态B为理想烧结生产状态，以现有风箱支管温度检测烧结终点位置技术指导烧结生产，难以控制烧结机在生产状态B下持续生产，因此现有技术中通过在风箱支管中布置热电偶预测烧结终点来控制烧结机的烧结状态无法使得烧结面积率持续维持在高效状态。

请参阅附图13-14，本发明提供一种烧结物料的烧结面积利用率调优方法，包括步骤：

S1，获取当前烧结机台车的实际机尾断面热成像，并从所述实际机尾断面热成像图中提取有效机尾断面热成像图；具体的，可以在烧结机的机尾合适位置(烧结机尾轮的外侧)设置热成像相机，通过热成像相机可以获取到当前烧结机台车的实际机尾断面热成像，通过图像数据处理单元可以从所述实际机尾断面热成像图中提取出有效机尾断面热成像图，该有效机尾断面热成像图能够确保获取完整的机尾烧结饼断面热成像图像，同时剔除了烧结断面以外的多余部分的图像信息。

S2，从所述有效机尾断面热成像图中获取铺底料层的温度分布数据，以及位于所述铺底料层上方的烧结物料层的温度分布数据，并根据所述烧结物料层的温度分布数据将所述烧结物料层划分为多个不同温度区间的烧结物料温度分区；能够理解的是，在热成像相机的位置保持固定，以及在确保获取完整的机尾烧结饼断面热成像图像的实际抓拍的实际机尾断面热成像，图像上反映烧结机台车的断面实际位置保持不变，因此可以从图像上快速确定出铺底料层的区域以及位于所述铺底料层上方的烧结物料的区域，从而可以获取到铺底料层的温度分布数据以及烧结物料层的温度分布数据。

S3，判断所有烧结物料温度分区中是否具有满足烧结燃烧带温度分布的烧结物料温度分区；可以理解的是所有烧结物料温度分区可能会出现燃烧带，例如烧结状态A，也有可能没有出现燃烧带，例如烧结状态B、C。通过分析即可判定出对应的烧结状态。

S4，在所有烧结物料温度分区中不具有满足烧结燃烧带温度分布的烧结物料温度分区时，根据所述铺底料层的温度分布数据确定所述铺底料层的平均温度；具体的，可以根据有效机尾断面热成像图的温度分布数据可以通过取多个采样点，通过将多个采样点的算术平均值作为铺底料层的平均温度。

S5，判断所述平均温度是否处于期望温度区间内；具体的，在所有烧结物料温度分区中不具有满足烧结燃烧带温度分布的烧结物料温度分区时，烧结终点在烧结机尾之前，即烧结终点到机尾之间的烧结机台车上的物料后面处于冷却状态，通过分析铺底料层的平均温度是否处于期望温度区间内可以判断当前烧结状态是否处于过烧状态或者是有效烧结状态(存在两种可能)。

S61，在所述平均温度未处于所述期望温度区间内时，确定烧结机的当前烧结面积利用率不合格，进行烧结面积利用率调优操作；其中，所述烧结面积利用率调优操作包括提高烧结机机速、增高料层厚度中的一种或多种；经过前述分析，这种情景类似烧结状态C，例如烧结终点落在倒数第二个风箱或者倒数第三个风箱，典型风箱沿烧结机台车的运行方向的长度为4m，烧结机台车为1.5m，因此，理论上一个风箱的长度能够覆盖2.67个烧结机台车，可以看出，即使烧结终点落在倒数第二个风箱区域，则这种烧结状态下，至少浪费了最后2～3台烧结机台车的烧结面积，具体可以参阅附图8。这种情况下，损失的烧结面积比较大(单个烧结机台车的烧结机面积1.5m*3.5m)，然而，现有技术中通过在风箱支管中布置热电偶，然后通过拟合的二次温度曲线确定曲线拐点的方式来确定烧结终点，将烧结终点落在倒数第二个风箱或者倒数第三个风箱实际上烧结面积损失是很大的，因此本申请对其进行烧结面积利用率调优操作。

结合后文论述的公式3，可以得出的是，现有调节烧结终点的技术可以归为三类：现有的调节烧结终点的方式比较单一，一是通过控制烧结台车机速SV调节烧结终点；二是通过控制烧结主抽风机系统(负压、风量)来调节烧结速度LV从而调节烧结终点；三是通过控制烧结料层厚度H来调节烧结终点。本申请通过提高烧结机机速、增高料层厚度中的一种或多种来进行烧结面积利用率的调优操作。烧结机机速和料层厚度与烧结终点均呈正相关关系。

S62，在所述平均温度处于所述期望温度区间内时，确定烧结机的当前烧结面积利用率合格，判定当前烧结机台车的烧结物料为有效烧结状态，维持当前烧结状态继续生产。其中，在所述平均温度处于所述期望温度区间内时，能够使得对应的烧结终点控制在合理的范围之内，例如能够保证烧结终点控制在倒数第二个烧结机台车范围内，由此，随着烧结机台车继续向前运动，进入下道破碎冷却工序的全是烧结矿，此时烧结面积利用率最高。

作为一优选的实施方式，所述烧结面积利用率调优操作为提高烧结机机速，具体包括步骤：

获取烧结机的当前运行机速，按照第一预设增加量提高当前运行机速；

确定调节后的运行机速是否处于有效机速调节范围之内；需要注意的是，每种调节方式的调节范围有限，在进行调节时应该控制在有效调节范围之内。

在调节后的运行机速处于有效机速调节范围之内时，返回步骤S1，返回后重复上述步骤，直至调节后的当前烧结机台车为有效烧结状态；其中，所述第一预设增加量为当前运行机速的3％至5％。即每次调节的预设增加量均为上一次运行机速的3％至5％。在其他实施例中，本领域技术人员还可以将增加量设置成其他值。

作为另一优选的实施方式，所述烧结面积利用率调优操作为增高料层厚度，具体包括步骤：获取烧结机台车的当前料层厚度，按照第二预设增加量增高当前料层厚度，并返回步骤S1，返回后重复上述步骤，直至调节后的当前烧结机台车为有效烧结状态；其中，所述第二预设增加量为当前料层厚度的3％至5％。

作为另一较佳的实施方式，所述步骤确定调节后的运行机速是否处于有效机速调节范围之内之后还包括步骤：

在调节后的运行机速未处于有效机速调节范围之内时，维持当前运行机速不变，获取当前烧结机台车的当前料层厚度并按照第三预设增加量增高当前料层厚度；

确定调节后的料层厚度是否处于有效料层厚度调节范围之内；

在调节后的料层厚度处于有效料层厚度调节范围之内时，返回步骤S1，直至调节后的当前烧结机台车为有效烧结状态；

在调节后的料层厚度未处于有效料层厚度调节范围之内时，向目标对象发送第一报警指令。

值得注意的是，本实施例通过先调节运行机速，在运行机速调节超过有效调剂范围的上限值时，此时维持运行机速不变，再进行料层厚度的调节，在料层厚度超出对应的上限值时，向目标对象发送第一报警指令。第一报警指令包括但不限于是向目标对象发送出现超上限调节的提示语音指令、发出警报指令、向服务器或者目标账号发送信息的指令、切断烧结机系统动力中的一种或多种。本实施例通过两种方式联动调节，能够提高调节范围。

进一步地，所述步骤S3之后还包括步骤S31，在所有烧结物料温度分区中具有满足烧结燃烧带温度分布的烧结物料温度分区时，判定所述当前烧结机台车的烧结物料处于欠烧烧结状态，则降低烧结机机速或者降低料层厚度。

作为一优选的实施方式，在所有烧结物料温度分区中具有满足烧结燃烧带温度分布的烧结物料温度分区时，降低烧结机机速，具体包括步骤：

获取烧结机的当前运行机速，按照第一预设减少量降低当前运行机速；

确定调节后的运行机速是否处于有效机速调节范围之内；

在调节后的运行机速处于有效机速调节范围之内时，返回步骤S1，直至调节后的当前烧结机台车为有效烧结状态；其中，所述第一预设减少量为当前运行机速的3％至5％；即每次调节的减少量均为上一次运行机速的3％至5％。在其他实施例中，本领域技术人员还可以将减少量设置成其他值。

在调节后的运行机速未处于有效机速调节范围之内时，维持当前运行机速不变，获取当前烧结机台车的当前料层厚度并按照第二预设减少量降低当前料层厚度；

确定调节后的料层厚度是否处于有效料层厚度调节范围之内；

在调节后的料层厚度处于有效料层厚度调节范围之内时，返回步骤S1，直至调节后的当前烧结机台车为有效烧结状态；

在调节后的料层厚度未处于有效料层厚度调节范围之内时，向目标对象发送第二报警指令。

值得注意的是，本实施例通过先调节运行机速，在运行机速调节超过有效调剂范围的下限值时，此时维持运行机速不变，再进行料层厚度的调节，在料层厚度超出对应的下限值时，向目标对象发送第二报警指令。第二报警指令包括但不限于是向目标对象发送出现超下限调节的提示语音指令、发出警报指令、向服务器或者目标账号发送信息的指令、切断烧结机系统动力中的一种或多种。本实施例通过两种方式联动调节，能够提高调节范围。

作为一优选的实施方式，所述步骤S5中的期望温度区间通过如下步骤得到：

S51，确定烧结机在烧结面积利用率最大时对应的最优烧结距离S0；其中，所述最优烧结距离S0为最优烧结终点与烧结点火位置的在沿烧结机的运行方向上的距离差值，所述最优烧结终点与倒数第二个烧结机台车的尾部位置相对应；值得注意的是，最优烧结终点落在倒数第2个烧结机台车的末端，最后一个烧结机台车内全是烧结矿，烧结矿在最后一个台车上进入冷却态，随着烧结机台车继续向前运动，进入下道破碎冷却工序的全是烧结矿，此时烧结面积利用率最高；

S52，获取烧结机台车在稳定生产过程中的运行速度SV、烧结机台车上的料层总厚度H和铺底料层厚度PH；其中，所述料层总厚度包括所述铺底料层厚度PH；

S53，根据所述最优烧结距离S0和所述运行速度SV确定烧结机台车从烧结点火位置行驶到所述最优烧结终点的行驶时间ST；

S54，根据所述料层总厚度H、铺底料层厚度PH以及所述行驶时间ST确定烧结机台车上的烧结物料的理想垂直燃烧速度LV0；

S55，确定位于所述最优烧结终点后的最后一辆烧结机台车的烧结物料冷却时间LT1以及烧结矿冷却速度TV，并根据冷却时间LT1以及烧结矿冷却速度TV确定最后一辆烧结机台车的温度冷却量；

冷却时间LT1具体为：其中：WT：台车宽度，单位m；

LT1：冷却时间，单位s，SV：烧结机台车机速，单位m/s；

S56，根据所述温度冷却量确定所述期望温度区间。

烧结矿形成后，穿过烧结机台车料面的空气会带走烧结矿中的热量，对烧结矿进行冷却，示意图如图12所示：

如图2所示，燃烧带下移的速度，称为烧结速度，用LV表示，单位m/s；烧结机台车上的料层厚度，用H来表示，单位m；烧结混合料下有铺底料，铺底料为一定粒度的成品烧结矿，厚度可以用PH来表示，单位m；在烧结稳定生产的过程中，可以近似认为烧结机的运行速度是个恒定值。

如图2所示，烧结矿经过点火炉，开始烧结过程后，其烧结时间ST(单位s)

ST ＝ (H-PH)/LV 公式1

控制烧结终点是烧结控制的重要手段，烧结过程中，混合料铺上烧结机台车后，将烧结终点控制在烧结机的最后一个风箱或倒数第二个风箱可以实现烧结机面积的最合理使用，即理想的烧结终点位置可以视为距烧结料面点火位置固定距离的一个点；即烧结料面点火后台车的移动距离S有一个最优值S0，S0对应的位置为烧结终点位置。

如图2所示，在烧结时间ST内，烧结机台车移动距离S(单位：m)、烧结机台车机速SV(单位：m/s)、烧结时间ST之间的关系如公式2所示：

S＝ST*SV 公式2

结合公式1、公式2，可得公式3：

公式3变形可以得到公式4：

将最优烧结终点S0位置带入公式4，可得公式5：

其中，LV0为理想垂直燃烧速度；料层总厚度H、铺底料层厚度PH为常数，SV可以从计算机系统中获得，S0为与烧结机参数有关的一个常数，例如一台90米长烧结机，最优烧结位置从头部算起为第88.5米位置(如图xxxx所示生产状态)，点火位置从5米算起，则S0＝83.5米；

如图11所示，热成像数据处理单元提供了不同高度上的平均温度分布图；具体的：

A状态：T0>T1>T2>T3，且T0＞1100℃，判断机尾断面底部存在燃烧带；

B状态：T0>T1>T2>T3，且T0＜1100℃，判断机尾断面为全烧结矿；

C状态：T0<T1>T2>T3，判断T1线存在燃烧带；

进一步地，所述期望温度区间设置为1250-3*Tv*LT1～1250-Tv*LT1。

本实施例考虑生产过程的变化，控制烧结终点落在倒数第二辆烧结机台车至倒数第四辆烧结机台车之间均为烧结机台车烧结面积高效利用区域，因此可以得到所述期望温度区间设置为1250-3*Tv*LT1～1250-Tv*LT1。

进一步地，所述期望温度区间设置为800℃～1100℃。例如，例如某烧结机的运行机速为2m/min，计算得烧结矿冷却速度为200℃/min，烧结机台车的长度为1.5m，由此可知单个烧结机台车的长度运动时间冷却温度为150℃；按照期望温度区间设置为1250-3*Tv*LT1～1250-Tv*LT1，代入可以得到烧结机尾断面水平等温线H0的控制温度范围为800℃～1100℃。因此，只要水平等温线H0对应的平均温度T0在该范围之内，即可确定出当前烧结机台车的烧结物料处于烧结面积利用率处于理想控制范围的有效烧结状态，对应的烧结终点落在倒数第二个烧结机台车至倒数第四个烧结机台车之间，这个区间范围内的烧结面积利用率高，烧结经济性高。

进一步地，根据所述烧结物料层的温度分布数据将所述烧结物料层划分为四个不同温度区间的烧结物料温度分区，包括第一烧结物料温度分区、第二烧结物料温度分区、第三烧结物料温度分区以及第四烧结物料温度分区；其中，

所述第一烧结物料温度分区的温度为900～1100℃，所述第二烧结物料温度分区的温度为700～900℃，所述第三烧结物料温度分区的温度为500～700℃，所述第四烧结物料温度分区的温度为<500℃。

需要注意的是，如果烧结终点没有落到烧结机尾部以后，各烧结物料温度分区的温度均不会超过烧结终点温度1250℃(对应燃烧带的温度)，

如图10所示，如果烧结终点落到烧结机尾以后，将出现1250℃温区，例如温区2温度为1250℃，则温区2的对应为烧结燃烧带，温区1对应为混合料，温区3、温区4对应为烧结矿；

进一步地，对图10进行处理，可以获得在不同高度上的平均温度，具体如同11所示：对应H0高度的平均温度值为T0，H0为烧结料层接触铺底料的位置，高于烧结机台车底部～20mm；对应H1高度的平均温度值为T1，对应H2高度的平均温度值为T2，对应H3高度的平均温度值为T3，各标线之间的高度差可以取0.02m～0.1m；(可取更多标线，本领域技术人员可以根据实际需要设定)。

进一步地，所述步骤S55的烧结矿冷却速度TV具体通过如下步骤得到：

根据所述第一烧结物料温度分区的温度分布数据确定所述第一烧结物料温度分区的平均温度T1，单位℃；以及根据所述铺底料层的温度分布数据确定所述铺底料层的平均温度T0，单位℃；

根据平均温度T1确定第一烧结物料温度分区的水平等温线H1，单位m，以及根据平均温度T0确定铺底料层的水平等温线H0，单位m；

采用公式确定出所述烧结矿冷却速度TV，单位m/s。

值得注意的是，烧结矿形成后，穿过烧结机台车料面的空气会带走烧结矿中的热量，对烧结矿进行冷却，示意图如图9所示，烧结矿冷却速度TV可以反映出烧结矿在单位时间内的冷却下降量，本申请通过烧结机尾断面的水平等温线H0和水平等温线H1在高度变化H1-H0这段高度范围之间下降的温度幅度T0-T1，结合理想垂直燃烧速度LV0即可确定出烧结矿冷却速度TV。

本发明还提供一种烧结物料的烧结面积利用率调优系统，包括烧结机主体、热成像获取装置以及控制系统，所述烧结机主体包括布料区、点火炉区、保温炉区以及多辆烧结机台车；其中，

所述热成像获取装置设于所述烧结机主体的烧结机尾轮的外侧，所述热成像获取装置用于获取烧结机台车的有效机尾断面热成像图；

所述热成像获取装置和所述控制系统连接，所述控制系统包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述的烧结物料的烧结面积利用率调优方法的方法的步骤。

具体的，如图9所示，可以在烧结机的机尾合适位置(烧结机尾轮的外侧)设置热成像相机，设置相机图像数据处理单元，图像数据处理单元与热成像相机、烧结计算机控制系统进行数据交换；进一步地，可以通过检测烧结机台车的卸料翻转的倾角、烧结饼滑落振动等方式设置热成像相机拍摄时机，以确保获取完整的机尾烧结饼断面热成像图像；还可以在烧结机机尾合适位置设置热成像视频设备，获取机尾工作的连续视视频图像，在视频图像中截取机尾断面的热成像图像；这些方式均可以，本领域技术人员可以视实际需要而定。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种烧结物料的烧结面积利用率调优方法，其特征在于，包括步骤：

S1，获取当前烧结机台车的实际机尾断面热成像，并从所述实际机尾断面热成像图中提取有效机尾断面热成像图；

S2，从所述有效机尾断面热成像图中获取铺底料层的温度分布数据，以及位于所述铺底料层上方的烧结物料层的温度分布数据，并根据所述烧结物料层的温度分布数据将所述烧结物料层划分为多个不同温度区间的烧结物料温度分区；

S3，判断所有烧结物料温度分区中是否具有满足烧结燃烧带温度分布的烧结物料温度分区；

S4，在所有烧结物料温度分区中不具有满足烧结燃烧带温度分布的烧结物料温度分区时，根据所述铺底料层的温度分布数据确定所述铺底料层的平均温度；

S5，判断所述平均温度是否处于期望温度区间内；

S61，在所述平均温度未处于所述期望温度区间内时，确定烧结机的当前烧结面积利用率不合格，进行烧结面积利用率调优操作；其中，所述烧结面积利用率调优操作包括提高烧结机机速、增高料层厚度中的一种或多种；

S62，在所述平均温度处于所述期望温度区间内时，确定烧结机的当前烧结面积利用率合格，判定当前烧结机台车的烧结物料为有效烧结状态，维持当前烧结状态继续生产。

2.根据权利要求1所述的烧结物料的烧结面积利用率调优方法，其特征在于，所述烧结面积利用率调优操作为提高烧结机机速，具体包括步骤：获取烧结机的当前运行机速，按照第一预设增加量提高当前运行机速；

确定调节后的运行机速是否处于有效机速调节范围之内；

在调节后的运行机速处于有效机速调节范围之内时，返回步骤S1，直至调节后的当前烧结机台车为有效烧结状态；其中，所述第一预设增加量为当前运行机速的3％至5％。

3.根据权利要求1所述的烧结物料的烧结面积利用率调优方法，其特征在于，所述烧结面积利用率调优操作为增高料层厚度，具体包括步骤：获取烧结机台车的当前料层厚度，按照第二预设增加量增高当前料层厚度，并返回步骤S1，直至调节后的当前烧结机台车为有效烧结状态；其中，所述第二预设增加量为当前料层厚度的3％至5％。

4.根据权利要求2所述的烧结物料的烧结面积利用率调优方法，其特征在于，所述步骤确定调节后的运行机速是否处于有效机速调节范围之内之后还包括步骤：

在调节后的运行机速未处于有效机速调节范围之内时，维持当前运行机速不变，获取当前烧结机台车的当前料层厚度并按照第三预设增加量增高当前料层厚度；

确定调节后的料层厚度是否处于有效料层厚度调节范围之内；

在调节后的料层厚度处于有效料层厚度调节范围之内时，返回步骤S1，直至调节后的当前烧结机台车为有效烧结状态；

在调节后的料层厚度未处于有效料层厚度调节范围之内时，向目标对象发送第一报警指令。

5.根据权利要求1所述的烧结物料的烧结面积利用率调优方法，其特征在于，所述步骤S3之后还包括步骤S31，在所有烧结物料温度分区中具有满足烧结燃烧带温度分布的烧结物料温度分区时，判定所述当前烧结机台车的烧结物料处于欠烧烧结状态，则降低烧结机机速或者降低料层厚度。

6.根据权利要求5所述的烧结物料的烧结面积利用率调优方法，其特征在于，在所有烧结物料温度分区中具有满足烧结燃烧带温度分布的烧结物料温度分区时，降低烧结机机速，具体包括步骤：

获取烧结机的当前运行机速，按照第一预设减少量降低当前运行机速；

确定调节后的运行机速是否处于有效机速调节范围之内；

在调节后的运行机速处于有效机速调节范围之内时，返回步骤S1，直至调节后的当前烧结机台车为有效烧结状态；其中，所述第一预设减少量为当前运行机速的3％至5％；

在调节后的运行机速未处于有效机速调节范围之内时，维持当前运行机速不变，获取当前烧结机台车的当前料层厚度并按照第二预设减少量降低当前料层厚度；

确定调节后的料层厚度是否处于有效料层厚度调节范围之内；

在调节后的料层厚度处于有效料层厚度调节范围之内时，返回步骤S1，直至调节后的当前烧结机台车为有效烧结状态；

在调节后的料层厚度未处于有效料层厚度调节范围之内时，向目标对象发送第二报警指令。

7.根据权利要求1所述的烧结物料的烧结面积利用率调优方法，其特征在于，所述步骤S5中的期望温度区间通过如下步骤得到：

S51，确定烧结机在烧结面积利用率最大时对应的最优烧结距离S0；其中，所述最优烧结距离S0为最优烧结终点与烧结点火位置的在沿烧结机的运行方向上的距离差值，所述最优烧结终点与倒数第二个烧结机台车的尾部位置相对应；

S52，获取烧结机台车在稳定生产过程中的运行速度SV、烧结机台车上的料层总厚度H和铺底料层厚度PH；其中，所述料层总厚度包括所述铺底料层厚度PH；

S53，根据所述最优烧结距离S0和所述运行速度SV确定烧结机台车从烧结点火位置行驶到所述最优烧结终点的行驶时间ST；

S54，根据所述料层总厚度H、铺底料层厚度PH以及所述行驶时间ST确定烧结机台车上的烧结物料的理想垂直燃烧速度LV0；

S55，确定位于所述最优烧结终点后的最后一辆烧结机台车的烧结物料冷却时间LT1以及烧结矿冷却速度TV，并根据冷却时间LT1以及烧结矿冷却速度TV确定最后一辆烧结机台车的温度冷却量；

S56，根据所述温度冷却量确定所述期望温度区间；所述期望温度区间设置为1250-3*Tv*LT1～1250-Tv*LT1。

8.根据权利要求7所述的烧结物料的烧结面积利用率调优方法，其特征在于，根据所述烧结物料层的温度分布数据将所述烧结物料层划分为四个不同温度区间的烧结物料温度分区，包括第一烧结物料温度分区、第二烧结物料温度分区、第三烧结物料温度分区以及第四烧结物料温度分区；其中，

所述第一烧结物料温度分区的温度为900～1100℃，所述第二烧结物料温度分区的温度为700～900℃，所述第三烧结物料温度分区的温度为500～700℃，所述第四烧结物料温度分区的温度为<500℃。

9.根据权利要求8所述的烧结物料的烧结面积利用率调优方法，其特征在于，所述步骤S55的烧结矿冷却速度TV具体通过如下步骤得到：

根据所述第一烧结物料温度分区的温度分布数据确定所述第一烧结物料温度分区的平均温度T1；以及根据所述铺底料层的温度分布数据确定所述铺底料层的平均温度T0；

根据平均温度T1确定第一烧结物料温度分区的水平等温线H1，以及根据平均温度T0确定铺底料层的水平等温线H0；

采用公式确定出所述烧结矿冷却速度TV。

10.一种烧结物料的烧结面积利用率调优系统，其特征在于，包括烧结机主体、热成像获取装置以及控制系统，所述烧结机主体包括布料区、点火炉区、保温炉区以及多辆烧结机台车；其中，

所述热成像获取装置设于所述烧结机主体的烧结机尾轮的外侧，所述热成像获取装置用于获取烧结机台车的有效机尾断面热成像图；

所述热成像获取装置和所述控制系统连接，所述控制系统包括存储器、处理器、以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至9任一项所述的烧结物料的烧结面积利用率调优方法的方法的步骤。