TWI778687B

TWI778687B - 高爐爐冷智能監控系統

Info

Publication number: TWI778687B
Application number: TW110124087A
Authority: TW
Inventors: 鄭璨朧; 吳耿名; 陳震江; 梁乃文; 郭旭堂; 林詩舜; 蔡勇佑; 賴柏安
Original assignee: 中國鋼鐵股份有限公司
Priority date: 2021-06-30
Filing date: 2021-06-30
Publication date: 2022-09-21
Also published as: TW202302866A

Abstract

一種高爐爐冷智能監控系統，包含：一操作方針參數設定模組，包括一操作方針參數設定頁面，其中，該操作方針參數設定頁面供使用者輸入該高爐之數個操作條件之一上限數值及一下限數值，以及數個爐冷判斷條件之加權比重，其中，該等操作條件包括該等爐冷判斷條件；及一爐熱指標模組，包括一爐熱指標頁面，且根據每一操作條件之該上限數值及該下限數值，以及該等爐冷判斷條件之該等加權比重，計算一爐熱指標顯示於該爐熱指標頁面上，以輔助使用者判斷該高爐之爐熱方向，以避免爐冷之異常狀況發生。

Description

高爐爐冷智能監控系統

本發明是有關於一種智能監控系統，特別是指一種高爐爐冷智能監控系統。

目前本案申請人「中國鋼鐵股份有限公司」之高爐控制室人員在判斷爐熱方向時，必須同時觀察程控電腦(Level 1)的鼓風條件(鼓風溫度、鼓風溼度、富氧量、噴煤量)、高爐爐頂氣溫度、焦碳水分，以及製程電腦(Level 2)的火焰溫度、鼓風效率、高爐爐頂氣流量、高爐爐頂氣體利用率、焦碳熱間強度、焦碳冷間強度、鐵水成分(矽含量、硫含量)、鐵水溫度、渣成分(氧化鐵含量、鹼度)、渣黏度、燃料率、每分鐘鐵水理論/實際產量、每分鐘渣理論/實際產量等數據，再依人員個別經驗判斷數據是否異常。然而，人員在判斷爐熱時參考的項目，以及判斷結果是因人而異，並沒有標準化的判斷方式，故可能會由於人員判斷錯誤或是經驗不足而導致高爐發生爐冷事故。

再者，高爐的加料設備、噴煤設備、富氧設備及熱風爐設備故障時，也會造成高爐爐冷。然而，每當這些設備故障時，製程電腦只會發出警示音，因此人員必須進入故障訊息頁面檢視，再自行判斷是哪些設備故障。而且，當同時發出多個警示音時，由於這些警示音都相同，故會造成人員混淆。

因此，有鑑於習知高爐爐冷的監控及警示方式有上述缺點，故有必要尋求解決之道。

因此，本發明的目的，即在提供一種高爐爐冷智能監控系統。

於是，本發明高爐爐冷智能監控系統，適用於一高爐，且包含：一操作方針參數設定模組，包括一操作方針參數設定頁面，其中，該操作方針參數設定頁面供使用者輸入該高爐之數個操作條件之一上限數值及一下限數值，以及數個爐冷判斷條件之加權比重，其中，該等操作條件包括該等爐冷判斷條件；及一爐熱指標模組，包括一爐熱指標頁面，且根據每一操作條件之該上限數值及該下限數值，以及該等爐冷判斷條件之該等加權比重，計算一爐熱指標顯示於該爐熱指標頁面上，以輔助使用者判斷該高爐之爐熱方向，以避免爐冷之異常狀況發生。

本發明的功效在於：使用者(例如控制室人員)利用該操作方針參數設定頁面設定各數據的合理區間，繼而該爐熱指標模組依照實際數據的落點來標準化地評分爐熱方向，供使用者參考，故可輔助使用者判斷該高爐之爐熱方向，以避免爐冷之異常狀況發生。

參閱圖1至7，本發明高爐爐冷智能監控系統之實施例，適用於一高爐(圖未示)，且包含一程控電腦1、一與該程控電腦1電連接之製程電腦2，及一與該程控電腦1電連接之語音警報器3。

如圖1所示，在本實施例中，本發明高爐爐冷智能監控系統之主要技術特徵在於，將該製程電腦2的數據整合進該程控電腦1內，由使用者(例如控制室人員)每日依照爐況條件設定各數據的合理區間，繼而該高爐爐冷智能監控系統依照實際數據的落點來標準化地評分爐熱方向，供使用者參考。

本發明高爐爐冷智能監控系統是藉由在該程控電腦1中建置數個程式模組來達成本發明智能監控該高爐是否發生爐冷之異常狀況之功效，其中，在本實施例中，該等程式模組為一操作方針參數設定模組10、一爐熱指標模組11、一失水率異常指標模組12、一爐壁溫差及結塊位置指標模組13，及一出鐵狀況診斷模組14。

如圖1、2所示，在本實施例中，該操作方針參數設定模組10包括一操作方針參數設定頁面101，其中，該操作方針參數設定頁面101供使用者輸入該高爐之數個操作條件102之一上限數值及一下限數值，以及數個爐冷判斷條件103之加權比重，其中，該等操作條件102包括該等爐冷判斷條件103。

例如，如圖2之操作條件102欄位所示，在本實施例中，該等操作條件102為風量、風溫、濕度、噴煤率、燃料率、火焰溫度、鐵水溫度、富氧率、TGV、UCO、熱流比、鐵水含矽(SI)量、頂溫、頂壓、風量頂壓比、鼓風效率、FEO數值、B2數值、渣黏度、焦碳冷間強度、焦碳熱間強度、焦碳水份、鐵礦水份、爐頂料位，及鐵水含硫(S)量等25個操作條件102。而該等25個操作條件102中的鐵水溫度、火焰溫度、鐵水含SI量、鐵水含S量、鼓風效率、燃料率，及頂溫，則是做為本發明高爐爐冷智能監控系統中的7個爐冷判斷條件103，其中：

鐵水溫度：直接反映該高爐之最終端產物－鐵水的物理顯熱，若其溫度低，則代表爐熱不足；

火焰溫度：當火焰溫度不足時，會降低粉煤在鼓風嘴前的燃燒效率，使爐熱下降；

鐵水含SI量：矽(SI)的主要來源為焦碳，故若鐵水的矽含量高，代表焦碳充足或是爐內軟化溶融帶較高，反之，若鐵水的矽含量低，則代表焦碳不足；

鐵水含S量：鐵水中的硫(S)必須靠爐渣脫硫，硫含量高則代表爐渣流動性差，或是溫度低，導致脫硫效果差；

鼓風效率：指生產每噸鐵水所需的鼓風量，鼓風效率愈低，代表爐料消耗快及高爐效率高，但是鼓風效率低，會爐料預熱不足，使爐熱下降；

燃料率：指生產每噸鐵水所消耗之燃料，燃料率低代表生產成本低，但是若低於正常水平太多，爐熱會下降；

頂溫：熱鼓風從爐腹進入該高爐後，會於該高爐內進行物理及化學反應，並傳熱給爐料，最終從爐頂排至下游淨氣設備。頂溫高代表爐熱充足，是多餘熱量殘留於爐頂氣所致。

如圖1至3所示，在本實施例中，該爐熱指標模組11包括一爐熱指標頁面111。當使用者在圖2操作方針參數設定頁面101輸入每一個操作條件102之該上限數值及該下限數值，以及每一個爐冷判斷條件103之加權比重之後，該爐熱指標模組11會根據使用者輸入的上限數值、下限數值及加權比重，計算一爐熱指標112顯示於該爐熱指標頁面111上，以輔助使用者判斷該高爐之爐熱方向，以避免爐冷之異常狀況發生。而該爐熱指標模組11計算該爐熱指標112的細節則是，先利用以下公式計算出每一個爐冷判斷條件103之分數指標：

例如以「燃料率」之爐冷判斷條件103為例，由圖3可知，「燃料率」之實際值為482，並且其6個因素「風溫」、「焦碳水份」、「鐵礦水份」、「UCO」、「富氧」及「濕度」之每一者皆有個別的指標分數及對應之權重，故該爐熱指標模組11可利用上述公式計算出「燃料率」之爐冷判斷條件103的分數指標為93.8。於是，當該爐熱指標模組11計算出該等7個爐冷判斷條件103的分數指標之後，再將每一個爐冷判斷條件103之分數指標乘上其加權比重(如圖2所示)，最後再予以加總，便可計算出圖3中的爐熱指標112為85.2分，供使用者判斷該高爐之爐熱方向，以避免爐冷之異常狀況發生。在本實施例中，該爐熱指標模組11還可將該爐熱指標112與一管制值進行比較，以判定該爐熱指標112是否異常，若是，則該爐熱指標模組11可觸發該語音警報器3發出該高爐發生爐冷之真人語音警報。

另外，如圖3、4所示，在本實施例中，若使用者想要了解每一個爐冷判斷條件103之各項因素數值高低影響爐熱的意義，還可點擊對應的「解析」按鈕113進入圖4「因素解說」畫面114，來檢視該爐冷判斷條件103之各項因素之學理說明。

如圖1、5所示，該失水率異常指標模組12包括一失水率異常指標頁面121。在本實施例中，該高爐及周邊設備多處使用密閉冷卻水(SW)進行冷卻。冷卻水系統最高層處的壓力水槽之水位若是快速下降，代表冷卻水系統洩漏，如果水漏進該高爐內則會造成爐冷。由於冷卻設備漏水時，冷卻水流量會突升，因此該失水率異常指標模組12根據各冷卻設備之冷卻水流量來計算流量差，並判定流量差每20分鐘之上升斜率是否大於2立方米/小時，若是，則該失水率異常指標模組12於該失水率異常指標頁面121上顯示失水率異常，並觸發該語音警報器3發出對應之真人語音警報，以令使用者可快速察覺失水率以及漏水位置。

如圖1、6所示，該爐壁溫差及結塊位置指標模組13包括一爐壁溫差及結塊位置指標頁面131。當該高爐之爐壁結塊掉落時，會吸收爐料顯熱，造成爐冷，並且爐壁耐火磚會直接裸露出來而直接接觸爐料及上升熱氣流。因此，在本實施例中，該爐壁溫差及結塊位置指標模組13計算該高爐之爐壁溫差，並判定爐壁溫差是否每20分鐘大於6℃，若是，則該爐壁溫差及結塊位置指標模組13於該爐壁溫差及結塊位置指標頁面131上顯示爐壁溫差異常，並觸發該語音警報器3發出對應之真人語音警報，以令使用者可快速察覺爐壁結塊掉落。

如圖1、7所示，該出鐵狀況診斷模組14包括一出鐵狀況診斷頁面141，其中，該出鐵狀況診斷頁面141可顯示該高爐之出鐵流速、出鐵量及出渣量是否異常。在本實施例中，高爐爐料生成鐵水及爐渣後，會儲存在爐床內，再經由出鐵口排出。繼而，鐵水裝銑至魚雷車，渣則進入水淬爐石生產系統。若鐵渣生成量大於鐵渣排出量時，會造成爐床液位過高，影響高爐透氣，甚至造成鼓風嘴破裂而漏水。在本實施例中，該出鐵狀況診斷模組14抓取該製程電腦2的鐵水生成量、魚雷車重量上升率、渣生成量，及水淬爐石產量等數據，再將這些數據進行比較後，即可診斷出鐵狀況。

在本實施例中，該出鐵狀況診斷模組14判定在鐵水流速大於1噸/小時狀況下，鐵水實際流速是否小於理論流速1.5噸/小時以上，若是，則該出鐵狀況診斷模組14於該出鐵狀況診斷頁面141上顯示出鐵流速異常，並觸發該語音警報器3發出對應之真人語音警報，以令使用者可快速察覺出鐵流速異常。

在本實施例中，該出鐵狀況診斷模組14判定出鐵實際量與理論量之差值是否大於50噸/小時，若是，則該出鐵狀況診斷模組14於該出鐵狀況診斷頁面141上顯示出鐵量異常，並觸發該語音警報器3發出對應之真人語音警報，以令使用者可快速察覺出出鐵量異常。

在本實施例中，該出鐵狀況診斷模組14判定在有水淬爐石生產系統運轉情況下，出渣理論量與實際量之差值是否大於80噸/小時，若是，則該出鐵狀況診斷模組14於該出鐵狀況診斷頁面141上顯示出渣量異常，並觸發該語音警報器3發出對應之真人語音警報，以令使用者可快速察覺出出渣量異常。

綜上所述，本發明高爐爐冷智能監控系統之優點與功效在於：(1)將該製程電腦2的數據整合進該程控電腦1內，由使用者(例如控制室人員)利用該操作方針參數設定頁面101設定各數據的合理區間，繼而該爐熱指標模組11依照實際數據的落點來標準化地評分爐熱方向，供使用者參考；(2)該失水率異常指標模組12可於該失水率異常指標頁面121上顯示失水率異常，令使用者可快速察覺失水率以及漏水位置；(3)該爐壁溫差及結塊位置指標模組13可於該爐壁溫差及結塊位置指標頁面131上顯示爐壁溫差異常，以令使用者可快速察覺爐壁結塊掉落；(4)該出鐵狀況診斷頁面141可顯示該高爐之出鐵流速、出鐵量及出渣量是否異常；(5)該語音警報器3可在發生異常狀況時，發出真人語音警報，提醒使用者前往處理；所以確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

1:程控電腦 10:操作方針參數設定模組 101:操作方針參數設定頁面 102:操作條件 103:爐冷判斷條件 11:爐熱指標模組 111:爐熱指標頁面 112:爐熱指標 113:「解析」按鈕 114:「因素解說」畫面 12:失水率異常指標模組 121:失水率異常指標頁面 13:爐壁溫差及結塊位置指標模組 131:爐壁溫差及結塊位置指標頁面 14:出鐵狀況診斷模組 141:出鐵狀況診斷頁面 2:製程電腦 3:語音警報器

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一功能方塊圖，說明本發明高爐爐冷智能監控系統之實施例，其中，該高爐爐冷智能監控系統包含設置於一程控電腦中的一操作方針參數設定模組、一爐熱指標模組、一失水率異常指標模組、一爐壁溫差及結塊位置指標模組，及一出鐵狀況診斷模組；圖2是一電腦操作畫面示意圖，說明該操作方針參數設定模組之操作頁面；圖3是一電腦操作畫面示意圖，說明該爐熱指標模組之操作頁面；圖4是一電腦操作畫面示意圖，說明其中一個爐冷判斷條件「燃料率」之六個因素之解說畫面；圖5是一電腦操作畫面示意圖，說明該失水率異常指標模組之操作頁面；圖6是一電腦操作畫面示意圖，說明該爐壁溫差及結塊位置指標模組之操作頁面；及圖7是一電腦操作畫面示意圖，說明該出鐵狀況診斷模組之操作頁面。

1:程控電腦

10:操作方針參數設定模組

11:爐熱指標模組

12:失水率異常指標模組

13:爐壁溫差及結塊位置指標模組

14:出鐵狀況診斷模組

2:製程電腦

3:語音警報器

Claims

一種高爐爐冷智能監控系統，適用於一高爐，且包含：一操作方針參數設定模組，包括一操作方針參數設定頁面，其中，該操作方針參數設定頁面供使用者輸入該高爐之數個操作條件之一上限數值及一下限數值，以及數個爐冷判斷條件之加權比重，其中，該等操作條件包括該等爐冷判斷條件；一爐熱指標模組，包括一爐熱指標頁面，且根據每一操作條件之該上限數值及該下限數值，以及該等爐冷判斷條件之該等加權比重，計算一爐熱指標顯示於該爐熱指標頁面上，以輔助使用者判斷該高爐之爐熱方向，以避免爐冷之異常狀況發生；及一失水率異常指標模組，包括一失水率異常指標頁面，且根據各冷卻設備之冷卻水流量來計算流量差，並判定流量差每20分鐘之上升斜率是否大於2立方米/小時，若是，則該失水率異常指標模組於該失水率異常指標頁面上顯示失水率異常。
如請求項1所述的高爐爐冷智能監控系統，還包含一爐壁溫差及結塊位置指標模組，其中，該爐壁溫差及結塊位置指標模組包括一爐壁溫差及結塊位置指標頁面，且計算該高爐之爐壁溫差，並判定爐壁溫差是否每20分鐘大於6℃，若是，則該爐壁溫差及結塊位置指標模組於該爐壁溫差及結塊位置指標頁面上顯示爐壁溫差異常。
如請求項1所述的高爐爐冷智能監控系統，還包含一出鐵狀況診斷模組，其中，該出鐵狀況診斷模組包括一出鐵狀況診斷頁面，該出鐵狀況診斷頁面可顯示該高爐之出鐵流速、出鐵量及出渣量是否異常。
如請求項3所述的高爐爐冷智能監控系統，其中，該出鐵狀況診斷模組判定在鐵水流速大於1噸/小時狀況下，鐵水實際流速是否小於理論流速1.5噸/小時以上，若是，則該出鐵狀況診斷模組於該出鐵狀況診斷頁面上顯示出鐵流速異常。
如請求項3所述的高爐爐冷智能監控系統，其中，該出鐵狀況診斷模組判定出鐵實際量與理論量之差值是否大於50噸/小時，若是，則該出鐵狀況診斷模組於該出鐵狀況診斷頁面上顯示出鐵量異常。
如請求項3所述的高爐爐冷智能監控系統，其中，該出鐵狀況診斷模組判定在有水淬爐石生產系統運轉情況下，出渣理論量與實際量之差值是否大於80噸/小時，若是，則該出鐵狀況診斷模組於該出鐵狀況診斷頁面上顯示出渣量異常。
如請求項1、2，或3所述的高爐爐冷智能監控系統，還包含一語音警報器，該語音警報器可在發生異常狀況時，發出真人語音警報，提醒使用者前往處理。
如請求項1所述的高爐爐冷智能監控系統，其中，該等爐冷判斷條件為鐵水溫度、火焰溫度、鐵水含矽量、鐵水含硫量、鼓風效率、燃料率，及頂溫。
如請求項1所述的高爐爐冷智能監控系統，包含一程控電腦，其中，該操作方針參數設定模組及該爐熱指標模組是設置於該程控電腦中。