[发明专利]一种煤粉智能调控炉温系统

说明书

本发明涉及炼铁高炉喷煤技术领域，尤其涉及一种煤粉智能调控炉温系统，包括料批跟踪模块、炉料监测模块、渣皮指数模块、直接还原度模块、炉热指数模块、下料速率计算模块、炉温预测模块、喷煤速率计算模块和喷煤速率控制模块，同时可以设定查询周期对数据进行查询，也可以釆用翻页的形式对数据进行查询，并实现实际数据与设定数据的对比监控，超出工艺偏差及时向操作工预警纠正。通过计算机系统综合判断各方面因素的影响，给出合理的预判炉温，并对煤量进行自动调整，应用该发明，对高炉稳定顺行，降低人员劳动强度，降低炼铁燃料消耗有极大的作用，适合广泛推广。

技术领域

本发明涉及炼铁高炉喷煤技术领域，尤其涉及一种煤粉智能调控炉温系统。

背景技术

高炉炉温是高炉一个重要的经济指标，炉温的稳定与否是高炉顺行表现，而燃料比是决定炉温稳定的重要因素，高炉运行过程中实际燃料比随料速及炉况变化而发生变化，需要操作者及时捕捉这种变化，并通过增加和减少喷煤速度维持实际燃料比在合理的范围内。这项工作对操作者来说是非常难操作的，优秀且经验丰富的高炉工长能够根据炉温基础、炉温发展趋势、料速快慢、气流及煤气利用率变化选择合适的时机做出适当的喷煤速度调整。但其控制水平的高低取决于操作者的操作技能，需要多年操作经验的积累，所以要求高炉操作者每个人都做到这一点是非常困难的一件事，尤其是对那些刚接触高炉实际操作的技术人员，需要一个很长的学习积累过程。

20世纪90年代由于“多流体理论”问世，该理论将炉内各物质分成气相、固相、液相和粉相，并被用来描述高炉下部区域反应的结构。该阶段数学模型基本上采用CFD-DEM相结合开发方法，数学模型从一维模型发展到二维模型和三维模型。经过20年发展，一些应用效果较好的数学模型融合到高炉专家系统中。1号高炉专家系统，该系统为数模－专家结合型系统。其运行特点是将数学模型和实际规则两者相结合，操作数据采集为2min一次，计算为10min一次，取小时平均值。短期控制时，操作数据用于判断炉况。正常炉况下(约80％～85％时间)，喷煤比、风温及湿度等均用炉热指数TS数模控制，异常炉况下(15％～20％时间)，由经验规则来实施控制。专家知识库中含1200条规则。铁水硅含量[Si]与铁水温度的预测命中率达85％～90％。长期控制时，操作数据用于诊断炉况，然后由生产决策者判定长期操作的方针与相关参数控制值。2号高炉专家系统，是在高炉的控制模型系统的基础上发展起来的，由动态模型与静态模型组成，目标是保持高炉下部的热平衡，防止高炉出现不稳定和异常炉况。主要功能为装料监控(及配料计算)、煤气分布与煤气利用率(CO/CO2)分析、非正常炉况识别(塌料、崩料、滑料、结瘤、悬料等)、铁水温度、[Si]及出铁控制等，专家系统知识库包括两个经验库，共有850条判断规则，一个经验库用于高炉的正常操作，另一个用于故障后的再启动、休风后的鼓风操作和诊断出炉况突然发生异常变化时的启动操作。系统操作诊断分为：30s、5min、15min短周期高炉状况判断；8h中周期诊断，监视周期炉况趋势；长周期诊断，评估前一天炉况及趋势，确定当天的操作方针。3号高炉专家系统，有部分闭环式功能专家系统，闭环功能主要用于焦比控制、入炉碱度控制和蒸汽喷吹量控制。系统由过程信息管理系统、过程数学模型、炉况的诊断评估系统、炉况调节和执行系统组成。我国自主开发的高炉专家系统，最早的高炉数学模型是1987年由清华大学与鞍钢合作开发的铁水[Si]含量预报模型，预报命中率82％，用于辅助高炉操作人员判断炉温发展趋势。20世纪90年代，一些企业与科研机构合作开发与应用一些数学模型。高炉人工智能专家系统，1997年通过了专家技术鉴定。因国内一般大型高炉在技术装备条件和原燃料条件方面均达不到宝钢高炉水平，建立在此基础上的宝钢专家系统，难以在国内一般高炉上推广应用。高炉炼铁优化专家系统，系1999年国家科技部批准的《国家级科技成果重点推广计划》项目，并在杭钢、济钢、新临钢和莱钢等企业的合作下，推广应用至多座350m3、380m3和750m3高炉上。该系统针对国内高炉实际条件，利用动态规划理论建立多目标优化数学模型，寻找冶炼参数的最佳范围、最佳组合，从而实现炉况故障诊断、炉温预报与高炉生产报表自动打印，对炉况进行综合推断，使高炉顺行稳定程度提高，实现控制、管理一体化。现有技术只能达到预测炉温，未对能提前多长时间预测给出具体时间，并不能对预测的结果进行调节，高炉炉温影响因素过多，只选取风口图像和高炉参数数据对预测的精度有影响，风口图像遇到风口镜片有灰或高炉堵风口操作，风口喷煤状态和为喷煤状态都对预测结果产生影响。