[发明专利]一种高炉布料过程径向矿焦比的控制方法

摘要

本发明提供一种高炉布料过程径向矿焦比的控制方法，包括采集高炉炉料参数和高炉炉体设备参数；建立高炉布料过程各控制参量与当前形成的布料料面的函数关系；建立当前形成的布料料面与料面下降后的布料料面之间的函数关系；建立高炉布料过程控制模型，用来描述高炉布料径向矿焦比曲线与各控制参量之间的关系；利用高炉布料过程控制模型确定最优的控制参量，对当前高炉布料过程进行实时控制；当前高炉布料过程实时控制过程中的径向矿焦比曲线的误差大于误差允许值时，重新建立高炉布料过程控制模型，否则根据当前的径向矿焦比曲线完成当前的高炉布料过程。本发明可提供实时料面形状，有效地指导操作人员改进装料制度，修正布料矩阵，调节炉料分布。

主权项

一种高炉布料过程径向矿焦比的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：采集高炉炉料参数和高炉炉体设备参数；所述高炉炉料参数包括：矿石系数、原料的粒度、矿石速度衰减系数、焦炭速度衰减系数、堆密度、内堆角和外堆角；所述高炉炉体设备参数包括：Y形管斜面长度、Y形管与水平方向的夹角、中心喉管长度、溜槽有效长度、溜槽倾动距、溜槽的摩擦系数、溜槽悬挂点标高、炉喉与炉身交界处平台和炉身角；步骤2：建立高炉布料过程各控制参量与当前形成的布料料面的函数关系，即当前要布料料面函数；所述控制参量包括：炉料批重、节流阀开度、溜槽旋转速度、溜槽与水平方向的倾角；当前要布料料面函数Y(X)与高炉布料过程各控制参量的对应关系为：Y(X)＝f(D(t)，ω(t)，α(t)，G，YJ(X))，t表示当前时刻，ω为溜槽旋转速度，D为节流阀开度，α为溜槽与水平方向的倾角，G为炉料批重，YJ(X)是Y(X)的基料面；步骤2.1：确定本批需要布料的炉料体积与炉料批重、堆密度之间的函数关系；设定炉料批重为G，堆密度为ρ，得到本批需要布料的炉料体积：V′＝G/ρ；步骤2.2：确定炉料离开溜槽时的速度与节流阀开度、溜槽旋转速度、溜槽与水平方向的倾角之间的函数关系，进而确定炉料离开溜槽时水平方向的速度和炉料离开溜槽时垂直方向的速度；炉料离开溜槽时的速度与节流阀开度、溜槽旋转速度、溜槽与水平方向的倾角之间的函数关系：炉料离开溜槽时速度为v：v=2g(sinα-μ·cosα)(lc-b·tanα)+ω2·cosα(cosα+μ·sinα)(lc-b·tanα)2+(k2·(λ2·sin2αY·τ·g·(D-d)/4+2g·lY(sinαY-μ·cosαY))·sin2αY+2g·(H0+b/cosα))·k2·sin2α2]]>其中：μ为溜槽的摩擦系数，lc为溜槽有效长度，b为溜槽倾动距，k为矿石速度衰减系数/焦炭速度衰减系数，λ为矿石系数，αY为Y形管与水平方向的夹角，τ为炉料出料罐初速度的修正系数，d为原料的粒度，lY为Y形管斜面长度，H0为中心喉管长度；炉料离开溜槽时水平方向的速度：其中，yl为溜槽末端到高炉中心的水平距离yl＝lc·sinα；炉料离开溜槽时垂直方向的运动速度：vh＝v.sinα；步骤2.3：确定炉料离开溜槽后的运动轨迹与炉料离开溜槽时水平方向的速度、炉料离开溜槽时垂直方向的速度之间的函数关系；炉料离开溜槽后的运动轨迹，即炉料离开溜槽后的运动的水平坐标x和垂直坐标y：x＝lc·cosα‑b·sinα+vs·t1y＝(gc‑gh)‑lcsinα‑bcosα‑(vh·t1+g·t12/2)+ε坐标点(x，y)为炉料离开溜槽后的运动轨迹点，t1为炉料离开溜槽后的运动时间，gc为溜槽悬挂点标高，gh为坐标零点势面标高，ε为煤气阻力影响系数修正；步骤2.4：根据步骤2.1～2.3确定的各函数关系建立高炉布料过程各控制参量与当前布料料面的函数关系，即当前要布料料面函数；步骤3：建立当前形成的布料料面与料面下降后的布料料面之间的函数关系；当前要布料的料面函数Y(X)表示如下形式：Y(X)=Y2-Y1X2-X1(X-X1)+Y1,0=X1≤X<X2Y3-Y2X3-X2(X-X2)+Y2,X2≤X<X3......YN-YN-1YN-YN-1(X-XN-1)+YN-1,XN-1≤X≤XN=r]]>其中，{(X1，Y1)，…，(XN，YN)}是分段函数的端点坐标集合，X1＝0表示当前要布料的料面函数起始端点在炉中心线上，XN＝r表示当前要布料的料面函数末端点在炉墙上；步骤3.1：根据当前布料料面函数半径方向每个坐标点距离炉喉中心的距离，确定当前布料料面函数半径方向每个坐标点的实际下降速度；步骤3.2：确定当前布料料面函数半径方向每个坐标点的水平位移和竖直位移；步骤3.3：得到料面下降后的布料料面坐标点，得到当前形成的布料料面与料面下降后的布料料面之间的函数关系；步骤4：建立高炉布料过程控制模型，该模型用来描述高炉布料径向矿焦比曲线与各控制参量之间的关系；步骤4.1：根据高炉布料径向矿焦比历史数据确定所需高炉布料径向矿焦比曲线；步骤4.2：根据高炉布料径向矿焦比曲线和布料工艺条件确定料面曲线；所述布料工艺条件包括焦层最小厚度值、各段料面的斜率上限和下限、炉料批重的上限和下限；步骤4.3：根据当前形成的布料料面与料面下降后的布料料面之间的函数关系，得到各布料料面下降前的布料料面；步骤4.4：以高炉布料过程中的布料料面与各布料料面下降前的布料料面之差最小化为控制目标，以炉料批重、节流阀开度、溜槽旋转速度、溜槽与水平方向的倾角为控制参量，建立高炉布料过程控制模型，其中，炉料批重根据料面曲线来确定，该模型的约束条件为：节流阀开度在其最小允许值和最大允许值之间，溜槽旋转速度在其最大旋转速度设定值和最小旋转速度设定值之间，溜槽与水平方向的倾角在其最小允许值和最大允许值之间；步骤5：利用高炉布料过程控制模型确定最优的控制参量，对当前高炉布料过程进行实时控制；步骤6：根据当前高炉布料过程中的布料料面计算径向矿焦比曲线，若径向矿焦比曲线的误差大于误差允许值或者当前高炉布料过程中的布料料面与料面曲线的误差大于误差允许值时，返回步骤4，重新确定建立高炉布料过程控制模型，否则执行步骤7；步骤7：根据当前的径向矿焦比曲线完成当前的高炉布料过程，再返回步骤4重新确定建立高炉布料过程控制模型，进行下一次高炉布料控制。