用于高炉中的回旋区深度控制的方法和系统与流程

本发明涉及一种用于高炉中的回旋区深度控制的方法，所述方法包括借助控制系统控制通过风口的热风流，控制系统借助雷达传感器通过风口执行回旋区深度测量，雷达传感器将回旋区深度测量发送给控制系统，并且控制系统将回旋区深度测量与预定的回旋区深度进行比较。本发明还涉及一种用于回旋区深度控制的系统。

背景技术：

高炉已经有几百年的历史。然而，在高炉内部的条件恶劣、难以获取并因此在很大程度上是未知的。就算是可能的话，测量、特别是在高炉的底部中的测量是复杂的。对于炼铁厂来说，最终获得具有理想特性的铁水的在操作上的技术知识和经验非常重要。在底部中的测量只能在高炉的外缘上或在所述外缘附近进行。一般来说，在顶部中的条件更为有利。

一个非常重要的工艺参数是回旋区的尺寸、主要是深度，其主要由通过风口的热风(富氧空气)的流动形成。回旋区深度与高炉底部中的气体和喷吹煤的燃烧有关，并且目前还不能准确地测量所述回旋区深度。过去，温度传感器和压力传感器安装在高炉的炉壁中，但测量结果不代表高炉底部中的条件。此外，热风和煤在不同风口上的分布以及对高炉底部的内部状态的影响在很大程度上是未知的。由于高炉的稳定性和均匀性对于以良好的速度生产稳定的质量而言非常重要，因此炼铁厂渴望更好地控制在高炉中的过程。

已知回旋区深度取决于喷煤率、转化率、炉料分布(高炉的装料方式)、气流、软熔带特性、死料区特性、出钢操作和煤/热风流混合。人们还认为，回旋区在某些时间点上会“坍塌”，并在此之后再建起。这是周期性的活动，但其似乎是不可预测的过程。

小的回旋区尺寸、具有相对浅的深度和频繁的坍塌表明低气流离开特定的回旋区并上升到底部中并进一步上升到高炉的炉身中。增加通过风口的气流将增加对底焦的动能，从而形成更深的回旋区。

cn106191350a描述了根据在长时间段内的测量，使用雷达系统来测量回旋区深度。在单独的风口进行测量来用数据填充模型。然而，所提出的方法对于过程控制来说不够精确。这样的雷达测量系统可从市场上的本地供应商获得。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于回旋区深度控制的更好的测量方法和系统。另一个目的是通过更好的过程控制和在高炉中的炼铁过程的更好的稳定性来改善在高炉中的过程。又一个目的是提高高炉生产率。再一个目的是增加炼铁过程的产量。

为了实现本发明的目的，根据一个或多个所附权利要求的特征提出一种方法和一种系统。

相应地，本发明的方法还包括控制系统，所述控制系统借助分布在高炉的周边上的多个雷达传感器通过多个风口执行回旋区深度测量。用雷达传感器通过不同的风口对回旋区深度的测量表明，回旋区深度在高炉的周边上差别很大。为了稳定的过程，在高炉的周边上的一致的回旋区深度是优选的。由于高炉配备有分布在高炉的周边上的多个风口，分布在高炉的周边上的多个雷达传感器使得能够更好地控制通过所述多个风口的热风流。每个雷达传感器都可以专用于特定的风口，但为了提高稳定性和准确性，可以多个雷达传感器专用于一个风口。

在一个优选的实施例中，控制系统通过对多个风口将回旋区深度测量与预定的回旋区深度进行比较来控制通过所述多个风口的热风流，以便实现在高炉的周边上的一致的回旋区深度。控制通过多个风口的热风流的优点是控制以同步的方式进行。因此，可控制在多个风口上的在回旋区深度测量与预定的回旋区深度之间的个体差异。在高炉的周边上的热风流由控制系统由位于风口处的阀控制。所述阀能够以本身已知的方式被打开或关闭。预定的回旋区深度是根据历史的测量而设定的深度，并且这些测量的结果可能随时间变化、在特定的状况下变化，所述预定的回旋区深度也与特定的高炉有关。

在本方法中，多个优选具有小的张角的雷达传感器设置为，使得所述雷达传感器通过分布在高炉的周边上的一个或多个风口进行测量。雷达传感器收集回旋区深度的数据，并将所述数据发送给控制系统。然后，由控制系统处理所述数据。通过定义最小回旋区深度和最大回旋区深度，可以将预定的回旋区深度设置为回旋区深度范围，在所述最小回旋区深度和最大回旋区深度的值之间，回旋区深度被认为具有最优值。此外，被认为有利的是回旋区深度在高炉的周边上一致，以便获得最大的稳定性、产量和速度。

在一个优选的实施例中，在回旋区深度测量具有比预定的回旋区深度高的值时，控制系统减少通过一个或多个风口的热风流，而在回旋区深度测量具有比预定的回旋区深度低的值时，控制系统增加通过所述一个或多个风口的热风流。一般来说，热风流量越高，回旋区深度将越深。因此，热风流与回旋区深度直接相关。预定的回旋区深度是为在高炉内的最优的过程而设定的理想情况。

在另一个优选的实施例中，控制系统以将回旋区深度测量与发送给控制系统的至少一个其它的高炉控制测量相结合的方式控制通过一个或多个风口的热风流，所述至少一个其它的高炉控制测量选自由顶部气体温度、顶部气体成分、红外和/或可见光图像、光谱测量、一氧化碳和/或二氧化碳量、炉壁温度和压力测量组成的组合。优选地，将发送给控制系统的至少一个其它的测量与回旋区深度测量相结合。通过这种方式，可对在高炉内部的加工条件进行更全面的控制。控制系统不断地从多个传感器收集数据。通过将各测量相结合，可基于数据的结合来建立更优化的高炉运行。

在又一个优选的实施例中，控制系统经由一个或多个由两个或更多个风口组成的组合来控制热风流。优选将至少两个风口组合，以对在高炉内的过程产生更大的影响。每个单个的风口对其它的风口也有一定的影响，并且以这种方式可进一步加强控制。组合可根据测量得的回旋区深度来选择。可能要求至少两个风口的组合由两个或更多个彼此相邻的风口形成。但也可能要求将至少两个彼此相对的风口进行组合。这取决于在高炉内部的特定加工条件，并且控制系统可根据对在高炉的周边上的不同回旋区深度的测量来设定期望的结合。显然，风口的组合的结合的数量几乎是无限的，因为风口的组合可由两个、三个、四个或甚至更多个风口组成，并且组合可相对于彼此相邻地、相对地或经由另外的模式设置在高炉的周边上。

在另一个优选的实施例中，控制系统提供在高炉的周边上的回旋区深度的可视化显示。以这种方式，为过程操作员提供对在高炉的周边上的回旋区深度的立即的视觉的总览。已知可视化显示比数据列表有利，因为可视化显示更易于理解。如果系统不能自动地控制，则对于过程操作员来说必要时要在哪里增加或减少热风流是明显的。可视化显示在过程控制屏幕上示出。

在又一个优选的实施例中，多个传感器以连续的方式向控制系统发送回旋区深度测量。优选单独地但也连续地控制通过每个风口的热风流。单独地控制每个风口保证了可将每个单个的风口独立于其它的风口设置为一个热风流值。由于现代高炉以连续的方式生产铁，这意味着优选也以连续的方式进行测量，以保持接近预定的回旋区深度。这也意味着测量是实时进行的，并且保证了立即的控制和均匀性，而没有延迟。以这种方式，也可测量回旋区深度的快速变化。当然，根据必要性和在高炉内部的条件的稳定性，也可以设置时间间隔。这为所述方法和系统提供更大的灵活性。

附图说明

下面参考根据本发明的示例性实施例的附图进一步阐述本发明，所述实施例不限制所附权利要求。

图中：

图1示出高炉的剖视图；

图2以放大的视图示出图1的剖面的一部分；

图3示出运行中的系统；

图4示出运行中的系统的俯视图；

图5示出在非最优条件下的在高炉的周边上的回旋区深度的测量图；

图6示出在最优条件下的在高炉的周边上的回旋区深度的测量图；

图7示出过程的流程图。

在任何情况下在各附图中使用相同的附图标记时，这些数字指的是相同的部件。

具体实施方式

图1示出高炉(1)的剖视图，所述高炉具有炉身(2)、软熔带(3)、滴落带(4)和死料区(5)。在滴落带(4)中示出回旋区(6)，所述回旋区具有回旋区深度(r)，其在图2中更清楚地示出。

图2示出回旋区(6)的回旋区深度(r)。回旋区由通过风口(9)的热风流(8)在鸟巢区(7)前的高炉底焦中形成。示出了风口(9)的位置并且所述风口安装为穿过在高炉(1)的壁(14)中的开口。图中的箭头示出通过风口(9)进入到在滴落带(4)的鸟巢区(7)前的底焦中的热风(8)的流动，从而形成具有回旋区深度(r)的回旋区(6)。

在图3中示出环形风管(10)连接到风口(9)。环形风管(10)围绕高炉的周边延伸并经由阀(18)向风口(9)提供热风流(8)。喷煤枪(11)也是配置结构的一部分。还示出雷达传感器(15)，所述雷达传感器配置成通过高炉(1)的风口(9)进行测量。雷达传感器(15)发送其信号通过风口(9)并测量形成的回旋区(6)的回旋区深度(r)。然后，雷达传感器(15)将回旋区深度测量(rm)发送给控制系统(16)，在图7中更清楚地示意性地示出。

图4示出雷达传感器(15)安装在风口(9)处的俯视图的示例。为了清楚起见，仅示出三个雷达传感器(15)，但是更多的雷达传感器(15)可以安装在分布在高炉(1)的周边上的多个风口(9)处。具有回旋区深度(r)的回旋区(6)被清楚地示出。根据高炉(1)的设计，可选择雷达传感器(15)的其它配置结构。为了清楚起见，还示出壁(14)。

图5示出在分布在高炉(1)的周边上的多个风口(9)处的回旋区深度(r)的可视化显示(17)。每个点都代表一个回旋区深度(r)，并且在这个可视化显示中，示出具有30个回旋区深度(r)的30个风口(9)。这是在非最优的高炉过程中的曲线的示例。如图所示，在高炉(1)的周边上存在多个回旋区深度(r)，回旋区深度(r)在高炉(1)的周边上不是一致分布的。

在图6中绘出最优的情况。所有的由通过风口(9)的热风流(8)形成的回旋区深度(r)(如图5中那样，也是30个风口(9)具有30个回旋区深度(r))具有相同的值，因此实现在高炉(1)的周边上的一致的回旋区深度(r)。

图7示出本方法的流程图。多个雷达传感器(15)通过分布在高炉(1)的周边上的多个风口(9)执行回旋区深度测量(rm)。回旋区深度测量(rm)是来自特定的回旋区(6)的回旋区深度(r)的信号的结果。然后，这个回旋区深度测量(rm)由雷达传感器(15)发送给控制系统(16)。控制系统通过控制通过多个风口(9)的热风流(8)来控制高炉(1)的过程。控制系统(16)将至少一个回旋区深度测量(rm)与预定的回旋区深度(rp)进行比较。所述预定的回旋区深度可设置为期望值并且主要基于存储在控制系统中的历史数据。控制系统根据在回旋区深度测量(rm)与预定的回旋区深度(rp)之间的差别来控制通过多个风口(9)的热风流(8)，以便实现在高炉(1)的周边上的一致的回旋区深度(r)。

控制系统(16)还调整为从多个其它的传感器收集数据、如顶部气体温度、顶部气体成分、红外和/或可见光成像、光谱测量、一氧化碳和/或二氧化碳量、炉壁温度和压力测量。这些其它的测量以(m)表示。控制系统(16)调整为不仅收集而且分析其它的测量数据(m)，将所述其它的测量数据与回旋区深度测量(rm)相结合，然后相应地调节通过风口(9)的热风流(8)。还示出了能够在过程控制屏幕(17)上提供回旋区深度(r)的可视化显示，以便使过程操作员能快速且信息化地查看在高炉(1)内部的回旋区深度(r)。这些可视化显示在图5和图6中更清楚地示出。

尽管前面已经参考本发明的示例性实施例讨论了本发明，但是本发明不限于这些特定的实施例，这些实施例能以多种方式变化而不脱离本发明。因此，所讨论的示例性实施例不应用于严格按照其来解释所附权利要求。相反，这些实施例仅意在解释所附权利要求的措辞而不是意在将权利要求限制于这些示例性实施例。因此，本发明的保护范围应当仅根据所附权利要求来确定，其中，权利要求的措辞中可能的模糊应当使用这些示例性实施例来解释。