一种利用压力梯度表征高炉气流的方法与流程

本发明涉及冶金，具体为一种利用压力梯度表征高炉气流的方法。

背景技术：

1、在高炉炼铁过程中，高炉内的气流经历了三次分布，与下降的炉料逆向而行，并于炉料产生热交换和一系列复杂的化学反应，炉内气流的实际状况很难被监测。高炉静压力测点能够快速、准确地监测高炉内部的静压，在大多数情况下，能够优先于热风压力、顶温、顶压、煤气利用率等反映炉内气流的变化。但是静压力测点的安装部位不像热风压力和顶压那样统一和固定，不同设计单位、不同炉容高炉的静压力测点的配置(安装高度、安装层数等)都不会相同，即使是相同设计单位、相同炉容的高炉也会因投产时期不同，而拥有不同的静压力测点配置。

2、专利cn201510728850.8“一种根据静压差判断高炉异常炉况的预警方法”中所述的方法根据高炉各方向不同高度的静压差的变化情况、高炉总体压差的变化，利用数据挖掘技术及时识别高炉气流和料柱的运动分布情况，推断影响炉况变化的时间和大小，进而采取有效措施将炉况及时恢复到正常状态，并能够提前预警悬料和管道形成，使将要出现的异常炉况消除或将事故影响降低到最小。运用此方法需要采集一座高炉6～12月的样本，获得各段静压差的合适范围。

3、专利cn202111226896.1“一种高炉上部压力分布与炉况判定方法”提供一种简单、高效的判定高炉炉况的高炉上部压力分布与炉况判定方法，所述的判定方法先采集炉况稳定顺行条件下的炉顶压力值、鼓风压力值以及高炉上部炉墙侧壁静压力值，并计算获得炉况稳定顺行条件下的临界压差和临界波动值，然后采集需要判定炉况高炉实际运行过程中的炉顶压力值、鼓风压力值以及高炉上部炉墙侧壁静压力值，并计算获得该高炉运行时的高炉上部中心压差和压力分布均匀性指标的最大值，最后将高炉上部中心压差与临界压差进行比较来判断高炉运行时的炉内情况。

4、由于各座高炉炉容存在差异，静压力测点的安装高度和层数也不尽相同，以上两个专利所公开的方法，同过采集一段时期一座高炉顺行条件下的数据，获得的一座高炉的各段静压差合适范围、临界压差、临界波动值不能有效地推广至其它高炉；同理，一个生产基地内，原燃料条件相近的几座高炉也因炉容存在差异，静压力测点的安装高度和层数不尽相同，无法将同时期的静压差合适范围、临界压差、临界波动值进行对比。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用压力梯度表征高炉气流的方法，解决了背景技术中提到的技术问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明引入压力梯度的算法，计算一座高炉内不同位置处单位高度上压差值，可以方便且有效将一座拥有较好指标高炉的压力梯度合理区间地推广至其它高炉；同时，让不同类型、不同静压力配置的高炉间进行分段压差绝对值的对比变得有意义。

5、同时通过使用矩阵式的算法，并将分位数概念引入到各方向、各段的压力梯度趋势的判断中来，能够快速规避掉因静压力孔阻塞而形成的异常数据，方便技术人员第一时间对压力梯度的趋势做出判断。

6、本发明提供的技术方案为：一种利用压力梯度表征高炉气流的方法，运用计算机采集高炉运行过程中的风口压力、各静压力、顶部压力，并实时计算出各区段的压力梯度，形成矩阵，通过比较各区段压力梯度，表征炉内垂直方向上和炉内横截面方向上的气流状况。

7、风口压力为风口小套前端煤气压力，符号p0，高度为h0。静压力为炉内侧壁处测量到的煤气压力，符号用两个下角标进行编注。第一角标用阿拉伯数字，代表层数，第二角标用英文字母，代表圆周上的测点方向。自下而上第1层记为“1”，第2层记为“2”，依次类推。圆周上，以1#风口所处的方位为起点，逆时针旋转，第1方向记为“a”，第2方向记为“b”，依次类推。如第2层的第1方向测点符号为p2a。各层静压力的高度分别为h1、h2……hn。顶部压力为炉内料柱顶部料面处的煤气压力，符号ptop，高度为htop。

8、矩阵如下：

9、

10、压力梯度即高炉内单位高度上压力的变化量。第一角标用阿拉伯数字，代表段数，第二角标用英文字母，代表圆周上的方向，与静压力测点的方向对应。

11、矩阵如下：

12、

13、

14、具体计算方法为上下相邻两层的压力差除以高度差，如另外，描述某段压力梯度的总体情况时，使用该段全部方向压力梯度的中位数，如压力梯度就取……的中位数。这样可以快速便捷地排除掉因个别静压力测量管道被堵而形成的异常数据。

15、统计一年的高炉生产过程中压力梯度以及其它表征高炉气流分布情况和高炉顺行指征的数据，得到气流分布合理时，每段压力梯度的合理区间；也可以参考同类型的，原燃料条件相近的高炉的数据，得到气流分布合理时，每段压力梯度的合理区间。是所有段压力梯度中最大的一段，呈相等或逐渐变小的趋势，是所有段压力梯度中最稳定的一段。

16、如果偏离合理区间2.0kpa/m以上，则说明炉腹部位透气性、透液性下降，渣铁进入炉缸通路的阻力变大；

17、如果的值偏离合理区间1.0kpa/m以上，出现上部的压力梯度大于下部压力梯度的情形，则说明炉腰和炉身下部软融带出现变化；如果……中，3/4分位数比1/4分位数大-1.2kpa/m以上时，说明块状带气流偏行严重。

18、其中，第1层静压力测点安装在炉腰部位，第n层静压力测点安装在炉身自下而上2/3左右的位置，第2层至第n-1层依次安装在第1层和第n层之间的炉身部位。

19、其中，风口压力p0取热风压力的值，顶部压力ptop取炉顶压力的均值。

20、其中，风口压力的高度h0取风口中心线的标高值；静压力的高度h1、h2……hn取静压力测点安装时的标高值；顶部压力的高度htop为炉喉钢砖上端标高(0料线的标高)减去设定料线的值。

21、(三)有益效果

22、本发明提供了一种利用压力梯度表征高炉气流的方法。具备以下有益效果：

23、该利用压力梯度表征高炉气流的方法运用了这种利用压力梯度表征高炉气流的方法后，高炉操作者可以更加直观地看到各段压力梯度的变化趋势，针对异常气流做到了提前、快速应对，大大降低了高炉出管道气流和悬料的次数。特别是在集控中心的模式下，几座不同炉容的高炉之间可以直接用压力梯度的值进行对比，综合分析炉况，非常方便。在外围原燃料条件出现变化时，该方法同高炉的其它监测手段相结合，更加准确地反映了炉况的变化，让高炉攻守退的措施更加及时和有效。

技术特征：

1.一种利用压力梯度表征高炉气流的方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种利用压力梯度表征高炉气流的方法，其特征在于：所述第1层静压力测点安装在炉腰部位，第n层静压力测点安装在炉身自下而上2/3左右的位置，第2层至第n-1层依次安装在第1层和第n层之间的炉身部位。

3.根据权利要求1所述的一种利用压力梯度表征高炉气流的方法，其特征在于：所述风口压力p0取热风压力的值，顶部压力ptop取炉顶压力的均值。

4.根据权利要求1所述的一种利用压力梯度表征高炉气流的方法，其特征在于：所述风口压力的高度h0取风口中心线的标高值；静压力的高度h1、h2……hn取静压力测点安装时的标高值；顶部压力的高度htop为炉喉钢砖上端标高减去设定料线的值。

5.根据权利要求4所述的一种利用压力梯度表征高炉气流的方法，其特征在于：所述炉喉钢砖上端标高为0料线的标高。

技术总结
本发明公开了一种利用压力梯度表征高炉气流的方法，涉及冶金技术领域。该利用压力梯度表征高炉气流的方法运用了这种利用压力梯度表征高炉气流的方法后，高炉操作者可以更加直观地看到各段压力梯度的变化趋势，针对异常气流做到了提前、快速应对，大大降低了高炉出管道气流和悬料的次数。特别是在集控中心的模式下，几座不同炉容的高炉之间可以直接用压力梯度的值进行对比，综合分析炉况，非常方便。在外围原燃料条件出现变化时，该方法同高炉的其它监测手段相结合，更加准确地反映了炉况的变化，让高炉攻守退的措施更加及时和有效。

技术研发人员：吴示宇,左俊,梁晨,赵世丹,陆开星,解成成
受保护的技术使用者：马鞍山钢铁股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12