专利名称：烧结机主抽风机风量控制方法及系统的制作方法
技术领域：
本申请涉及烧结工艺技术领域，特别是涉及一种烧结机主抽风机风量控制方法及系统。
背景技术：
随着现代工业的迅速发展，钢铁生产规模越来越大，能源消耗也越来越多，节能环保指标越来越成为钢铁生产过程的重要考察因素。在钢铁生产中，含铁原料矿石进入高炉冶炼之前需要经过烧结系统处理，也就是，将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后，布放在烧结台车上焙烧，使其发生一系列物理化学变化，形成容易冶炼的烧结矿，这一过程称之为烧结。烧结系统主要包括烧结台车、混合机、主抽风机、环冷机等多个设备，其总的工艺流程参见图1所示各种原料在配料室I配比，形成混合物料，然后进入混合机2混匀和造球，再通过圆辊给料机3和九辊布料机4将其均匀散布在烧结台车5上形成物料层，点火风机12和引火风机11为物料点火开始烧结过程。烧结完成后得到的烧结矿经单辊破碎机8破碎后进入环冷机9冷却，最后经筛分整粒后送至高炉或成品矿仓。其中，烧结过程需要的氧气由主抽风机10提供，烧结台车5下方设置有多个竖直并排的风箱6，风箱下方为水平安置的大烟道(或称烟道)7，大烟道7与主抽风机10相连，主抽风机10通过大烟道7及风箱6产生的负压风经过台车，为烧结过程提供助燃风。为了保证烧结质量，通常在烧结初期对烧结台车的速度以及烧结台车上物料层的厚度进行调整，使得烧结终点可以在预先设置的固定位置(一般为烧结台车上倒数第2个风箱)，并且一旦确定烧结终点后，烧结台车的速度以及料层厚度就被确定下来。然而在实际生产过程中，由于市场因素、原料存储量因素以及烧结矿的存储量因素等的影响，需要调整烧结矿产量进而调节烧结物料量，即需要调整车上的料层厚度和台车的速度。为适应料层厚度和台车速度的变化对烧结质量的影响，在现有烧结工艺中，烧结机系统的主抽风机按照最大设计功率运转，这必然导致过高的电能消耗和损失。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种烧结机主抽风机风量控制方法及系统，以降低烧结过程中主抽风机的能耗。为了实现上述目的，本申请实施例提供的技术方案如下一种烧结机主抽风机风量控制方法，包括测量烧结台车上物料的料层厚度和台车速度，利用已知烧结终点、所述料层厚度和所述台车速度计算物料的垂直烧结速度，以及，利用有效风量与垂直烧结速度之间的关系确定每个风箱的有效风量；检测大烟道的烟气成分；根据检测得到的烟气成分计算每个风箱的有效风率；
计算大烟道目标风量，所述大烟道目标风量等于每个风箱的风量之和，每个风箱的风量等于所述风箱的有效风量除以有效风率；将所述大烟道目标风量作为调节参数发送给主抽风机控制器，所述主抽风机控制器调整主抽风机的频率向目标频率变化，所述目标频率等于大烟道目标风量所对应的频率。在基于上述方法的另一个实施例中，还包括下述步骤检测大烟道当前风量；计算大烟道当前风量与大烟道目标风量的差值；如果所述差值大于或等于设定的阈值，则将所述大烟道目标风量作为调节参数发送给主抽风机控制器，否则，将所述大烟道目标风量作为调节参数发送给风箱阀门控制器，所述风箱阀门控制器调节风箱阀门的开度，使大烟道有效风量等于所述大烟道目标风量在阀门调节前的有效风量。本发明还提供了一种烧结机主抽风机风量控制系统，包括速度测量单元，用于测量烧结机台车的台车速度；料层测量单元，用于测量烧结台车上物料的料层厚度；垂直烧结速度计算单元，用于利用已知台车速度、已知烧结终点、所述料层厚度和所述台车速度计算物料的垂直烧结速度；有效风量确定单元，用于利用有效风量与垂直烧结速度之间的关系确定每个风箱的有效风量；烟气成分检测单元，用于检测大烟道内的烟气成分；有效风率计算单元，用于根据所述烟气成分计算每个风箱的有效风率；风量计算单元，用于计算大烟道目标风量，所述大烟道目标风量等于每个风箱的风量之和，每个风箱的风量等于有效风量除以有效风率；控制单元，用于将大烟道目标风量作为调节参数发送给主抽风机控制器，所述主抽风机控制器调整主抽风机的频率向目标频率变化，所述目标频率等于大烟道目标风量所对应的频率。由以上技术方案可见，本申请实施例提供的该主抽风机风量控制方法，对于烧结终点已经设定好的烧结机台车，通过检测台车上的料层厚度和台车速度，确定与料层厚度、台车速度所对应的每个风箱所需的有效风量，在烧结时，通过检测当前烧结机大烟道的烟气成分，可以计算得到当前每个风箱的有效风率，这里有效风率是指烧结过程中参与烧结反应的有效风量所占的比例。根据有效风量和有效风率计算得到大烟道目标风量，并且将该大烟道目标风量发送给主抽风机控制器，主抽风机控制器就可以调节主抽风风机的频率向目标频率变化，这里目标频率等于大烟道目标风量所对应的频率。与现有技术相比，本申请实施例提供的该方法，无论什么原因导致料层厚度或台车速度变化，只需知道当前料层厚度和台车速度，可自动、准确地将主抽风机的风量调节到与当前料层厚度和台车速度相匹配，实现在保证烧结质量的前提下，降低烧结过程中主抽风机的能耗。本发明实施例提供的该方法，每生产一吨烧结矿产品，可以实现电能节省15%，如果将本发明实施例应用于180平方米烧结机的控制，与不采用本发明的方案相比，年节省电能约1080万度，如果将本发明实施例应用于360平方米烧结机的控制，与不采用本发明的方案相比，年节省电能约2160万度，能够带来资金节约、减少污染排放等诸多经济和社会效益。特别需要指出，烧结系统中有很多相互关联的设备，相对而言，与较多其它设备有联系的设备，可以称为系统设备，如烧结台车、主抽风机等；而与较少设备有联系的设备，则可以称为局部设备，如风箱、风箱的风门等。显然，调节系统设备，如调节台车速度、调节主抽频率、调节主抽风门等对系统影响较大；而调节局部设备，则对系统的影响较小。因此，在烧结系统中，通过局部设备，而非通过系统设备的调节对系统施加影响，有利于系统稳定以及延长设备寿命。因此，本发明实施例中，只有当大烟道当前风量与大烟道目标风量的差值大于或等于设定的阈值时，将所述大烟道目标风量作为调节参数发送给主抽风机控制器，由所述主抽风机控制器调节主抽风机的频率向目标频率变化，反之，当大烟道当前风量与大烟道目标风量的差值小于或等于设定的阈值时，将所述大烟道目标风量作为调节参数发送给风箱阀门控制器，所述风箱阀门控制器调节风箱阀门的开度，使大烟道有效风量等于所述大烟道目标风量在阀门调节前的有效风量。本发明实施例以维持台车速度和主抽风机频率及主抽风机风门稳定为前提，在风量变化较大时，通过调节主抽风机频率实现调节目标，而在风量变化较小时，通过调节烧结风箱阀门的开度实现调节目标，进而实现调节物料烧结的垂直速度，从而更精密的控制烧结过程和烧结终点。可见，本发明实施例提供了 一种有利于系统稳定的调节方式。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有的烧结机的结构示意图；图2为本申请实施例一提供的烧结机主抽风机风量控制方法的流程图；图3为本申请实施例二提供的烧结机主抽风机风量控制方法的流程图；图4为本申请实施例三提供的烧结机主抽风机风量控制方法的流程图；图5为本申请实施例四提供的烧结机主抽风机风量控制系统的结构示意图；图6为本申请实施例五提供的烧结机主抽风机风量控制系统的结构示意图；图7为本申请实施例六提供的烧结机主抽风机风量控制系统的结构示意图。
具体实施例方式为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。烧结系统中，负载通常表现为多种形式，如，物料量、料层厚度，甚至由于设备的关联性，一个设备可能是另一个关联设备的负载，例如台车速度就可能是主抽风机的负载。实际中，会有很多原因，如设备故障、设计方案改变，导致负载变化或波动，从而改变或影响烧结系统的平衡和稳定，此时，就需要改变系统相关设备的工作状态，即，进行系统调节，否则就会出现烧结矿产量不能保证，或环境污染、无效能量消耗过大等问题。实施例一图2为本申请实施例一提供的主抽风机风量控制方法的流程图。如图2所示，该方法包括S201:测量烧结台车上物料的料层厚度。本实施例中，可以采用直接检测的方法测量物料的料层厚度，也可以间接检测布料机单位时间的下料量来计算物料的料层厚度。由于烧结机台车上的料层在烧结过程中，从烧结起点到烧结终点，通常需要40分钟甚至更多，这导致在检测料层厚度时，越靠近烧 结终点，开始调节的时间滞后性越大。因此，在实施例中，当采用直接检测的方法测量料层厚度时，可以选择直接检测烧结机台车上位于布料机下方物料的料层厚度。S202 :测量烧结台车的台车速度。在测量烧结台车的台车速度时，可以获取台车控制设备中设定的台车运行速度，作为台车速度，但在实际运行中，由于磨损或机械故障等原因，可能会导致台车的实际运行速度与设定运行速度不一致，进而会影响调节主抽风机的风量。所以本实施例中，在台车上安装速度采样仪器，直接检测台车的实际运行速度，作为台车速度，以避免由于台车实际运行速度与设定运行速度不一致而影响对主抽风量的调节。另外，可以获取烧结机的物料量，利用公式(I)与检测到的物料量确定料层厚度计算值h^g，(即维持台车原有速度，优先对料层厚度进行确定)。E=S台车*h料层*V台车*p/1000(I)其中E是单位时间的烧结物料量，单位为t/min ;S 是烧结台车宽度，单位为m ;hgjg是料层厚度，单位为iffln ;是烧结台车速度，m/min ； P为烧结矿S度t/m3。对于特定物料的烧结机，台车宽度、及物料密度是一定的。由于料层厚度的调节范围一般为66(T750mm，并且考虑到料层厚度调节精度问题，实际调节时，将料层厚度分为多个厚度等级，如表I所示，厚度等级为10个。当根据物料量计算得到料层厚度计算值h_后,若660mm (750mm,将该料层厚度计算值^_所对应的厚度等级作为最终料层厚度Hwgt5表1:
实际调
(> (； 670 680 690 700 710 720 730 740 750
节厚度计算
651-660 661-670 671冶80 681 690 691^700 701-710 711^720 721-730 731^740 741-750
厚度若料层厚度计算值h料层>750mm,维持料层厚度为750mm，根据公式(I)确定烧
结台车速度V台车。若料层厚度计算值h料层<660mm,维持料层厚度H·为660mm，根据公式(I)确定烧结台车速度VS203 :计算物料的垂直烧结速度。
当检测到料层厚度和台车速度后，结合系统预先存储的台车长度参数，利用公式
(2)可以计算得到物料层的垂直烧结速度。V垂印料层/ (L/ V台车)=(H料层* V台车)/L(2)其中，Ve为垂直烧结速度(mm/min), H料层为料层厚度(mm), L为已知烧结终点Cm), V为台车速度(m/min)。S204 :计算每个风箱的有效风量。在烧结过程中，有效风量是指参与烧结反应的氧气所占的风量，当已知标准状态下物料充分焙烧所需的有效风量，利用公式(3)就能够得到标准状态下每个风箱的有效风量。Q有标=Vl^Qug(3)其中，Qwis为标准状态下每个风箱的有效风量，Qtis为标准状态下物料焙烧充分所需的有效风量。S205 :检测大烟道的烟气成分。在物料层烧结过程中，不会将主抽风机产生的风量中的氧气完全消耗掉，而是仅仅有一部分氧气参与烧结反应，所以，通过烟气成分可以了解烧结过程中物料消耗的氧气情况。在本实施例中，检测大烟道烟气成分，主要检测单位体积烟气中02、CO、CO2, N2, NO、
NO2的含量。S206 :根据检测得到的烟气成分计算每个风箱的有效风率。由于空气进入烧结反应过程中，氧气需参与铁矿石固相反应及焦炭燃烧等反应，因此进气中的氧经烧结过程后，其在烟气中氧气的量会发生变化；由于氮不参与铁矿石的固相反应，所以氮经过烧结过程后以NO、N02、N2的形式存在，在烟气中可准确测量。根据物质不变定律，空气中氮气和氧气的含量稳定，这样根据烟气中氮气量和被氧化的氮气量，就可以计算得到进入到大烟道内的氮气和氧气的量，同时根据测得的烟气中剩余氧气量，利用公式(4)可准确计算得到参与反应氧气量。
权利要求
1.一种烧结机主抽风机风量控制方法，其特征在于，包括测量烧结台车上物料的料层厚度和台车速度，利用已知烧结终点、所述料层厚度和所述台车速度计算物料的垂直烧结速度，以及，利用有效风量与垂直烧结速度之间的关系确定每个风箱的有效风量；检测大烟道的烟气成分；根据检测得到的烟气成分计算每个风箱的有效风率；计算大烟道目标风量，所述大烟道目标风量等于每个风箱的风量之和，每个风箱的风量等于所述风箱的有效风量除以有效风率；将所述大烟道目标风量作为调节参数发送给主抽风机控制器，所述主抽风机控制器调整主抽风机的频率向目标频率变化,所述目标频率等于大烟道目标风量所对应的频率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于按照预先设置的时间间隔检测烧结机台车位于布料机下方物料的料层厚度，以及，按照预先设置的时间间隔获取烧结机台车控制设备中设定的台车速度；或者，按照预先设置的时间间隔获取烧结机台车控制设备中设定的台车速度，以及，按照预先设置的时间间隔获取烧结机的物料量，计算与所述物料量对应的料层厚度计算值，根据已知厚度调节等级确定与所述料层厚度计算值对应的料层厚度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于周期性检测大烟道内单位体积烟气中的烟气成分。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括利用所述烟气成分确定烟气中参与反应氧气量；计算相邻两次检测烟气成分后确定得到参与反应氧气量的差值；判断所述参与反应氧气量的差值是否大于预先设置值；如果大于，利用当前检测烟气成分后确定得到的参与反应氧气量计算每个风箱的有效风率，否则，根据相邻两次检测烟气成分后确定得到参与反应氧气量的均值计算每个风箱的有效风率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括计算相邻两次计算得到的大烟道目标风量的差值；判断所述大烟道目标风量的差值是否大于预先设置值；如果大于，将当前计算得到的大烟道目标风量确定为调节参数，否则，将相邻两次计算得到的大烟道目标风量的均值确定为调节参数；将所述调节参数发送给主抽风机控制器。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的方法，其特征在于还包括检测大烟道当前风量；计算大烟道当前风量与大烟道目标风量的差值；如果所述差值大于或等于设定的阈值，则将所述大烟道目标风量作为调节参数发送给主抽风机控制器，否则，将所述大烟道目标风量作为调节参数发送给风箱阀门控制器，所述风箱阀门控制器调节风箱阀门的开度，使大烟道有效风量等于所述大烟道目标风量在阀门调节前的有效风量。
7.一种烧结机主抽风机风量控制系统，其特征在于，包括速度测量单元，用于测量烧结机台车的台车速度；料层测量单元，用于测量烧结台车上物料的料层厚度；垂直烧结速度计算单元，用于利用已知台车速度、已知烧结终点、所述料层厚度和所述台车速度计算物料的垂直烧结速度；有效风量确定单元，用于利用有效风量与垂直烧结速度之间的关系确定每个风箱的有效风量；烟气成分检测单元，用于检测大烟道内的烟气成分；有效风率计算单元，用于根据所述烟气成分计算每个风箱的有效风率；风量计算单元，用于计算大烟道目标风量，所述大烟道目标风量等于每个风箱的风量之和，每个风箱的风量等于有效风量除以有效风率；控制单元，用于将大烟道目标风量作为调节参数发送给主抽风机控制器，所述主抽风机控制器调整主抽风机的频率向目标频率变化，所述目标频率等于大烟道目标风量所对应的频率。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述烟气成分检测单元按照预先设置的时间间隔检测大烟道内单位体积烟气中的烟气成分；该系统进一步包括氧气量确定单元，用于利用所述烟气成分确定参与反应氧气量；差值计算单元，用于计算相邻两次检测烟气成分后确定得到参与反应氧气量的差值； 差值判断单元，用于判断所述参与反应氧气量的差值是否大于预先设置值；当判断结果为大于时，所述有效风率计算单元利用当前检测烟气成分后确定得到的参与反应氧气量计算每个风箱的有效风率；否则，根据相邻两次检测烟气成分后确定得到参与反应氧气量的均值计算每个风箱的有效风率。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述烟气成分检测单元按照预先设置的时间间隔检测大烟道内单位体积烟气中的烟气成分；该系统进一步包括风量差值计算单元，用于计算相邻两次计算得到的大烟道目标风量的差值；风量差值判断单元，用于判断风量差值计算单元计算得到的大烟道目标风量的差值是否大于预先设置值；调节参数确定单元，用于当判断结果为大于时，将当前计算得到的大烟道目标风量确定为调节参数，否则，将相邻两次计算得到的大烟道目标风量的均值确定为调节参数；所述控制单元将确定的所述调节参数发送给所述主抽风机控制器。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，该系统进一步包括风量测量单元，用于检测大烟道当前风量如果所述差值大于或等于设定的阈值，则所述控制单元将所述大烟道目标风量作为调节参数发送给主抽风机控制器，否则，所述控制单元将所述大烟道目标风量作为调节参数发送给风箱阀门控制器，所述风箱阀门控制器调节风箱阀门的开度，使大烟道有效风量等于所述大烟道目标风量在阀门调节前的有效风量。
全文摘要
本申请公开了一种烧结机主抽风机风量控制方法及系统，该方法包括: 测量烧结台车上物料的料层厚度和台车速度，计算物料的垂直烧结速度，确定每个风箱的有效风量；检测大烟道的烟气成分；根据检测得到的烟气成分计算每个风箱的有效风率；计算大烟道目标风量；将所述大烟道目标风量作为调节参数发送给主抽风机控制器，所述主抽风机控制器调整主抽风机的频率向目标频率变化。该方法在前料层厚度或台车速度变化后，可自动、准确地将主抽风机的风量调节到与当前料层厚度和台车速度相匹配，实现在保证烧结质量的前提下，降低烧结过程中主抽风机的能耗。
文档编号F27B21/14GK103017533SQ20121057892
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者袁立新, 孙超, 申伟杰, 卢杨权, 高鹏双 申请人:中冶长天国际工程有限责任公司