一种高炉煤气双预热点火炉温度控制方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种高炉煤气双预热点火炉温度控制方法及装置，涉及烧结点火【技术领域】，所述方法包括：S1：获取预热炉和点火炉的当前状态参数及预设参数的值，所述预设参数包括：点火炉炉膛的预设目标温度；S2：通过热工数学模型计算点火炉炉膛内的煤气目标流量和预热炉进行供热的煤气目标流量；S3：根据计算出的需要通入点火炉炉膛内的煤气目标流量对所述点火炉的煤气调节器进行流量闭环控制，根据预热炉进行供热的煤气目标流量对所述预热炉的煤气调节器进行流量闭环控制。本发明通过热工数学模型来计算需要通入所述点火炉炉膛内的煤气目标流量和为所述预热炉进行供热的煤气目标流量，保证煤气目标流量的总量为最小，节约了煤气。
【专利说明】一种高炉煤气双预热点火炉温度控制方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及烧结点火【技术领域】，特别涉及一种高炉煤气双预热点火炉温度控制方法及装置。
【背景技术】
[0002]点火是烧结工艺流程中一个非常重要的环节。烧结过程从混合料表层的固体燃料点火开始，混合好的烧结原料均匀地布设到台车上以后，通过点火炉提供的高温带状火焰，将烧结原料表层加热到高于固体燃料的燃点并开始燃烧，再由抽风机抽风提供充分的氧量且促使烧结过程迅速向下进行。钢铁厂高炉煤气资源丰富但热值较低，一般钢铁厂都将其外排，造成了大量的能源浪费。如果能通过将高炉煤气、空气进行预热，提高其显热之后再引入点火炉，则能改变其原有的煤气热值较低的特性，从而满足点火工艺对供热强度的要求，进而提高高炉煤气在钢铁厂内的利用效率，减少能源浪费与环境污染，达到节能降耗的效果。空气煤气双预热式双斜式点火保温炉就是伴随双预热技术所产生的新一代技术产品。
[0003]如图1所示，现有的双预热点火炉系统包括:空气预热炉、煤气预热炉、点火炉、相关管道及各管道上用于介质检测的流量计、控制用调节阀、切断阀等部件。冷煤气1、冷空气I分别通入煤气预热炉、空气预热炉，经各自的烧嘴后在预热炉内燃烧，使预热炉内温度升高。用于点火炉点火的冷煤气2、冷空气2经过预热炉内被加热的换热装置后被加热到一定的温度，从而携带更多的显热，再进入点火炉炉膛用于燃烧点火，这样更利于提高在点火炉内的热效率。预热炉煤气管道上的煤气调节阀可调节煤气I流量，空气管道上的调节阀可调节空气I流量，使煤气1、空气I比例按一定比例混合燃烧，从而控制预热炉内的温度。从控制角度讲即可通过温度流量双闭环控制或称为温度串级控制的方式形成预热炉温度控制，控制原理图如图2所示。点火炉温度控制原理与预热炉完全相同，控制原理图如图3所示。
[0004]现有技术对双预热点火炉温度的控制是分别对预热炉、点火炉温度进行控制，容易导致预热炉与点火炉实际温度都达到目标温度时，所消耗的煤气总量无法保证为最小，使得煤气被浪费；采用现有常规温度控制方法点火炉炉膛温度达到设定温度的响应时间太长，滞后性太大，因此实际使用中预热炉、点火炉基本都是采用流量控制方式，即直接设定流量调节阀的目标流量，生产不稳定时需人工频繁调整煤气目标流量，从而增加操作人员的劳动强度，甚至会影响烧结矿的产量和质量。
【发明内容】
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]本发明要解决的技术问题是:如何将所述点火炉炉膛内的温度控制为所述预设目标温度时，所消耗的煤气总量最小，同时缩短点火炉达到预设目标温度所需要的时间，并降低滞后性。[0007](二)技术方案
[0008]为解决上述技术问题，本发明提供了一种高炉煤气双预热点火炉温度控制方法，所述方法包括以下步骤:
[0009]S1:获取预热炉和点火炉的当前状态参数及预设参数的值，所述预设参数包括:点火炉炉膛的预设目标温度；
[0010]S2:根据所述当前状态参数及预设参数的值通过热工数学模型计算需要通入所述点火炉炉膛内的煤气目标流量和为所述预热炉进行供热的煤气目标流量，所述热工数学模型为将所述点火炉炉膛内的温度控制为所述预设目标温度时，使所述需要通入所述点火炉炉膛内的煤气目标流量和为所述预热炉进行供热的煤气目标流量的总量为最小值的数学模型；
[0011]S3:根据计算出的需要通入所述点火炉炉膛内的煤气目标流量对所述点火炉的煤气调节器进行流量闭环控制，根据计算出的为所述预热炉进行供热的煤气目标流量对所述预热炉的煤气调节器进行流量闭环控制，以实现对所述点火炉炉膛温度及所述预热炉炉内温度的控制。
[0012]其中，步骤SI和S2之间还包括以下步骤:
[0013]对获得的当前状态参数的值进行预处理，所述预处理包括:滤波和平滑中的至少一种。
[0014]其中，所述状态参数包括:点火炉炉膛内的料层厚度H、点火炉炉膛所在处的环境温度Tif、进入预热炉前的煤气温度和进入预热炉前的空气温度Ta，所述预设参数还包括:煤气换热器换热效率与流速的关系常数μ s、空气换热器换热效率与流速的关系常数μ S、通入点火炉炉膛内煤气的化学热qs、为所述预热炉进行供热的煤气的化学热qs,、煤气换热器被加热介质的输送管道截面积Sfim、空气换热器被加热介质的输送管道截面积Sss、通入点火炉炉膛内煤气的平均比热Cs、通入点火炉炉膛内空气的平均比热Cs、炉膛单位体积的供热强度λ P、进入点火炉炉膛内的空气煤气比例k、烧结机台车底部至点火炉炉顶的高度Htl和点火炉炉膛面积S炉。
[0015]其中，所述热工数学模型为:
[0016]
【权利要求】
1.一种高炉煤气双预热点火炉温度控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: S1:获取预热炉和点火炉的当前状态参数及预设参数的值，所述预设参数包括:点火炉炉膛的预设目标温度； S2:根据所述当前状态参数及预设参数的值通过热工数学模型计算需要通入所述点火炉炉膛内的煤气目标流量和为所述预热炉进行供热的煤气目标流量，所述热工数学模型为将所述点火炉炉膛内的温度控制为所述预设目标温度时，使所述需要通入所述点火炉炉膛内的煤气目标流量和为所述预热炉进行供热的煤气目标流量的总量为最小值的数学模型； S3:根据计算出的需要通入所述点火炉炉膛内的煤气目标流量对所述点火炉的煤气调节器进行流量闭环控制，根据计算出的为所述预热炉进行供热的煤气目标流量对所述预热炉的煤气调节器进行流量闭环控制，以实现对所述点火炉炉膛温度及所述预热炉炉内温度的控制。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤SI和S2之间还包括以下步骤: 对获得的当前状态参数进行预处理，所述预处理包括:滤波和平滑中的至少一种。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述状态参数包括:点火炉炉膛内的料层厚度H、点火炉炉膛所在处的环境温度Tif、进入预热炉前的煤气温度和进入预热炉前的空气温度Ttjs，所述预设参数还包括:煤气换热器换热效率与流速的关系常数μ s、空气换热器换热效率与流速的关系常数μ s、通入点火炉炉膛内煤气的化学热qs、为所述预热炉进行供热的煤气的化学热qs,、煤气换热器被加热介质的输送管道截面积Sss、空气换热器被加热介质的输送管道截面积Sss、通入点火炉炉膛内煤气的平均比热Cs、通入点火炉炉膛内空气的平均比热Cs、炉膛单位体积的供热强度λ P、进入点火炉炉膛内的空气煤气比例k、烧结机台车底部至点火炉炉顶的高度Htl和点火炉炉膛面积S炉。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述热工数学模型为:
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤S2之前还包括: 判断
6.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述当前状态参数还包括:所述点火炉炉膛的当前温度T ; 在步骤S2和步骤S3之间还包括: S201:判断是否满足点火炉炉膛温度处于稳定状态且点火炉炉膛的预设目标温度T炉与当前温度T之差的绝对值不小于第一预设目标温度阈值，若是，则执行步骤S202，否则直接执行步骤S3，所述稳定状态为在预设时间内点火炉炉膛温度变化幅度小于第二预设目标温度阈值； 5202:通过微调热工数学模型计算需要通入所述点火炉炉膛内的煤气微调流量Fsta和为所述预热炉进行供热的煤气微调流量Fs‘ ； 5203:判断点火炉炉膛的预设目标温度Τ#是否大于当前温度T，若是，则执行步骤S204，若否，则执行步骤S205 ； 5204:将Fs+Fsta作为计算出的需要通入所述点火炉炉膛内的煤气目标流量，将F煤,+F煤微,作为计算出的为所述预热炉进行供热的煤气目标流量,并直接执行步骤S3 ； 5205:将Fs-Fsta作为计算出的需要通入所述点火炉炉膛内的煤气目标流量，将F煤,-F煤微'作为计算出的为所述预热炉进行供热的煤气目标流量,并直接执行步骤S3 ο
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述微调热工数学模型为:
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤S202之前还包括: 判断> C2是否成立，若是，则执行步骤S202。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设时间的取值范围为I~4分钟，所述第二预设目标温度阈值的取值范围为0.5~5°C。
10.一种高炉煤气双预热点火炉温度控制装置，其特征在于，所述装置包括: 参数获取模块，用于获取预热炉和点火炉的当前状态参数及预设参数的值，所述预设参数包括:点火炉炉膛的预设目标温度； 目标流量计算模块，用于根据所述当前状态参数及预设参数的值通过热工数学模型计算需要通入所述点火炉炉膛内的煤气目标流量和为所述预热炉进行供热的煤气目标流量，所述热工数学模型为将所述点火炉炉膛内的温度控制为所述预设目标温度时，使所述需要通入所述点火炉炉膛内的煤气目标流量和为所述预热炉进行供热的煤气目标流量的总量为最小值的数学模型； 闭环控制模块，用于根据计算出的需要通入所述点火炉炉膛内的煤气目标流量对所述点火炉的煤气调节器进行流量闭环控制，根据计算出的为所述预热炉进行供热的煤气目标流量对所述预热炉的煤气调节器进行流量闭环控制，以实现对所述点火炉炉膛温度及所述预热炉炉内温度的控制。
【文档编号】F27B21/14GK103471393SQ201310450035
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】周浩宇, 邱立运 申请人:中冶长天国际工程有限责任公司