专利名称：一种转炉煤气热值稳定控制方法及其控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及燃气热值稳定控制技术领域，尤其是一种转炉煤气热值稳定控制方法及其控制系统。
背景技术：
转炉煤气作为钢铁企业的重要燃料之一，因其中所含的腐蚀性杂质成分，如硫化氢、ニ氧化硫等较低，已经得到了越来越广泛的应用，为了尽可能多回收转炉煤气，许多企业在回收转炉煤气过程中，主要控制煤气中的氧含量，即只要氧含量达标不致发生危险，就全部回收这部分煤气。由于转炉煤气在产生和回收的过程中，各个组分之间的比例是在不断变化的，其最主要的可燃成分——一氧化碳的浓度也在不断变化，从而导致转炉煤气热值的波动。随着钢铁企业的高端用户，如轧钢加热炉等，对煤气热值的稳定性要求越来越高，如果该部分用户使用纯转炉煤气作为燃料，必然会受到转炉煤气热值波动的影响。而钢铁企业中焦炉煤气和氮气的热值较为稳定，其中焦炉煤气的热值高于转炉煤气，氮气的热值(可视为零)低于转炉煤气。如果根据转炉煤气的实际热值变化情況，向其中混入适量的焦炉煤气或氮气，使其满足用户的需要，就可以解决因提高转炉煤气回收量而导致热值波动较大的问题。中国发明专利公开说明书CN1131181A公开了转炉煤气热值稳定技术，该发明的技术方案为当转炉煤气的热值高于用户使用的煤气标准热值吋，向转炉煤气中混入氮气使混合煤气的热值降低至标准热值，当转炉煤气的热值低于用户使用的煤气标准热值吋，向转炉煤气中混入高热值焦炉煤气使混合煤气的热值升高至标准热值。其实施方式为，首先以转炉煤气的热值测量值控制氮气和焦炉煤气管路上的变比值调节器，由于最终用户的煤气标准热值A允许有较小的波动值X，故实际标准值应为A±x。当转炉煤气热值高于标准值A + X时，控制焦炉煤气的变比值调节器关闭，而控制氮气的变比值调节器动作，控制打开氮气管路上的配比调节阀1，配入一定量的氮气，井根据氮气管路和转炉煤气管路上的流量测量值粗调氮气配比调节阀I的开度，同时再对混合后的煤气热值实测，通过热值调节器与标准值比较后，偏差量值反馈给氮气变比值调节器，进ー步微调氮气配比调节阀I的开度，当转炉煤气热值低于标准值A — X吋，控制氮气的变比值调节器关闭，而控制焦炉煤气的变比值调节器动作，控制打开焦炉煤气管路上的配比调节阀4，配入一定量的焦炉煤气，并根据焦炉煤气管路和转炉煤气管路上的流量測量值粗调焦炉煤气配比调节阀4的开度，同时再对混合后的煤气热值实测，通过热值调节器与标准值A比较后，偏差量值反馈给焦炉煤气变比值调节器，进ー步微调焦炉煤气配比调节阀4的开度，当转炉煤气热值为标准值即在A±x范围内时，氮气和焦炉煤气的变比值调节器都关闭。由于该发明在粗调阶段只根据氮气管路和转炉煤气管路上的流量测量值粗调氮气配比调节阀I的开度控制氮气的混入量或者只根据焦炉煤气管路和转炉煤气管路上的流量測量值粗调焦炉煤气配比调节阀4的开度控制焦炉煤气的混入量，以实现对转炉煤气热值的控制，而未考虑到需要混入氮气或需要混入焦炉煤气的转炉煤气何时到达混入ロ，所以实施该发明时，有可能会在混入ロ处对不需要混入氮气或不需要混入焦炉煤气的转炉煤气混入氮气或焦炉煤气，而对需要混入氮气或需要混入焦炉煤气的转炉煤气却未必混入氮气或焦炉煤气，甚至还有可能在需要混入氮气的转炉煤气中混入焦炉煤气，而在需要混入焦炉煤气的转炉煤气中却混入氮气，上述现象在高热值的转炉煤气与低热值的转炉煤气交汇区域很容易发生。又由于该发明在微调阶段对混合后的转炉煤气热值实测，通过热值调节器与标准值比较后，将偏差量值反馈给氮气变比值调节器，进ー步微调氮气配比调节阀I的开度，或将偏差量值反馈给焦炉煤气变比值调节器，进ー步微调焦炉煤气配比调节阀4的开度，这样，该发明仅对后面即将流至混入ロ的转炉煤气的热值进ー步控制，但后面即将流至混入ロ的转炉煤气的热值与前面已经流过混入ロ的混合后的转炉煤气在混合前的热值未必相等，故这种微调对后面即将流至混入ロ的转炉煤气的热值未必起到进ー步控制的作用，而对前面已经流过混入ロ的混合后的转炉煤气的热值无法进ー步控制。由此可知，该发明无法实现对转炉煤气热值进行稳定精确的控制。在向转炉煤气中混入焦炉煤气或氮气的过程中，由于转炉煤气热值的測量、焦炉煤气或氮气的混入以及转炉煤气的流动等过程均需要时间去完成，因此，转炉煤气热值的测量ロ与焦炉煤气混入ロ相对位置的确定以及转炉煤气热值的测量ロ与氮气混入ロ相对位置的确定必须周密考虑，同时还必须充分考虑转炉煤气热值的測量时间、焦炉煤气或氮气的混入时间以及需要混入焦炉煤气或需要混入氮气的转炉煤气从测量ロ流动到焦炉煤气混入ロ或氮气混入ロ所用的时间，才能保证在控制转炉煤气热值稳定过程中的精度。
发明内容
为了克服上述转炉煤气热值稳定技术所存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种转炉煤气热值稳定控制方法，以达到实时精确地控制转炉煤气热值的目的。与此相应，本发明另ー个要解决的技术问题是提供一种转炉煤气热值稳定控制系统，以达到实时精确地控制转炉煤气热值的目的。就转炉煤气热值稳定控制方法而言，本发明解决上述技术问题的转炉煤气热值稳定控制方法是在转炉煤气加压机输出侧主管路的上游处转炉煤气热值的測量ロ取样，分析出被测转炉煤气的热值，当被测转炉煤气的热值高于标准热值时，根据被测转炉煤气的热值与标准热值的差计算出氮气的加入量，在被测转炉煤气流至远离所述测量ロ的所述主管路的下游处氮气混入ロ的时刻，按计算出的氮气加入量将氮气从氮气混入ロ混入被测转炉煤气中，使混合后转炉煤气的热值降低至标准热值；当被测转炉煤气的热值低于标准热值时，根据被测转炉煤气的热值与标准热值的差计算出焦炉煤气的加入量，在被测转炉煤气流至远离所述测量ロ的所述主管路的下游处焦炉煤气混入ロ的时刻，按计算出的焦炉煤气加入量将焦炉煤气从焦炉煤气混入ロ混入被测转炉煤气中，使混合后转炉煤气的热值降低至标准热值。由于本发明的控制方法采用了在主管路的上游处转炉煤气热值的測量ロ取样，分析出被测转炉煤气热值的技术手段，所以可根据被测转炉煤气热值与标准热值的差精确地计算出氮气的加入量或焦炉煤气的加入量；由于采用了氮气混入ロ远离测量ロ的技术手段，所以可确保在高热值的被测转炉煤气流至氮气混入ロ之前完成对高热值的被测转炉煤气的取样、对高热值的被测转炉煤气热值的分析、计算氮气的加入量、确定高热值的被测转、炉煤气流至氮气混入ロ的时刻，确保在高热值的被测转炉煤气流至氮气混入ロ的时刻将氮气从氮气混入ロ混入高热值的被测转炉煤气中。同理，由于采用了焦炉煤气混入ロ远离测量ロ的技术手段，所以可确保在低热值的被测转炉煤气流至焦炉煤气混入ロ之前完成对低热值的被测转炉煤气的取样、对低热值的被测转炉煤气热值的分析、计算焦炉煤气的加入量、确定低热值的被测转炉煤气流至焦炉煤气混入ロ的时刻，确保在低热值的被测转炉煤气流至焦炉煤气混入ロ的时刻将焦炉煤气从焦炉煤气混入ロ混入低热值的被测转炉煤气中。上述控制过程为不断重复的控制过程，由此可知，本发明的控制方法具有实时精确地控制转炉煤气热值的技术效果，使混合后转炉煤气的热值稳定在标准热值的范围之内，满足用户对转炉煤气热值的要求。測量出转炉煤气的流量，根据转炉煤气的流量、所述主管路横截面积计算出被测 转炉煤气的流速；根据被测转炉煤气的流速和所述测量ロ到远离该測量ロ的所述主管路的下游处氮气混入ロ之间的距离计算出被测转炉煤气从该測量ロ流至该氮气混入ロ所需时间，进而确定被测转炉煤气流至该氮气混入ロ的时刻；根据被测转炉煤气的流速和所述测量ロ到远离该測量ロ的所述主管路的下游处焦炉煤气混入ロ之间的距离计算出被测转炉煤气从该測量ロ流至该焦炉煤气混入ロ所需时间，进而确定被测转炉煤气流至该焦炉煤气混入ロ的时刻。本技术方案中，由于采用了测量转炉煤气流量的技术手段，所以可根据转炉煤气的流量、主管路横截面积精确地计算出被测转炉煤气的流速，并根据被测转炉煤气的流速和从测量ロ到氮气混入ロ之间的距离精确地计算出被测转炉煤气从测量ロ流至氮气混入ロ所需时间以确定被测转炉煤气流至氮气混入ロ的时刻或根据被测转炉煤气的流速和从測量ロ到焦炉煤气混入ロ之间的距离精确地计算出被测转炉煤气从测量ロ流至焦炉煤气混入ロ所需时间以确定被测转炉煤气流至焦炉煤气混入ロ的时刻。这样，就可以在高热值的被测转炉煤气流至氮气混入ロ的时刻按计算出的氮气加入量将氮气从氮气混入ロ混入高热值的被测转炉煤气中，使混合后转炉煤气的热值降低至标准热值；同理，也可以在低热值的被测转炉煤气流至焦炉煤气混入ロ的时刻按计算出的焦炉煤气加入量将焦炉煤气从焦炉煤气混入ロ混入低热值的被测转炉煤气中，使混合后转炉煤气的热值升高至标准热值。就转炉煤气热值稳定控制系统而言，本发明为解决所述技术问题的转炉煤气热值稳定控制系统包括转炉煤气加压机输出侧的主管路，该主管路的上游设有转炉煤气热值的测量ロ，该主管路的下游设有焦炉煤气混入口和氮气混入ロ，该主管路上串接有流量计，所述焦炉煤气混入ロ远离所述转炉煤气热值的測量ロ，所述氮气混入ロ也远离所述转炉煤气热值的測量ロ ；所述转炉煤气热值的測量ロ通过取样管与热值分析仪的进气ロ相连通，所述热值分析仪的热值信号输出口与控制器的热值信号输入口电连接；所述流量计的流量信号输出口与所述控制器的流量信号输入口电连接；所述焦炉煤气混入ロ与焦炉煤气管路相连通，所述焦炉煤气管路上串接有焦炉煤气电控调节阀，所述焦炉煤气电控调节阀的控制信号输入ロ与所述控制器的控制信号输出ロ电连接；所述氮气混入ロ与氮气管路相连通，所述氮气管路上串接有氮气电控调节阀，所述氮气电控调节阀的控制信号输入口与所述控制器的控制信号输出ロ电连接。上述结构的控制系统中，热值分析仪通过取样管从測量ロ取样分析出被测转炉煤气的热值并把该热值传输给控制器；流量计测量出转炉煤气的流量并把流量值传输给控制器，控制器根据转炉煤气的流量值、主管路横截面积精确地计算出被测转炉煤气的流速，当被测转炉煤气的热值高于标准热值时，焦炉煤气电控调节阀处于关闭状态，控制器根据被测转炉煤气的热值与标准热值的差计算出氮气的加入量，同时根据被测转炉煤气的流速和測量ロ到氮气混入ロ之间的距离计算出被测转炉煤气从测量ロ流至氮气混入ロ所需时间，进而确定被测转炉煤气流至氮气混入ロ的时刻，当到达该时刻时，控制器发出控制信号打开氮气电控调节阀到设定的开度，氮气通过氮气管路按计算出的氮气加入量流入氮气混入口并混入被测转炉煤气中，使混合后转炉煤气的热值降低至标准热值；当被测转炉煤气的热值低于标准热值时，氮气电控调节阀处于关闭状态，控制器根据被测转炉煤气的热值与标准热值的差计算出焦炉煤气的加入量，同时根据被测转炉煤气的流速和測量ロ到焦炉煤气混入ロ之间的距离计算出被测转炉煤气从测量ロ流至焦炉煤气混入ロ所需时间，进而确定被测转炉煤气流至焦炉煤气混入ロ的时刻，当到达该时刻时，控制器发出控制信号打开焦炉煤气电控调节阀到设定的开度，焦炉煤气通过焦炉煤气管路按计算出的焦炉煤气加入量流入焦炉煤气混入ロ并混入被测转炉煤气中，使混合后转炉煤气的热值升高至标准热值；当被测转炉煤气的热值等于标准热值时，焦炉煤气电控调节阀和氮气电控调节阀都处于关闭状态。由于采用了氮气混入ロ远离转炉煤气热值的測量ロ的技术手段，所以可确保在高热值的被测转炉煤气流至氮气混入ロ之前完成对高热值的被测转炉煤气的取样、对高热值的被测转炉煤气热值的分析、计算氮气的加入量、确定高热值的被测转炉煤气流至氮气混入ロ的时刻，确保在高热值的被测转炉煤气流至氮气混入ロ的时刻将氮气从氮气混入ロ混入高热值的被测转炉煤气中。同理，由于采用了焦炉煤气混入ロ远离转炉煤气热值的測量ロ的技术手段，所以可确保在低热值的被测转炉煤气流至焦炉煤气混入ロ之前完成对低热值的被测转炉煤气的取样、对低热值的被测转炉煤气热值的分析、计算焦炉煤气的加入量、确定低热值的被测转炉煤气流至焦炉煤气混入ロ的时刻，确保在低热值的被测转炉煤气流至焦炉煤气混入ロ的时刻将焦炉煤气从焦炉煤气混入ロ混入低热值的被测转炉煤气中。上述控制系统的控制过程为不断重复的控制过程，由此可知，本发明的控制系统具有实时精确地控制转炉煤气热值的技术效果，使混合后转炉煤气的热值稳定在标准热值的范围之内，满足用户对转炉煤气热值的要求。所述焦炉煤气混入ロ为设置在所述主管路下游管壁上的焦炉煤气管路连接ロ，所述氮气混入ロ为设置在所述主管路下游管壁上的氮气管路连接ロ，在所述主管路上位于所 述焦炉煤气混入口和氮气混入ロ的下游串接有混合器。这样，混合后的转炉煤气通过混合器进ー步均匀的混合可得到更优质的转炉煤气，进ー步地满足用户的用气要求。所述焦炉煤气混入口和所述氮气混入ロ位于所述主管路同一圆周的管壁上。所述主管路的下游串接有焦炉煤气混合器和氮气混合器，所述焦炉煤气混合器有一个焦炉煤气管路连接ロ，该焦炉煤气管路连接ロ即为所述焦炉煤气混入ロ，所述氮气混合器有一个氮气管路连接ロ，该氮气管路连接ロ即为所述氮气混入ロ。所述主管路的下游串接有混合器，所述混合器有一个焦炉煤气管路连接口和ー个氮气管路连接ロ，所述焦炉煤气管路连接ロ即为所述焦炉煤气混入ロ，所述氮气管路连接ロ即为所述氮气混入ロ。所述控制器为PLC控制器；所述PLC控制器通过以太网通信方式与上位机相连接。PLC控制器可对本控制系统进行可靠稳定的自动控制。通过上位机可实现人工对本控制系统的远程控制，方便操作。所述流量计为涡街流量计、V锥流量计、孔板流量计和威力巴流量计中的ー种；热值分析仪为燃烧式热值分析仪或红外热值分析仪。由于本控制系统的各部件有广泛的选择性，因此，可针对不同的用户要求制造出不同配置的控制系统。所述转炉煤气热值的測量口和所述焦炉煤气混入ロ之间的距离大于或等于转炉煤气的最大流速与从所述热值分析仪开始取样到控制器完成计算并控制焦炉煤气电控调节阀动作所需时间之积；所述转炉煤气热值的測量口和所述氮气混入ロ之间的距离大于或等于转炉煤气的最大流速与从所述热值分析仪开始取样到控制器完成计算并控制氮气电控调节阀动作所需时间之积，这样可以在确保本控制系统正常工作的前提下，尽量减小所述转炉煤气热值的測量口和所述焦炉煤气混入ロ之间的距离以及所述转炉煤气热值的测量口和所述氮气混入ロ之间的距离，以利于本控制系统的安装调试，降低安装成本。所述取 样管为短取样管，其内径小于所述主管路内径，这样可以缩短热值分析仪的取样时间，可进一步地减小所述转炉煤气热值的測量口和所述焦炉煤气混入ロ之间的距离以及所述转炉煤气热值的測量口和所述氮气混入ロ之间的距离。所述焦炉煤气电控调节阀串接在所述焦炉煤气管路上邻近所述焦炉煤气混入ロ处，这样有利于将焦炉煤气精确地混入转炉煤气中。所述氮气电控调节阀串接在所述氮气管路上邻近所述氮气混入ロ处，这样有利于将氮气精确地混入转炉煤气中。所述焦炉煤气管路的内径小于所述主管路的内径，这样可提高焦炉煤气的流速，有利于焦炉煤气与转炉煤气精确的混合。所述氮气管路的内径小于所述主管路的内径，这样可提高氮气的流速，有利于氮气与转炉煤气精确的混合。
下面结合附图对本发明的转炉煤气热值稳定控制方法的具体实施方式
作进ー步详细说明，并结合附图对本发明的转炉煤气热值稳定控制系统的具体实施方式
作进ー步详细说明。图I为本发明第一种结构的转炉煤气热值稳定控制系统示意图；图2为本发明第二种结构的转炉煤气热值稳定控制系统示意图；图3为本发明第三种结构的转炉煤气热值稳定控制系统示意图；图4为本发明第四种结构的转炉煤气热值稳定控制系统示意图；图5为本发明的转炉煤气热值稳定控制系统中控制原理示意图。
具体实施例方式一种转炉煤气热值稳定控制方法，该方法可通过如图I所示的转炉煤气热值稳定控制系统来实现，该控制系统将在后面详细描述。在转炉煤气加压机输出侧主管路I的上游处转炉煤气热值的測量ロ 2利用热值分析仪7通过取样管6取样，热值分析仪7分析出被测转炉煤气的热值并将该热值传输给控制器8 (參见图5)，同时，通过流量计5測量出转炉煤气的流量并将流量值传输给控制器8，控制器8预设有主管路横截面积的值可根据转炉煤气的流量、主管路横截面积计算出被测转炉煤气的流速；控制器8预设有标准热值，当被测转炉煤气的热值高于标准热值时，控制器8根据被测转炉煤气的热值与标准热值的差计算出氮气的加入量并设定氮气电控调节阀12的开度，同时根据被测转炉煤气的流速和所述测量ロ 2到远离该測量ロ 2的所述主管路I的下游处氮气混入ロ 4之间的距离计算出被测转炉煤气从该測量ロ 2流至该氮气混入ロ 4所需时间，进而确定被测转炉煤气流至该氮气混入ロ 4的时刻，当到达该时刻时，控制器8发出控制信号打开氮气电控调节阀12到设定的开度，氮气通过氮气管路11按计算出的氮气加入量流入氮气混入ロ 4并混入被测转炉煤气中，使混合后转炉煤气的热值降低至标准热值；当被测转炉煤气的热值低于标准热值时，控制器8根据被测转炉煤气的热值与标准热值的差计算出焦炉煤气的加入量并设定焦炉煤气电控调节阀10的开度，同时根据被测转炉煤气的流速和所述测量ロ 2到远离该测量ロ 2的所述主管路I的下游处焦炉煤气混入ロ 3之间的距离计算出被测转炉煤气从该测量ロ 2流至该焦炉煤气混入ロ 3所需时间，进而确定被测转炉煤气流至该焦炉煤气混入ロ 3的时刻，当到达该时刻时，控制器8发出控制信号打开焦炉煤气电控调节阀10到设定的开度，焦炉煤气通过焦炉煤气管路9按计算出的焦炉煤气加入量流入焦炉煤气混入ロ并混入被测转炉煤气中，使混合后转炉煤气的热值升高至标准热值。本实施方式中，由于本发明的控制方法采用了在主管路的上游处转炉煤气热值的測量ロ取样，分析出被测转炉煤气热值的技术手段，所以可根据被测转炉煤气热值与标准热值的差精确地计算出氮气的加入量或焦炉煤气的加入量；又由于采用了测量转炉煤气流量的技术手段，所以可根据转炉煤气的流量、主管路横截面积精确地计算出被测转炉煤气的流速，并根据被测转炉煤气的流速和从测量ロ到氮气混入ロ之间的距离精确地计算出被测转炉煤气从测量ロ流至氮气混入ロ所需时间以确定被测转炉煤气流至氮气混入ロ的时刻或根据被测转炉煤气的流速和从测量ロ到焦炉煤气混入ロ之间的距离精确地计算出被测转炉煤气从测量ロ流至焦炉煤气混入ロ所需时间以确定被测转炉煤气流至焦炉煤气混入ロ的时刻。这样，就可以在高热值的被测转炉煤气流至氮气混入ロ的时刻按计算出的氮气加入量将氮气从氮气混入ロ混入高热值的被测转炉煤气中，使混合后转炉煤气的热值降低至标准热值；同理，也可以在低热值的被测转炉煤气流至焦炉煤气混入ロ的时刻按计算出的焦炉煤气加入量将焦炉煤气从焦炉煤气混入ロ混入低热值的被测转炉煤气中，使混合后转炉煤气的热值升高至标准热值；由于采用了氮气混入ロ远离测量ロ的技术手段，所以可确保在高热值的被测转炉煤气流至氮气混入ロ之前完成对高热值的被测转炉煤气的取样、对高热值的被测转炉煤气热值的分析、计算氮气的加入量、确定高热值的被测转炉煤气流至氮气混入ロ的时刻，确保在高热值的被测转炉煤气流至氮气混入ロ的时刻将氮气从氮气混入口混入高热值的被测转炉煤气中。同理，由于采用了焦炉煤气混入ロ远离测量ロ的技术手段，所以可确保在低热值的被测转炉煤气流至焦炉煤气混入ロ之前完成对低热值的被测转炉煤气的取样、对低热值的被测转炉煤气热值的分析、计算焦炉煤气的加入量、确定低热值的被测转炉煤气流至焦炉煤气混入ロ的时刻，确保在低热值的被测转炉煤气流至焦炉煤气混入ロ的时刻将焦炉煤气从焦炉煤气混入ロ混入低热值的被测转炉煤气中。上述控制过程为不断重复的控制过程，由此可知，本发明的控制方法具有实时精确地控制转炉煤气热值的技术效果，使混合后转炉煤气的热值稳定在标准热值的范围之内，满足用户对转炉煤气热值的要求。当然，转炉煤气的流量也可以通过測量主管路两端的压力，根据主管路两端的压カ差和主管路的内壁对转炉煤气的阻カ计算出来，再根上述方法确定低热值的被 测转炉煤气流至焦炉煤气混入ロ的时刻或确定高热值的被测转炉煤气流至氮气混入ロ的时刻。显然直接测量转炉煤气的流量更方便。如图I至图4所示，一种转炉煤气热值稳定控制系统包括转炉煤气加压机输出侧的主管路1，该主管路的上游设有转炉煤气热值的測量ロ 2，该主管路I的下游设有焦炉煤气混入口 3和氮气混入ロ 4，该主管路上串接有流量计5，从图I至图4中可看出，该流量计5位于测量ロ 2和焦炉煤气混入ロ 3之间，这样可更精确地测量转炉煤气的流量。当然，流量计5也可以位于测量ロ 2的上游或者位于焦炉煤气混入ロ 3与氮气混入ロ 4之间或者位于氮气混入ロ 4的下游，这样虽然会因取样的流量、焦炉煤气的流量或氮气的流量对测量转炉煤气流量的测量产生一定的误差，但是，由于转炉煤气的流量远大于取样的流量、焦炉 煤气的流量或氮气的流量，所以这种误差可忽略不计。所述焦炉煤气混入ロ 3远离所述转炉煤气热值的测量ロ 2，所述氮气混入ロ 4也远离所述转炉煤气热值的测量ロ 2 ;从图I和图3可以看出，测量ロ 2到焦炉煤气混入ロ 3之间的距离小于测量ロ 2到氮气混入ロ 4之间的距离，当然，焦炉煤气混入ロ 3和氮气混入ロ 4也可以互换位置，使測量ロ 2到焦炉煤气混入口 3之间的距离大于測量ロ 2到氮气混入ロ 4之间的距离，还可以如图2和图4所示，使測量ロ 2到焦炉煤气混入ロ 3之间的距离等于測量ロ 2到氮气混入ロ 4之间的距离。所述转炉煤气热值的測量ロ 2通过取样管6与热值分析仪7的进气ロ相连通，所述热值分析仪7的热值信号输出口与控制器8的热值信号输入口电连接；所述流量计5的流量信号输出口与所述控制器8的流量信号输入口电连接；所述焦炉煤气混入ロ 3与焦炉煤气管路9相连通，焦炉煤气管路9中焦炉煤气的压カ大于主管路I中转炉煤气的压力，所述焦炉煤气管路9上串接有焦炉煤气电控调节阀10，所述焦炉煤气电控调节阀10的控制信号输入口与所述控制器8的控制信号输出ロ电连接；所述氮气混入ロ 4与氮气管路11相连通，氮气管路11中氮气的压カ大于主管路I中转炉煤气的压力，所述氮气管路11上串接有氮气电控调节阀12，所述氮气电控调节阀12的控制信号输入口与所述控制器8的控制信号输出ロ电连接。本实施方式中，热值分析仪通过取样管从測量ロ取样分析出被测转炉煤气的热值并把该热值传输给控制器；流量计测量出转炉煤气的流量并把流量值传输给控制器，控制器根据转炉煤气的流量值、主管路横截面积精确地计算出被测转炉煤气的流速，当被测转炉煤气的热值高于标准热值时，焦炉煤气电控调节阀处于关闭状态，控制器根据被测转炉煤气的热值与标准热值的差计算出氮气的加入量并设定氮气电控调节阀的开度，同时根据被测转炉煤气的流速和測量ロ到氮气混入ロ之间的距离计算出被测转炉煤气从测量ロ流至氮气混入ロ所需时间，进而确定被测转炉煤气流至氮气混入ロ的时刻，当到达该时刻吋，控制器发出控制信号打开氮气电控调节阀到设定的开度，氮气通过氮气管路按计算出的氮气加入量流入氮气混入ロ并混入被测转炉煤气中，使混合后转炉煤气的热值降低至标准热值；当被测转炉煤气的热值低于标准热值时，氮气电控调节阀处于关闭状态，控制器根据被测转炉煤气的热值与标准热值的差计算出焦炉煤气的加入量并设定焦炉煤气电控调节阀的开度，同时根据被测转炉煤气的流速和測量ロ到焦炉煤气混入ロ之间的距离计算出被测转炉煤气从测量ロ流至焦炉煤气混入ロ所需时间，进而确定被测转炉煤气流至焦炉煤气混入口的时刻，当到达该时刻时，控制器发出控制信号打开焦炉煤气电控调节阀到设定的开度，焦炉煤气通过焦炉煤气管路按计算出的焦炉煤气加入量流入焦炉煤气混入ロ并混入被测转炉煤气中，使混合后转炉煤气的热值升高至标准热值；当被测转炉煤气的热值等于标准热值时，焦炉煤气电控调节阀和氮气电控调节阀都处于关闭状态。当然，也可以在主管路的两端分别设置压カ表，通过测量主管路两端的压力，再根据主管路两端的压カ差和主管路的内壁对转炉煤气的阻力计算转炉煤气的流量，然后按上述过程确定低热值的被测转炉煤气流至焦炉煤气混入ロ的时刻或确定高热值的被测转炉煤气流至氮气混入ロ的时刻。显然，通过流量计直接测量转炉煤气的流量更方便。由于采用了氮气混入ロ远离转炉煤气热值的测量ロ的技术手段，所以可确保在高热值的被测转炉煤气流至氮气混入ロ之前完成对高热值的被测转炉煤气的取样、对高热值的被测转炉煤气热值的分析、计算氮气的加入量、确定高热值的被测转炉煤气流至氮气混入ロ的时刻，确保在高热值的被测转炉煤气流至氮气混入口的时刻将氮气从氮气混入ロ混入高热值的被测转炉煤气中。同理，由于采用了焦炉煤气混入ロ远离转炉煤气热值的測量ロ的技术手段，所以可确保在低热值的被测转炉煤气流至焦炉煤气混入ロ之前完成对低热值的被测转炉煤气的取样、对低热值的被测转炉煤气热值的分析、计算焦炉煤气的加入量、确定低热值的被测转炉煤气流至焦炉煤气混入ロ的时刻，确保在低热值的被测转炉煤气流至焦炉煤气混入ロ的时刻将焦炉煤气从焦炉煤气混入ロ混入低热值的被测转炉煤气中。上述控制系统的控制过程为不断重复的控制过程，由此可知，本发明的控制系统具有实时精确地控制转炉煤气热值的技术效果，使混合后转炉煤气的热值稳定在标准热值的范围之内，满足用户对转炉煤气热值的要求。作为本实施方式的ー种优化，如图I所示，所述焦炉煤气混入ロ 3为设置在所述主管路下游管壁上的焦炉煤气管路连接ロ，所述氮气混入ロ 4为设置在所述主管路下游管壁上的氮气管路连接ロ，在所述主管路I上位于所述焦炉煤气混入ロ 3和氮气混入ロ 4的下游串接有混合器13。这样，混合后的转炉煤气通过混合器进ー步均匀的混合可得到更优质的转炉煤气，进ー步地满足用户的用气要求。混合器13可以采用国标静态混合器。作为本实施方式的进ー步优化，如图2所示，所述焦炉煤气混入ロ 3和所述氮气混入口 4位于所述主管路I同一圆周的管壁上。当然，所述焦炉煤气混入ロ 3和所述氮气混入口 4可以合为ー个混入ロ，该混入ロ与三通的ー个管ロ相连通，三通的另外两个管ロ分别与所述焦炉煤气管路9和所述氮气管路11相连通。作为本实施方式的另ー种优化，如图3所示，所述主管路I的下游串接有焦炉煤气混合器14和氮气混合器15，所述焦炉煤气混合器14有一个焦炉煤气管路连接ロ，该焦炉煤气管路连接ロ即为所述焦炉煤气混入ロ 3，所述氮气混合器15有一个氮气管路连接ロ，该氮气管路连接ロ即为所述氮气混入ロ 4。焦炉煤气混合器14和氮气混合器15可以采用国标静态混合器。作为本实施方式的进ー步优化，如图4所示，所述主管路I的下游串接有混合器13，所述混合器13有一个焦炉煤气管路连接口和一个氮气管路连接ロ，所述焦炉煤气管路连接ロ即为所述焦炉煤气混入ロ 3，所述氮气管路连接ロ即为所述氮气混入ロ 4。混合器13可以采用国标静态混合器。当然，所述焦炉煤气管路连接口和所述氮气管路连接ロ可以合为ー个连接ロ，该连接ロ与三通的ー个管ロ相连通，三通的另外两个管ロ分别与所述焦炉煤气管路9和所述氮气管路11相连通。作为本实施方式的再进ー步优化，如图5所示，所述控制器8为PLC控制器；所述 PLC控制器通过以太网通信方式与上位机81相连接。PLC控制器可对本控制系统进行可靠稳定的自动控制。当然所述控制器还可以是个人计算机等。通过上位机可实现人工对本控制系统的远程控制，方便操作。作为本实施方式的又进ー步优化，所述流量计5为涡街流量计、V锥流量计、孔板流量计和威力巴流量计中的ー种；热值分析仪7为燃烧式热值分析仪或红外热值分析仪。由于本控制系统的各部件有广泛的选择性，因此，可针对不同的用户要求制造出不同配置的控制系统。所述转炉煤气热值的測量ロ 2和所述焦炉煤气混入ロ 3之间的距离大于或等于转炉煤气的最大流速与从所述热值分析仪7开始取样到控制器8完成计算并控制焦炉煤气电控调节阀10动作所需时间之积；所述转炉煤气热值的测量ロ 2和所述氮气混入ロ 4之间的距离大于或等于转炉煤气的最大流速与从所述热值分析仪7开始取样到控制器8完成计算并控制氮气电控调节阀12动作所需时间之积，这样可以在确保本控制系统正常工作的前提下，尽量减小所述转炉煤气热值的測量口和所述焦炉煤气混入ロ之间的距离以及所述转 炉煤气热值的測量口和所述氮气混入ロ之间的距离，以利于本控制系统的安装调试，降低安装成本。所述取样管6为短取样管，其内径小于所述主管路I的内径，这样可以缩短热值分析仪的取样时间，可进ー步地减小所述转炉煤气热值的測量口和所述焦炉煤气混入ロ之间的距离以及所述转炉煤气热值的測量ロ和所述氮气混入ロ之间的距离。所述焦炉煤气电控调节阀10串接在所述焦炉煤气管路9上邻近所述焦炉煤气混入ロ 3处，这样有利于将焦炉煤气精确地混入转炉煤气中。所述氮气电控调节阀12串接在所述氮气管路11上邻近所述氮气混入ロ 4处，这样有利于将氮气精确地混入转炉煤气中。所述焦炉煤气管路9的内径小于所述主管路I的内径，这样可提高焦炉煤气的流速，有利于焦炉煤气与转炉煤气精确的混合。所述氮气管路11的内径小于所述主管路I的内径，这样可提高氮气的流速，有利于氮气与转炉煤气精确的混合。
权利要求
1.一种转炉煤气热值稳定控制方法，其特征在于在转炉煤气加压机输出侧主管路的上游处转炉煤气热值的测量口取样，分析出被测转炉煤气的热值，当被测转炉煤气的热值高于标准热值时，根据被测转炉煤气的热值与标准热值的差计算出氮气的加入量，在被测转炉煤气流至远离所述测量口的所述主管路的下游处氮气混入口的时刻，按计算出的氮气加入量将氮气从氮气混入口混入被测转炉煤气中，使混合后转炉煤气的热值降低至标准热值；当被测转炉煤气的热值低于标准热值时，根据被测转炉煤气的热值与标准热值的差计算出焦炉煤气的加入量，在被测转炉煤气流至远离所述测量口的所述主管路的下游处焦炉煤气混入口的时刻，按计算出的焦炉煤气加入量将焦炉煤气从焦炉煤气混入口混入被测转炉煤气中，使混合后转炉煤气的热值降低至标准热值。
2.根据权利要求I所述的转炉煤气热值稳定控制方法，其特征在于测量出转炉煤气的流量，根据转炉煤气的流量、所述主管路横截面积计算出被测转炉煤气的流速；根据被测转炉煤气的流速和所述测量口到远离该测量口的所述主管路的下游处氮气混入口之间的距离计算出被测转炉煤气从该测量口流至该氮气混入口所需时间，进而确定被测转炉煤气流至该氮气混入口的时刻；根据被测转炉煤气的流速和所述测量口到远离该测量口的所述主管路的下游处焦炉煤气混入口之间的距离计算出被测转炉煤气从该测量口流至该焦炉煤气混入口所需时间，进而确定被测转炉煤气流至该焦炉煤气混入口的时刻。
3.一种转炉煤气热值稳定控制系统，包括转炉煤气加压机输出侧的主管路，该主管路的上游设有转炉煤气热值的测量口，该主管路的下游设有焦炉煤气混入口和氮气混入口，该主管路上串接有流量计，其特征在于所述焦炉煤气混入口远离所述转炉煤气热值的测量口，所述氮气混入口也远离所述转炉煤气热值的测量口 ；所述转炉煤气热值的测量口通过取样管与热值分析仪的进气口相连通，所述热值分析仪的热值信号输出口与控制器的热值信号输入口电连接；所述流量计的流量信号输出口与所述控制器的流量信号输入口电连接；所述焦炉煤气混入口与焦炉煤气管路相连通，所述焦炉煤气管路上串接有焦炉煤气电控调节阀，所述焦炉煤气电控调节阀的控制信号输入口与所述控制器的控制信号输出口电连接；所述氮气混入口与氮气管路相连通，所述氮气管路上串接有氮气电控调节阀，所述氮气电控调节阀的控制信号输入口与所述控制器的控制信号输出口电连接。
4.根据权利要求3所述的转炉煤气热值稳定控制系统，其特征在于所述焦炉煤气混A 口为设置在所述主管路下游管壁上的焦炉煤气管路连接口，所述氮气混入口为设置在所述主管路下游管壁上的氮气管路连接口，在所述主管路上位于所述焦炉煤气混入口和氮气混入口的下游串接有混合器。
5.根据权利要求4所述的转炉煤气热值稳定控制系统，其特征在于所述焦炉煤气混入口和所述氮气混入口位于所述主管路同一圆周的管壁上。
6.根据权利要求3所述的转炉煤气热值稳定控制系统，其特征在于所述主管路的下游串接有焦炉煤气混合器和氮气混合器，所述焦炉煤气混合器有一个焦炉煤气管路连接口，该焦炉煤气管路连接口即为所述焦炉煤气混入口，所述氮气混合器有一个氮气管路连接口，该氮气管路连接口即为所述氮气混入口。
7.根据权利要求3所述的转炉煤气热值稳定控制系统，其特征在于所述主管路的下游串接有混合器，所述混合器有一个焦炉煤气管路连接口和一个氮气管路连接口，所述焦炉煤气管路连接口即为所述焦炉煤气混入口，所述氮气管路连接口即为所述氮气混入口。
8.根据权利要求3所述的转炉煤气热值稳定控制系统，其特征在于所述控制器为PLC控制器；所述PLC控制器通过以太网通信方式与上位机相连接。
9.根据权利要求3所述的转炉煤气热值稳定控制系统，其特征在于所述流量计为涡街流量计、V锥流量计、孔板流量计和威力巴流量计中的一种；热值分析仪为燃烧式热值分析仪或红外热值分析仪。
10.根据权利要求3至9之一所述的转炉煤气热值稳定控制系统，其特征在于所述转炉煤气热值的测量口和所述焦炉煤气混入口之间的距离大于或等于转炉煤气的最大流速与从所述热值分析仪开始取样到控制器完成计算并控制焦炉煤气电控调节阀动作所需时间之积；所述转炉煤气热值的测量口和所述氮气混入口之间的距离大于或等于转炉煤气的最大流速与从所述热值分析仪开始取样到控制器完成计算并控制氮气电控调节阀动作所需时间之积；所述取样管为短取样管，其内径小于所述主管路内径；所述焦炉煤气电控调节阀串接在所述焦炉煤气管路上邻近所述焦炉煤气混入口处；所述氮气电控调节阀串接在所述氮气管路上邻近所述氮气混入口处；所述焦炉煤气管路的内径小于所述主管路的内径；所述氮气管路的内径小于所述主管路的内径。
全文摘要
本发明公开了一种转炉煤气热值稳定控制方法及其控制系统，所述控制方法是当被测转炉煤气的热值高于标准热值时，确定被测转炉煤气流至氮气混入口的时刻，当到达该时刻时，将氮气从氮气混入口混入被测转炉煤气中；当被测转炉煤气的热值低于标准热值时，确定被测转炉煤气流至焦炉煤气混入口的时刻，当到达该时刻时，将焦炉煤气从焦炉煤气混入口混入被测转炉煤气中。所述控制系统包括转炉煤气的主管路，该主管路设有转炉煤气热值的测量口、焦炉煤气混入口和氮气混入口，所述焦炉煤气混入口远离所述转炉煤气热值的测量口，所述氮气混入口也远离所述转炉煤气热值的测量口。本发明可以达到实时精确地控制转炉煤气热值的目的。
文档编号C10K3/06GK102660333SQ20121016232
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者刘爱军, 李杨, 李鹏, 王树忠, 贾琼, 高强 申请人:首钢京唐钢铁联合有限责任公司