一种用于表征干熄焦炉透气性的方法及系统与流程

本发明涉及黑色冶炼技术领域，尤其涉及一种用于表征干熄焦炉透气性的方法及系统。

背景技术：

干熄焦炉为逆流散料填充床结构，红热焦炭从顶部装入，循环气从底部中央风帽和边缘进入干熄焦炉内。干熄焦炉内的循环气穿过焦炭填充床的通路近似于穿过许多平行的、弯曲的、断面形状多变的，且互相联通的管束，循环气穿过这些管束时就会形成一定的压力降，致使斜烟道出口区的负压增大，干熄焦炉内的透气性恶化。当干熄焦炉内的透气性恶化时，表现为锅炉入口处的压力进一步降低。目前只能通过提高风机转速和增加风量的方法来提高锅炉入口处的压力。但是这样必然引起气料比的升高，从而增加了生产成本。此外，在现有设备条件下，也无法及时掌握干熄焦炉内圆周方向上透气性的变化情况，不能为装、排焦的及时调整提供必要的信息。

技术实现要素：

本发明通过提供一种用于表征干熄焦炉透气性的方法及系统，其能够全面且及时地掌握干熄焦炉的透气性情况以及干熄焦炉冷却段不同高炉在圆周方向的透气性变化情况，为装焦和排焦的及时调整提供了必要信息。

本发明提供了一种用于表征干熄焦炉透气性的方法，包括：

采集所述干熄焦炉冷却段在竖直方向上各层之间的压力差δpi、所述干熄焦炉冷却段的第i层在水平各方向上的压力p和循环气总量q；

通过公式计算得到所述干熄焦炉在竖直方向上的透气性k竖直；

通过公式计算得到所述干熄焦炉在水平各方向上的透气性k水平；

建立所述循环气总量q、所述透气性k竖直、所述透气性k水平之间的第一对应关系；

根据所述第一对应关系对所述干熄焦炉的透气性进行调整：

当所述循环气总量q增加而所述透气性k竖直减小到设定的竖直透气性阈值时，确定该层上小于设定的水平透气性阈值的透气性k水平，并根据所述该层上小于设定的水平透气性阈值的透气性k水平所表征的方向调整该层上相应方向上的下料速度，以实现对所述干熄焦炉的透气性的调整；

当所述循环气总量q增加而所述透气性k水平减小到所述设定的水平透气性阈值时，确定该方向上小于所述设定的竖直透气性阈值的透气性k竖直，并根据所述该方向上小于所述设定的竖直透气性阈值的透气性k竖直所表征的层数调整该层上相应方向上的下料速度，以实现对所述干熄焦炉的透气性的调整。

进一步地，所述建立所述循环气总量q、所述透气性k竖直、所述透气性k水平之间的第一对应关系，包括：

建立所述循环气总量q、所述透气性k竖直、所述透气性k水平之间的变化曲线。

进一步地，还包括：

采集所述干熄焦炉中央风帽的压力p1和锅炉入口处的压力p2；

通过公式δp＝p1-p2计算得到所述压力p1和所述压力p2之间的差值δp；

通过公式计算得到所述干熄焦炉的整体透气性k整体；

建立所述循环气总量q和所述整体透气性k整体之间的第二对应关系；

基于所述第二对应关系，当所述循环气总量q增加而所述整体透气性k整体减小到设定的整体透气性阈值时，根据所述第一对应关系对所述干熄焦炉的透气性进行调整。

本发明提供的用于表征干熄焦炉透气性的系统，包括：干熄焦炉、锅炉、中央风帽、第一组压力监测部件、第二组压力监测部件、风帽压力监测部件及锅炉压力监测部件；所述干熄焦炉的混合气体输出端与所述锅炉的气体输入端贯通连接；所述锅炉的气体输出端与所述干熄焦炉的循环冷却气输入端贯通连接；所述中央风帽设置在所述干熄焦炉的底部；所述第一组压力监测部件沿竖直方向设置在所述干熄焦炉的冷却段；所述第二组压力监测部件设置在所述干熄焦炉的冷却段且与所述第一组压力监测部件在同一水平面；所述风帽压力监测部件设置在所述锅炉的气体输出端与所述干熄焦炉的循环冷却气输入端之间的管道中；所述锅炉压力监测部件设置在所述锅炉的气体输入端。

进一步地，所述第一组压力监测部件等距设置在所述干熄焦炉的冷却段。

进一步地，所述第二组压力监测部件等距设置在所述干熄焦炉的冷却段的圆周方向上。

进一步地，还包括：控制器；所述第一组压力监测部件、所述第二组压力监测部件、所述风帽压力监测部件及所述锅炉压力监测部件的数据输出端与所述控制器的数据输入端通信连接。

进一步地，所述控制器包括：

数据接收模块，用于接收由所述第一组压力监测部件、所述第二组压力监测部件、所述风帽压力监测部件及所述锅炉压力监测部件输出的压力数据；

第一计算模块，用于根据接收的压力数据计算得到所述干熄焦炉冷却段在竖直方向上各层之间的压力差δpi；

第二计算模块，用于通过公式计算得到所述干熄焦炉在竖直方向上的透气性k竖直；

第三计算模块，用于通过公式计算得到所述干熄焦炉在水平各方向上的透气性k水平；

第一数据处理模块，用于建立所述循环气总量q、所述透气性k竖直、所述透气性k水平之间的第一对应关系；

第一透气性调整模块，用于当所述循环气总量q增加而所述透气性k竖直减小到设定的竖直透气性阈值时，确定该层上小于设定的水平透气性阈值的透气性k水平，并根据所述该层上小于设定的水平透气性阈值的透气性k水平所表征的方向调整该层上相应方向上的下料速度，以实现对所述干熄焦炉的透气性的调整；

第二透气性调整模块，用于当所述循环气总量q增加而所述透气性k水平减小到所述设定的水平透气性阈值时，确定该方向上小于所述设定的竖直透气性阈值的透气性k竖直，并根据所述该方向上小于所述设定的竖直透气性阈值的透气性k竖直所表征的层数调整该层上相应方向上的下料速度，以实现对所述干熄焦炉的透气性的调整。

进一步地，所述控制器还包括：

第四计算模块，用于通过公式δp＝p1-p2计算得到所述压力p1和所述压力p2之间的差值δp；

第五计算模块，用于通过公式计算得到所述干熄焦炉的整体透气性k整体；

第二数据处理模块，用于建立所述循环气总量q和所述整体透气性k整体之间的第二对应关系；

透气性调整触发模块，用于基于所述第二对应关系，当所述循环气总量q增加而所述整体透气性k整体减小到所述设定的整体透气性阈值时，触发所述第一透气性调整模块和/或所述第二透气性调整模块。

进一步地，还包括：报警设备；所述控制器的信号输出端与所述报警设备的信号输入端通信连接。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

用循环气总量q的平方与干熄焦炉冷却段在竖直方向上各层之间的压力差δpi、干熄焦炉冷却段的第i层在水平各方向上的压力p之间的关系来表征干熄焦炉的透气性，从而能够全面且及时地掌握干熄焦炉的透气性情况以及干熄焦炉冷却段不同高炉在圆周方向的透气性变化情况，实现了综合判断某一高度在某一方向上透气性的优良程度，为装焦和排焦的及时调整提供了必要信息。

附图说明

图1为本发明实施例提供的用于表征干熄焦炉透气性的方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的用于表征干熄焦炉透气性的系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的用于表征干熄焦炉透气性的系统中干熄焦炉冷却段4的俯视图；

图4为风量和干熄焦炉整体透气性指数k整体的曲线关系图；

图5为风量和干熄焦炉局部某一方向透气性指数k局部的曲线关系图。

其中，1-冷却段第一层压力监测孔，2-冷却段第二层压力监测孔，3-冷却段第三层压力监测孔，4-干熄焦炉冷却段，5-锅炉压力监测部件，6-中央风帽，7-锅炉，8-压力表，9-压力孔，10-氮气喷吹管。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种用于表征干熄焦炉透气性的方法及系统，其能够全面且及时地掌握干熄焦炉的透气性情况以及干熄焦炉冷却段不同高炉在圆周方向的透气性变化情况，为装焦和排焦的及时调整提供了必要信息。

本发明实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：

用循环气总量q的平方与干熄焦炉冷却段在竖直方向上各层之间的压力差δpi、干熄焦炉冷却段的第i层在水平各方向上的压力p之间的关系来表征干熄焦炉的透气性，从而能够全面且及时地掌握干熄焦炉的透气性情况以及干熄焦炉冷却段不同高炉在圆周方向的透气性变化情况，实现了综合判断某一高度在某一方向上透气性的优良程度，为装焦和排焦的及时调整提供了必要信息。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

参见图1，本发明实施例提供的用于表征干熄焦炉透气性的方法，包括：

步骤s110：采集干熄焦炉冷却段在竖直方向上各层之间的压力差δpi、干熄焦炉冷却段的第i层在水平各方向上的压力p和循环气总量q；

在本实施例中，q＝q1+q2；式中，q1是干熄焦炉的中央风帽的进风量，nm³/h；q2是干熄焦炉环缝的进风量，nm³/h。具体地，可以在供风管道上安装流量表来记录q1和q2。

步骤s120：通过公式计算得到干熄焦炉在竖直方向上的透气性k竖直；式中，δpi的单位是kpa。

步骤s130：通过公式计算得到干熄焦炉在水平各方向上的透气性k水平；

这里需要说明的是，透气性k竖直和透气性k水平的获取不分先后顺序，因此，步骤s120和步骤s130实际上也不分先后顺序。

步骤s140：建立循环气总量q、透气性k竖直、透气性k水平之间的第一对应关系；

对本步骤进行具体说明，步骤s140具体包括：

建立循环气总量q、透气性k竖直、透气性k水平之间的变化曲线。

步骤s150：根据第一对应关系对干熄焦炉的透气性进行调整：

当循环气总量q增加而透气性k竖直减小到设定的竖直透气性阈值时，说明局部区域焦炭层阻损较大，导致透气性恶化，确定该层上小于设定的水平透气性阈值的透气性k水平，并根据该层上小于设定的水平透气性阈值的透气性k水平所表征的方向调整该层上相应方向上的下料速度，以实现对干熄焦炉的透气性的调整；在本实施例中，可以通过调整排料杆来实现对干熄焦炉的相应层在相应方向上的下料速度的调整，以达到改善透气性的目的。具体地，可以通过自动控制的方式对排料杆进行调整，也可以通过人工手动的方式实现对排料杆的调整。

当循环气总量q增加而透气性k水平减小到设定的水平透气性阈值时，说明局部区域焦炭层阻损较大，导致透气性恶化，确定该方向上小于设定的竖直透气性阈值的透气性k竖直，并根据该方向上小于设定的竖直透气性阈值的透气性k竖直所表征的层数调整该层上相应方向上的下料速度，以实现对干熄焦炉的透气性的调整。在本实施例中，可以通过调整排料杆来实现对干熄焦炉的相应层在相应方向上的下料速度的调整，以达到改善透气性的目的。具体地，可以通过自动控制的方式对排料杆进行调整，也可以通过人工手动的方式实现对排料杆的调整。

对本发明实施例提供的方法进行进一步说明，还包括：

采集干熄焦炉中央风帽的压力p1和锅炉入口处的压力p2；

通过公式δp＝p1-p2计算得到压力p1和压力p2之间的差值δp；

通过公式计算得到干熄焦炉的整体透气性k整体；

建立循环气总量q和整体透气性k整体之间的第二对应关系；

基于第二对应关系，当循环气总量q增加而整体透气性k整体减小到设定的整体透气性阈值时，根据第一对应关系对干熄焦炉的透气性进行调整。

这里需要说明的是，为了实现本发明实施例的报警功能，当循环气总量q增加而整体透气性k整体减小到设定的整体透气性阈值时，发出警报，以提醒工作人员干熄焦炉内的透气性恶化，局部区域出现较大阻损。当循环气总量q增加而透气性k竖直减小到设定的竖直透气性阈值时，也发出警报，以提醒工作人员局部区域焦炭层阻损较大，导致透气性恶化。当循环气总量q增加而透气性k水平减小到设定的水平透气性阈值时，也发出警报，以提醒工作人员局部区域焦炭层阻损较大，导致透气性恶化。具体地，可以通过报警指示灯和/或蜂鸣器等报警设备发出警报。

参见图2和图3，本发明实施例提供的用于表征干熄焦炉透气性的系统，包括：干熄焦炉、锅炉7、中央风帽6、第一组压力监测部件、第二组压力监测部件、风帽压力监测部件及锅炉压力监测部件5；干熄焦炉的混合气体输出端与锅炉7的气体输入端贯通连接；锅炉7的气体输出端与干熄焦炉的循环冷却气输入端贯通连接；中央风帽6设置在干熄焦炉的底部；第一组压力监测部件沿竖直方向设置在干熄焦炉的冷却段；第二组压力监测部件设置在干熄焦炉的冷却段且与第一组压力监测部件在同一水平面；风帽压力监测部件设置在锅炉的气体输出端与干熄焦炉的循环冷却气输入端之间的管道中；锅炉压力监测部件5设置在锅炉7的气体输入端。

具体地，第一组压力监测部件至少由两个沿竖直方向上设置的压力监测部件组成；第二组压力监测部件至少由四个沿水平方向上设置的压力监测部件组成；一个沿竖直方向上设置的压力监测部件对应于两个同一水平面上的压力监测部件。

对本发明实施例提供的系统进行具体说明，第一组压力监测部件等距设置在干熄焦炉的冷却段，从而保证了由竖直方向上的压力数据所表征的竖直透气性k竖直的合理性，进而保证了对装焦和排焦调整的正确性，以确保对透气性的改善效果。

对本发明实施例提供的系统进行进一步说明，第二组压力监测部件等距设置在干熄焦炉的冷却段的圆周方向上，从而保证了由水平方向上的压力数据所表征的水平透气性k水平的合理性，进而保证了对装焦和排焦调整的正确性，以确保对透气性的改善效果。

例如：在干熄焦炉的冷却段高度方向上，等高度预设三层压力监测孔，即冷却段第一层压力监测孔1、冷却段第二层压力监测孔2和冷却段第三层压力监测孔3，圆周方向每层以等距离间隔开设4个压力孔9，共计12个压力孔9。每个压力孔9外侧安装氮气喷吹管10，每个氮气喷吹管10的末端均安装有压力表8。利用氮气压力和干熄焦炉内压力的平衡关系，确定干熄焦炉冷却段4不同位置的压力情况。

为了提高本发明实施例提供的系统的自动化水平，还包括：控制器；第一组压力监测部件、第二组压力监测部件、风帽压力监测部件及锅炉压力监测部件5的数据输出端与控制器的数据输入端通信连接。

对控制器的结构进行具体说明，控制器包括：

数据接收模块，用于接收由第一组压力监测部件、第二组压力监测部件、风帽压力监测部件及锅炉压力监测部件5输出的压力数据；

第一计算模块，用于根据接收的压力数据计算得到干熄焦炉冷却段4在竖直方向上各层之间的压力差δpi；

例如：

δp1＝p1-p3；式中，p1代表了中央风帽6的压力，p3代表了干熄焦炉冷却段4第一层的压力值。

δp2＝p1-p4；式中，p1代表了中央风帽6的压力，p4代表了干熄焦炉冷却段4第二层的压力值。

δp3＝p1-p5；式中，p1代表了中央风帽6的压力，p5代表了干熄焦炉冷却段4第三层的压力值。

第二计算模块，用于通过公式计算得到干熄焦炉在竖直方向上的透气性k竖直；式中，δpi的单位是kpa。在本实施例中，q＝q1+q2；式中，q1是干熄焦炉的中央风帽6的进风量，nm³/h；q2是干熄焦炉环缝的进风量，nm³/h。

第三计算模块，用于通过公式计算得到干熄焦炉在水平各方向上的透气性k水平；

这里需要说明的是，透气性k竖直和透气性k水平的获取不分先后顺序，因此，第二计算模块和第三计算模块的执行也不分先后顺序。

第一数据处理模块，用于建立循环气总量q、透气性k竖直、透气性k水平之间的第一对应关系；

第一透气性调整模块，用于当循环气总量q增加而透气性k竖直减小到设定的竖直透气性阈值时，说明局部区域焦炭层阻损较大，导致透气性恶化，确定该层上小于设定的水平透气性阈值的透气性k水平，并根据该层上小于设定的水平透气性阈值的透气性k水平所表征的方向调整该层上相应方向上的下料速度，以实现对干熄焦炉的透气性的调整；在本实施例中，可以通过调整排料杆来实现对干熄焦炉的相应层在相应方向上的下料速度的调整，以达到改善透气性的目的。

第二透气性调整模块，用于当循环气总量q增加而透气性k水平减小到设定的水平透气性阈值时，说明局部区域焦炭层阻损较大，导致透气性恶化，确定该方向上小于设定的竖直透气性阈值的透气性k竖直，并根据该方向上小于设定的竖直透气性阈值的透气性k竖直所表征的层数调整该层上相应方向上的下料速度，以实现对干熄焦炉的透气性的调整。在本实施例中，可以通过调整排料杆来实现对干熄焦炉的相应层在相应方向上的下料速度的调整，以达到改善透气性的目的。

对控制器的结构进行进一步说明，控制器还包括：

第四计算模块，用于通过公式δp＝p1-p2计算得到压力p1和压力p2之间的差值δp；

第五计算模块，用于通过公式计算得到干熄焦炉的整体透气性k整体；

第二数据处理模块，用于建立循环气总量q和整体透气性k整体之间的第二对应关系；

透气性调整触发模块，用于基于第二对应关系，当循环气总量q增加而整体透气性k整体减小到设定的整体透气性阈值时，说明干熄焦炉内的透气性恶化，局部区域出现较大阻损，触发第一透气性调整模块和/或第二透气性调整模块。例如：在装焦量恒定的情况下，首先根据整体透气性指数(k整体)曲线和循环气总量曲线(风量曲线)之间的关系，当风量增加而整体透气性指数却降为某一值时，说明干熄焦炉内的透气性恶化，局部区域出现较大阻损，如图4所示(上面的曲线为风量曲线，下面的曲线为整体透气性指数曲线)。其次，依据局部透气性指数(k局部)曲线和循环气总量曲线(风量曲线)之间的关系，当风量增加而某一高度或某一方向的局部透气性指数降低到某一值时，说明局部区域焦炭层阻损较大，导致透气性恶化，如图5所示(上面的曲线为风量曲线，下面的曲线为局部透气性指数曲线)。此时可通过调整排料杆来调整干熄焦炉的相应层在相应方向上的下料速度，以达到改善透气性的目的。

为了实现本发明实施例提供的系统的报警功能，还包括：报警设备；控制器的信号输出端与报警设备的信号输入端通信连接。当循环气总量q增加而整体透气性k整体减小到设定的整体透气性阈值时，控制器发送报警触发信号到报警设备，以提醒工作人员干熄焦炉内的透气性恶化，局部区域出现较大阻损。当循环气总量q增加而透气性k竖直减小到设定的竖直透气性阈值时，控制器也发送报警触发信号到报警设备，以提醒工作人员局部区域焦炭层阻损较大，导致透气性恶化。当循环气总量q增加而透气性k水平减小到设定的水平透气性阈值时，控制器也发送报警触发信号到报警设备，以提醒工作人员局部区域焦炭层阻损较大，导致透气性恶化。

在本实施例中，报警设备至少为以下任意一种：

报警指示灯、蜂鸣器。

【技术效果】

1、用循环气总量q的平方与干熄焦炉冷却段4在竖直方向上各层之间的压力差δpi、干熄焦炉冷却段4的第i层在水平各方向上的压力p之间的关系来表征干熄焦炉的透气性，从而能够全面且及时地掌握干熄焦炉的透气性情况以及干熄焦炉冷却段4不同高炉在圆周方向的透气性变化情况，实现了综合判断某一高度在某一方向上透气性的优良程度，为装焦和排焦的及时调整提供了必要信息。

2、在通过综合判断某一高度在某一方向上透气性的优良程度的结果对装焦和排焦进行调整之前，先对干熄焦炉的整体透气性进行判断，只有在整体透气性恶化时，才通过综合判断某一高度在某一方向上透气性的优良程度的结果对装焦和排焦进行调整，从而避免了盲目调整，保证了生产作业的正常进行。

3、第一组压力监测部件等距设置在干熄焦炉的冷却段，从而保证了由竖直方向上的压力数据所表征的竖直透气性k竖直的合理性，进而保证了对装焦和排焦调整的正确性，以确保对透气性的改善效果。

4、第二组压力监测部件等距设置在干熄焦炉的冷却段的圆周方向上，从而保证了由水平方向上的压力数据所表征的水平透气性k水平的合理性，进而保证了对装焦和排焦调整的正确性，以确保对透气性的改善效果。

5、通过对控制器的应用，提高了本发明实施例的自动化水平。

6、本发明实施例还具备报警功能，当整体透气性和/或局部透气性恶化时，发出警报，以及时提醒工作人员进行对应的调整措施，以保证产品质量。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。