[發(fā)明專利]一種電弧爐節(jié)能控制方法及系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810071036.3
• 申請(qǐng)日: 2008-05-08
• 公開（公告）號(hào): CN101576737A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖艷義
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 肖艷義
• 主分類號(hào): G05B19/04
• 分類號(hào): G05B19/04;F27B3/28
• 代理公司: 廈門市新華專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 李 寧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電弧爐控制領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用在黑色、有色金屬冶煉中電弧爐的節(jié)能控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電弧爐在冶煉過程中主要用于物料(廢鋼、礦石或熔渣)的加熱熔煉或保溫。電弧爐內(nèi)的熱量是通過電極與物料之間的電弧產(chǎn)生的，電弧具有非常高的溫度，能夠快速熔化爐內(nèi)物料，極大提高冶金過程的生產(chǎn)效率。

目前在電弧爐的生產(chǎn)過程中，電能的有效利用率一般只有百分之六七十，還存在著比較嚴(yán)重的電能浪費(fèi)現(xiàn)象。其主要原因在于，電網(wǎng)提供的電能除大部分轉(zhuǎn)化為電弧爐在熔煉過程中所必需的熱能之外，還有相當(dāng)一部分以熱能的形式隨煙氣和冷卻水排出。據(jù)對(duì)某型號(hào)電弧爐的測算，在冶煉過程中，冷卻水所帶出的熱能占電源提供能量的15％，煙氣所帶出的熱能占電源提供能量的21％，二者總共帶走了所有電能的三分之一還要多。因此，盡量減少冷卻水和煙氣所帶走的熱量，來降低輸入電能的提供，在電弧爐生產(chǎn)節(jié)能領(lǐng)域中具有很大的空間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的，在于提供一種電弧爐節(jié)能控制方法及系統(tǒng)，通過減少冷卻水和煙氣所帶走的熱量，來提高冶煉過程中總的電能利用率，達(dá)到減排節(jié)能的效果。

為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明提出的解決方案是：

一種電弧爐節(jié)能控制方法，包括如下步驟：

第一步：取得電弧爐在冶煉過程中各階段的參數(shù)控制值：(1)在冶煉過程的各個(gè)階段中，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，在保證電弧爐正常生產(chǎn)的前提下，由人工嘗試適當(dāng)減少煙氣流量和冷卻水流量；(2)根據(jù)變化后的煙氣流量和冷卻水流量，由計(jì)算機(jī)計(jì)算出對(duì)應(yīng)階段的煙氣帶出熱能變化值dQ_Y和冷卻水帶出熱能變化值dQ_S；(3)依據(jù)能量守恒原理，假設(shè)其他條件不變，則存在煙氣帶出熱能變化值與冷卻水帶出熱能變化值之和等于輸入電能的變化值，即dQ_D＝dQ_Y+dQ_S，也可以稱為能量增量守衡，由計(jì)算機(jī)計(jì)算出各對(duì)應(yīng)階段輸入電能的變化值dQ_D；(4)根據(jù)輸入電能變化值dQ_D和以往電能單耗(電能單耗，即煉每一噸鋼所消耗的電能)的統(tǒng)計(jì)值計(jì)算出各對(duì)應(yīng)階段所需的輸入電量，計(jì)算公式為：W₁＝W₀+dQ_D，式中：W₁表示各對(duì)應(yīng)階段所需的輸入電量，W₀表示以往電能單耗的統(tǒng)計(jì)值計(jì)算出來的輸入電量，其值為單耗與物料量的乘積；(5)得出各階段的煙氣流量和冷卻水流量的參數(shù)控制值；

第二步：依照第一步得到的參數(shù)控制值對(duì)電弧爐的冶煉過程中各個(gè)階段進(jìn)行控制。

其中，第二步之前，先將得到的上述電弧爐冶煉過程中各個(gè)階段的控制值繪制成曲線，電弧爐再依照該曲線中的參數(shù)控制值進(jìn)行冶煉控制。

由于電弧爐生產(chǎn)不是一個(gè)連續(xù)的過程，而是以爐為單位進(jìn)行間斷生產(chǎn)，裝滿一爐生產(chǎn)一爐。根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，上述第一步中，各個(gè)階段的參數(shù)控制值是通過n爐(次)電弧爐冶煉取得：(a)以現(xiàn)有冶煉參數(shù)控制值為基礎(chǔ)，減少第1爐冶煉過程中各個(gè)階段的煙氣流量，并升高冷卻水溫度，得出第1爐各階段的參數(shù)控制值；(b)在第1爐參數(shù)控制值的基礎(chǔ)上，繼續(xù)減少第2爐冶煉過程中各階段的煙氣流量，升高冷卻水溫度，并得出第2爐各階段的參數(shù)控制值；(c)重復(fù)上述步驟；(d)至第n爐時(shí)，輸入電能達(dá)到節(jié)能的期望值，則將第n爐各階段的參數(shù)控制值作為電弧爐在冶煉過程各階段的最終控制值。在這里，升高冷卻水溫度是通過減少冷卻水流量來實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)槔鋮s水溫度是表征電弧爐安全生產(chǎn)的重要參數(shù)。

利用上述方法的一種電弧爐節(jié)能控制系統(tǒng)，包括電抗器、電爐變壓器、短網(wǎng)、電極及其升降驅(qū)動(dòng)裝置、電弧爐本體、計(jì)算機(jī)控制裝置、冷卻水溫度及流量傳感器、煙氣溫度及流量傳感器、冷卻水流量調(diào)節(jié)器和煙氣流量調(diào)節(jié)器；電源通過電抗器、電爐變壓器、短網(wǎng)、電極向電弧爐本體供電；計(jì)算機(jī)控制裝置接受冷卻水溫度及流量傳感器、煙氣溫度及流量傳感器傳入的信息，并控制冷卻水流量調(diào)節(jié)器和煙氣流量調(diào)節(jié)器來改變冷卻水和煙氣的流量大小，同時(shí)，控制電極升降驅(qū)動(dòng)裝置調(diào)節(jié)電極的高度位置來改變輸入電弧爐本體的電能大小。

上述冷卻水流量調(diào)節(jié)器及煙氣流量調(diào)節(jié)器可以是驅(qū)動(dòng)電機(jī)的變頻調(diào)速器或管道的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

上述冷卻水溫度及流量傳感器與煙氣溫度及流量傳感器可以通過現(xiàn)場總線方式或模擬量方式與計(jì)算機(jī)控制裝置相連。