[發明專利]一種高爐熱風爐燃燒效果在線分析及量化方法

有效

• 申請號: 201110418921.6
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN103162731A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 宋寶宇;楊春雨;王奎越;楊東曉;費靜
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: G01D21/00
• 分類號: G01D21/00;C21B9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于高爐熱風爐燃燒效果分析檢測技術領域，特別涉及一種高爐熱風爐燃燒效果在線分析及量化方法。

背景技術

熱風爐是高爐生產的重要設施，其風溫的高低趨勢影響高爐的生產，提高熱風爐的送風溫度可以使高爐降低焦比，提高產量，從而節約焦炭，達到降低成本的目的。為了能夠提高送風溫度，必須提高熱風爐的拱頂溫度和蓄熱量，而提高拱頂溫度和蓄熱量，又必須找到合適的空燃比，以利于高爐煤氣充分利用，加快傳熱，縮短燒爐時間，節約煤氣消耗。因此，熱風爐燃燒系統的優化控制對于提高送風溫度、節約能源至關重要。

目前高爐熱風爐燃燒自動控制主要分為基于數學模型和基于人工智能兩種研究方向。而數學模型控制方法在應用中面臨的最主要的問題是需要完善的檢測和分析儀表相配合，而這些儀表的價格較貴，且后期維護的工作量較大。只有少數容積較大，工藝參數的檢測分析手段完善，而且均以高爐煤氣混合焦爐煤氣作為燃料的高爐才采用這種方法。另一類基于人工智能的自動控制方法主要包括最佳空燃比模糊控制、煤氣流量和空燃比設定專家系統控制、通過檢測廢氣殘氧量實現的自組織模糊控制、廢氣溫度自適應模糊控制等等。姜立秋等提出的依據廢氣殘氧量的自組織模糊控制方法，(參見鋼鐵研究學報1999年第六期64-68頁)，它是根據廢氣殘氧量的檢測，通過模糊控制方法，使空氣的過剩系數保持在合理的區間，從而實現智能燃燒控制。孫進生等提出的一種基于實例推理的高爐熱風爐燃燒自動控制方法(參見發明專利申請公開書申請號200510127964.3)，它是根據歷史燒爐數據組建實例庫，通過查找方式得出在當前燒爐狀況的最優空然比方案。專利公開號為CN101408314A的專利是由王自亭等提出的一套基于自學習和模糊控制相結合的熱風爐燃燒全自動控制方法，它同樣是通過對歷史燒爐數據的統計，確定相同條件下拱頂溫度上升最快時的煤氣流量和空氣流量，作為當前條件下最優的參數設定。

以上這些智能控制方法都是按照一定的策略，以拱頂溫度作為直接分析參數尋找最優的空燃比，或者依賴于廢氣殘氧量的檢測調整空燃比，根據廢氣溫度的變化調整燃燒速度。無論那種方式對于最優空燃比的設定都是至關重要的，但以上方法以拱頂溫度為直接分析參數，缺乏對拱頂溫度非穩定變化規律的考慮，而采用殘氧儀的方法，系統的維護也比較困難。因此我們開發了一種能夠確定熱風爐燃燒時的燃燒效果及其量化關系的方法，可以用來監測高爐熱風爐的燃燒狀況及參與空燃比的尋優設定。

發明內容

本發明針對上述問題，所要解決的技術問題是提供了一種簡便、可實時、連續的在線確定熱風爐燃燒時的燃燒效果的方法，用于在煤氣熱值及流量相同或近似的燃燒階段對同一熱風爐不同時刻的燃燒效果進行對比，進而可參與熱風爐的自動燃燒控制。

該方法在高爐熱風爐燃燒過程中分兩個階段確定熱風爐的燃燒效果，分別是快速燃燒階段及穩定蓄熱階段。

在快速燃燒階段確定熱風爐燃燒效果的步驟如下：

(1)燃燒效果分析參數統計保存。

(2)燃燒效果分析數據提取。

(3)確定當前時刻可達到的最佳及標準燃燒效果。

(4)確定當前時刻可達到的動態燃燒效果分布區間。

(5)確定當前時刻的動態燃燒效果及量化值。

在穩定蓄熱階段確定熱風爐燃燒效果的步驟如下：

(6)重復步驟(1)到(5)確定當前時刻的動態燃燒效果。

(7)確定當前時刻穩定燃燒效果分布區間。

(8)確定當前時刻的穩定燃燒效果及量化值。

(9)確定當前時刻的綜合燃燒效果及量化值。

其中，步驟(1)中分析參數包括拱頂溫度值，拱頂溫度變化值及當前爐次當前煤氣條件下拱頂溫度最大值，保存規則是以固定時間間隔進行保存；步驟(2)中分析數據提取是將前一時刻拱頂溫度值及當前時刻與前一時刻拱頂溫度的差值進行提取；步驟(5)中當前時刻的動態燃燒效果量化值為當前時刻拱頂溫度變化值在步驟(4)中所確定的動態燃燒效果分布區間中的位置所對應的量化值；在煤氣熱值及流量相同或近似的燃燒階段對同一熱風爐不同時刻的量化值進行對比，量化值越大，燃燒效果越好，反之則越差。步驟(6)中重復步驟(2)時多提取了當前爐次當前煤氣條件下拱頂溫度最大值；步驟(8)中當前時刻的穩定燃燒效果量化值為當前時刻拱頂溫度變化值在步驟(7)中所確定的穩定燃燒效果分布區間中的位置所對應的量化值；