[發(fā)明專利]一種高爐爐料分布實時預(yù)報系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410797862.1
• 申請日: 2014-12-18
• 公開（公告）號: CN104531924B
• 公開（公告）日: 2016-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐立新;張春穎;宋相滿
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: C21B5/00
• 分類號: C21B5/00;C21B7/24
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 劉曉嵐

1.一種高爐爐料分布實時預(yù)報系統(tǒng)，其特征在于，包括采集數(shù)據(jù)器、數(shù)據(jù)處理器、初始料面設(shè)定器、同檔位下新料面檢測器、多檔位下新料面檢測器、料面下降模塊、料面分布信息生成器和布料控制器；

采集數(shù)據(jù)器：獲取當前高爐生產(chǎn)過程工藝數(shù)據(jù)，包括爐料重量及化驗數(shù)據(jù)、料線信息、料流閥開度信息、高爐本體數(shù)據(jù)和布料矩陣；

爐料重量及化驗數(shù)據(jù)包括：原料種類、原料體積、原料粒度、原料自然堆角和原料堆比重；

料線信息包括：探尺下降速度、礦石料線位置和焦炭料線位置；

料流閥開度信息包括：礦石料流閥開度和焦炭料流閥開度；

高爐本體數(shù)據(jù)包括：溜槽固定點位置標高、中心喉管長度、爐喉平臺位置標高、爐喉半徑、爐身角、Y形管與水平方向的夾角、Y形管斜面長度、探尺零點位置標高、探尺距爐中心距離、溜槽長度、溜槽有效長度、溜槽傾動距、溜槽旋轉(zhuǎn)速度、溜槽摩擦系數(shù)和十字測溫點水平坐標；

布料矩陣：布料檔位和布料圈數(shù)，布料檔位即溜槽與水平方向的傾角；

數(shù)據(jù)處理器：處理高爐生產(chǎn)過程工藝數(shù)據(jù)中的爐料重量及化驗數(shù)據(jù)，包括缺失數(shù)據(jù)補齊和奇異數(shù)據(jù)校正；

初始料面設(shè)定器：采用N條線段組合而成的分段函數(shù)設(shè)定初始料面；

同檔位下新料面檢測器：根據(jù)獲取的當前高爐生產(chǎn)過程工藝數(shù)據(jù)，構(gòu)造相同布料檔位下的新料面；?

多檔位下新料面檢測器：形成多檔位下新料面，即在不同布料檔位下構(gòu)造相同布料檔位下的新料面，形成多檔位下新料面，其中在進行檔位間切換時溜槽傾角每增加1°，兩檔位之間的過渡圈內(nèi)包含Q圈爐料體積，該過渡圈內(nèi)的體積占用下一檔位體積總值；

料面下降模塊：構(gòu)造下降料面，即當爐料在爐喉區(qū)域時，垂直向下運動，運動距離等于爐料平移量；當爐料在爐身區(qū)域時，爐料沿爐身角方向運動，水平運動距離等于平移量水平分量，垂直運動距離等于平移量垂直分量；

料面分布信息生成器：計算料層分布信息并繪制料層分布圖像，從而進行高爐爐料分布實時預(yù)報，料層分布信息包括徑向礦焦比和料面特征信息；

布料控制器：根據(jù)高爐爐料分布實時預(yù)報的料層分布信息指導(dǎo)生產(chǎn)操作。

2.采用權(quán)利要求1所述的高爐爐料分布實時預(yù)報系統(tǒng)的高爐爐料分布實時預(yù)報方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：獲取當前高爐生產(chǎn)過程工藝數(shù)據(jù)，包括爐料重量及化驗數(shù)據(jù)、料線信息、料流閥開度信息、高爐本體數(shù)據(jù)和布料矩陣；

爐料重量及化驗數(shù)據(jù)包括：原料種類、原料體積、原料粒度、原料自然堆角和原料堆比重；

料線信息包括：探尺下降速度、礦石料線位置和焦炭料線位置；

料流閥開度信息包括：礦石料流閥開度和焦炭料流閥開度；

高爐本體數(shù)據(jù)包括：溜槽固定點位置標高、中心喉管長度、爐喉平臺位置標高、爐喉半徑、爐身角、Y形管與水平方向的夾角、Y形管斜面長度、探尺零點位置標高、探尺距爐中心距離、溜槽長度、溜槽有效長度、溜槽傾動距、溜槽旋轉(zhuǎn)速度、溜槽摩擦系數(shù)和十字測溫點水平坐標；

布料矩陣：布料檔位和布料圈數(shù)，布料檔位即溜槽與水平方向的傾角；

步驟2：處理高爐生產(chǎn)過程工藝數(shù)據(jù)中的爐料重量及化驗數(shù)據(jù)，包括缺失數(shù)據(jù)補齊和奇異數(shù)據(jù)校正；

步驟3：設(shè)定初始料面；

步驟4：構(gòu)造相同布料檔位下的新料面；

步驟4.1：根據(jù)料流閥開度信息和原料粒度，構(gòu)造爐料出料罐運動速度檢測模型；

步驟4.2：根據(jù)爐料出料罐運動速度、Y形管與水平方向的夾角、Y形管斜面長度構(gòu)造爐料出Y形管運動速度檢測模型；

步驟4.3：根據(jù)爐料出Y形管運動速度、Y形管與水平方向的夾角、溜槽與水平方向的傾角、中心喉管長度構(gòu)造爐料落入溜槽時的運動速度檢測模型；

步驟?4.4：將料流作為質(zhì)點，根據(jù)爐料落入溜槽時的運動速度、溜槽旋轉(zhuǎn)速度、溜槽與水平方向的傾角、溜槽有效長度、溜槽傾動距、構(gòu)造爐料出溜槽運動速度檢測模型；

步驟4.5：構(gòu)造分料流速度檢測模型：在相同布料檔位下將料流劃分為m股，各股料流出溜槽時水平速度和垂直速度不相同，各股料流與水平方向傾角相同且與溜槽與水平方向的傾角相等，根據(jù)溜槽有效長度、溜槽傾動距、溜槽與水平方向的傾角、溜槽固定點位置標高、爐喉平臺位置標高計算溜槽末端的坐標，根據(jù)每股料流間距、溜槽與水平方向的傾角以及溜槽末端的坐標計算第i股料流出溜槽的坐標，根據(jù)爐料出溜槽運動速度計算各股料流運動速度；

步驟4.6：根據(jù)爐料空區(qū)運動時間和各股料流運動速度構(gòu)造各股料流的空區(qū)運動軌跡模型；

步驟4.7：構(gòu)造新料面：將各股料流的空區(qū)運動軌跡與上次布料料面的交點作為當前料流的初始落點，根據(jù)每股料流的初始落點、內(nèi)堆角、外堆角及上次布料料面各個線段的斜率形成不同的堆，直到形成的堆所圍成的體積等于每股爐料實際撒落的體積，即得到新形成料面，完成該檔位下布料；

步驟?5：形成多檔位下新料面：在不同布料檔位下重復(fù)步驟4，形成多檔位下新料面，其中在進行檔位間切換時溜槽傾角每增加1°，兩檔位之間的過渡圈內(nèi)包含Q圈爐料體積，該過渡圈內(nèi)的體積占用下一檔位體積總值；

步驟?6：構(gòu)造下降料面：當爐料在爐喉區(qū)域時，垂直向下運動，運動距離等于爐料平移量；當爐料在爐身區(qū)域時，爐料沿爐身角方向運動，水平運動距離等于平移量水平分量，垂直運動距離等于平移量垂直分量；

在相同時間內(nèi)，在保證爐喉及爐身上半部每層爐料下降過程中體積不變的前提下，探尺對應(yīng)的料面點的位移與速度之比等于半徑方向上該料面上其余各點的位移與速度之比；

步驟7：計算料層分布信息并繪制料層分布圖像，從而進行高爐爐料分布實時預(yù)報，料層分布信息包括徑向礦焦比和料面特征信息；

步驟7.1：生成料面特征，包括料面漏斗寬度、料面平臺寬度和料面漏斗深度；

步驟7.2：生成徑向礦焦比：

步驟?8：根據(jù)高爐爐料分布實時預(yù)報的料層分布信息指導(dǎo)生產(chǎn)操作；

步驟8.1：根據(jù)生成的徑向礦焦比設(shè)定徑向礦焦比的上限、下限；

????步驟8.2：判斷徑向礦焦比是否超出設(shè)定的徑向礦焦比的上限、下限：若邊緣徑向礦焦比低于設(shè)定的徑向礦焦比的下限，則壓邊，即增加靠近高爐邊緣檔位的布料圈數(shù)；邊緣徑向礦焦比高于設(shè)定的徑向礦焦比的上限，則松邊，即減少靠近高爐邊緣檔位的布料圈數(shù)；漏斗徑向礦焦比低于設(shè)定的徑向礦焦比的下限，則抑制中心，即增加靠近高爐中心檔位的布料圈數(shù)；漏斗徑向礦焦比高于設(shè)定的徑向礦焦比的上限，則疏導(dǎo)中心，即減少靠近高爐中心檔位的布料圈數(shù)。