[發明專利]一種陽極爐能效實時評估方法及系統

有效

• 申請號: 202010545601.6
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111798103B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 闕錦龍;姚俊峰
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/04
• 代理公司: 北京金咨知識產權代理有限公司 11612
• 代理人: 嚴業福

本發明提供一種陽極爐能效評估方法及系統，該方法包括：采集統計期內陽極爐單位產品天然氣消耗量、陽極爐單位產品氧氣消耗量、陽極爐單位產品氮氣消耗量、陽極爐單位產品壓縮空氣消耗量、陽極爐單位產品電能消耗量、陽極爐單位產品綜合能耗六個指標對陽極爐進行優化及評價。本發明可以實現陽極爐能效的綜合性評價。

技術領域

本申請涉及工業技術領域，尤其涉及一種陽極爐能效實時評估方法及系統。

背景技術

陽極爐是銅冶煉過程中重要設備，也是重點耗能設備。陽極爐的燃料和還原劑均采用天然氣，氧化劑為壓縮空氣，并在爐底增加使用氮氣的透氣磚攪拌系統。陽極爐粗銅吹煉的本質是通過氧化反應去除銅中的雜質，并產出期望品位的粗銅產品，粗銅和冷銅將輸入陽極爐，在陽極爐內反應后，將輸出精煉銅液，同時伴隨產生爐渣、煙氣和粉塵，這就要求在不同的原料、不同給料量的情況下，給定合適的氧化反應所需的氧氣量。但是，在銅冶煉生產過程中，爐內的物理化學過程十分復雜，在大規模工業生產條件下依靠人工經驗是不可能達到預期效果的。因此需要研究一種能效實時評估模型，用數學方法描述爐內的各種能源消耗，用于在不同工藝條件下計算出最佳工藝參數，以達到產品質量平穩、減少能源消耗、延長爐體壽命的目的。

陽極爐在工作過程中有較大的消耗，目前還沒有針對陽極爐能效的科學的評估方法。如何對陽極爐的能效進行更好、更全面的評價，為陽極爐的改進提供參考依據，是目前本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，本發明的目的是提供一種陽極爐能效實時評估方法及系統，實現對陽極爐能效的綜合性評價。以幫助陽極爐降低能耗，并找出電、天然氣、氧氣、電能、氮氣和壓縮空氣的最佳組合。

第一方面，本申請實施例提供了一種陽極爐能效實時評估方法，其特征在于，該方法包括：1.一種陽極爐能效實時評估方法，其特征在于，該方法包括：

步驟1：采集統計期內陽極爐運行數據；

具體采集統計期內陽極爐的消耗數據，消耗數據包括電、天然氣、氧氣、電能、氮氣和壓縮空氣，統計期內以Δt為時間單位，k為時間單位的個數，讀取數值方式包括DCS在線讀取值、人工設定值、人工每爐期的輸入值，其中，DCS在線讀取值為瞬時量，采樣周期為1分鐘，整分時刻采集，人工每爐期的輸入值針對陽極爐間歇式生產的特點，對每個爐期進行熱平衡計算時，根據當天的報表，輸入相應爐期需要的值來進行熱效率的計算；步驟2：構建陽極爐能效評價指標模型：

2.1、計算統計期內陽極爐消耗天然氣量Q_{AR_AF1_mathane}：

其中t₁為統計期初始時刻，t₂為統計期結束時刻，k為時間單位的編號，N為統計期包含的時間單位，q_{AR_AF1_methane1}(k·△t)為k·△t時刻還原用天然氣流量，單位為Nm³/h，

q_{AR_AF1_methane2}(k·△t)為k·△t時刻燃燒用天然氣流量，單位為Nm³/h，t_{AR_AF1_start}為統計期初始時刻；t_{AR_AF1_end}為統計期結束時刻，在當前的采樣周期設置條件下，t_{AR_AF1_start}-t_{AR_AF1_end}為陽極爐一個爐期；

2.2、計算統計期內陽極爐消耗氧氣量QAR_AF1_Q2:

其中，為陽極爐J管氧氣流量，單位為Nm3/h，為陽極爐L管氧氣流量，單位為Nm3/h，陽極爐通過J管和L管輸入氧氣；

2.3、計算統計期內陽極爐消耗氮氣量QAR_AF1_N2: