[發(fā)明專利]轉(zhuǎn)爐在線診斷節(jié)能降耗SADS系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011103694.3
• 申請(qǐng)日: 2020-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN112226570B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊靖輝;張朋剛;耿勝松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京罕華流體技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C21C5/28
• 分類號(hào): C21C5/28;C21C5/38;G06Q10/04;G06Q10/06;G06F17/11
• 代理公司: 沈陽亞泰專利商標(biāo)代理有限公司 21107
• 代理人: 王榮亮

1.一種轉(zhuǎn)爐在線診斷節(jié)能降耗SADS系統(tǒng)，其特征在于：建立該系統(tǒng)包括如下步驟：

步驟一、建立轉(zhuǎn)爐冶煉過程的信號(hào)關(guān)聯(lián)性模型，通過與轉(zhuǎn)爐冶煉過程中轉(zhuǎn)爐煤氣產(chǎn)生量相關(guān)的工藝信號(hào)及關(guān)聯(lián)算法，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐中轉(zhuǎn)爐煤氣回收量及回收熱值的增加；

轉(zhuǎn)爐煤氣理論發(fā)生量的計(jì)算公式為：

式中，V_L為噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量，單位：Nm³/t；α為空氣吸入系數(shù)；C_鐵水和C_鋼水分別為鐵水和鋼水中的含碳量；V_CO和V_CO2分別為轉(zhuǎn)爐煙氣中CO和CO₂的體積百分?jǐn)?shù)；

轉(zhuǎn)爐煤氣理論回收量的計(jì)算公式為：

V_L,0＝γV_L (2)

式中，V_L,0為噸鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收量，Nm³/t；γ為轉(zhuǎn)爐煤氣回收率；

步驟二、轉(zhuǎn)爐煤氣回收量的計(jì)算，根據(jù)轉(zhuǎn)爐煤氣動(dòng)態(tài)回收量計(jì)入轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的CO、CO₂、O₂的濃度信號(hào)，然后接入氧槍開關(guān)量信號(hào)，即可動(dòng)態(tài)計(jì)算轉(zhuǎn)爐煤氣的產(chǎn)生量和回收量；

轉(zhuǎn)爐煤氣動(dòng)態(tài)發(fā)生量與回收量；Q_β,LDGmax為煤氣噸鐵最大流量，該值等于式(1)中的V_L；

T_ch為轉(zhuǎn)爐的吹煉時(shí)間；T_ch,1、T_ch,2和T_ch,3分別為吹煉前期、吹煉中期和吹煉末期時(shí)間，T_ch＝T_ch,1+T_ch,2+T_ch,3；為煤氣回收條件中CO體積分?jǐn)?shù)下限；t_ch,0為開始吹氧時(shí)刻；為CO最大體積分?jǐn)?shù)；為CO的體積分?jǐn)?shù)；為O₂的體積分?jǐn)?shù)；為煤氣回收條件中O₂體積分?jǐn)?shù)上限；

轉(zhuǎn)爐煤氣動(dòng)態(tài)發(fā)生量為：

轉(zhuǎn)爐煤氣動(dòng)態(tài)回收量為：

步驟三、轉(zhuǎn)爐煤氣熱值的計(jì)算與判斷，對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣成分和占比的在線分析，在SADS系統(tǒng)中分別內(nèi)置CO、CO₂、H₂、N₂及O₂的百分比含量范圍，一旦某一項(xiàng)指標(biāo)在轉(zhuǎn)爐冶煉的某一個(gè)階段明顯超標(biāo)時(shí)，SADS系統(tǒng)會(huì)提示報(bào)警信號(hào)，并給出轉(zhuǎn)爐煤氣對(duì)應(yīng)成分的明顯變化；并且，SADS系統(tǒng)中還內(nèi)置轉(zhuǎn)爐煤氣的熱值范圍，一旦轉(zhuǎn)爐煤氣的熱值明顯超出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提示報(bào)警信號(hào)；

工業(yè)氣體燃料通用的濕成分如公式(5)所示：

工業(yè)氣體燃料通用的熱值計(jì)算如公式(6)所示：

H為每一種氣體成分對(duì)應(yīng)的低位發(fā)熱量；對(duì)于轉(zhuǎn)爐煤氣，其成分為CO、CO₂、H₂、N₂及O₂，可燃?xì)獬煞譃镃O、H₂，其它為不可燃?xì)怏w，所以成分可通過在SADS系統(tǒng)接入CO及H₂的濃度分析儀信號(hào)即可；且CO及H₂的低位發(fā)熱量可通過內(nèi)置在SADS系統(tǒng)中的單一氣體庫中調(diào)用；并且，由于在整個(gè)轉(zhuǎn)爐冶煉過程中，CO、H₂的濃度是實(shí)時(shí)變化的，經(jīng)過SADS系統(tǒng)計(jì)算得到的熱值也是在時(shí)刻變化的，SADS系統(tǒng)中的熱值在冶煉對(duì)應(yīng)的階段出現(xiàn)明顯波動(dòng)，可作為生產(chǎn)工藝出現(xiàn)異常情況的一種判斷依據(jù)；

步驟四、針對(duì)轉(zhuǎn)爐煉鋼的間歇式煉鋼過程，利用基于時(shí)間相位差的轉(zhuǎn)爐煤氣熱值計(jì)算方法，對(duì)轉(zhuǎn)爐煤氣的產(chǎn)生和回收的間歇式過程中的轉(zhuǎn)爐煤氣熱值進(jìn)行計(jì)算；

基于時(shí)間相位差的轉(zhuǎn)爐煤氣熱值計(jì)算方法，轉(zhuǎn)爐煤氣熱值的計(jì)算周期始于轉(zhuǎn)爐煤氣達(dá)到要求并開始回收，終于轉(zhuǎn)爐煤氣回收結(jié)束，全過程中轉(zhuǎn)爐煤氣必須符合鋼廠規(guī)定的濃度標(biāo)準(zhǔn)，且計(jì)算過程以秒為單位進(jìn)行；同時(shí)，由于轉(zhuǎn)爐煤氣中可燃成分以CO為主，H₂含量幾乎可以忽略，因此在熱值計(jì)算中可對(duì)公式(6)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，則在每秒的轉(zhuǎn)爐煤氣熱值計(jì)算公式如下所示：

每一爐冶煉過程的平均熱值周期在SADS系統(tǒng)中內(nèi)置了時(shí)間統(tǒng)計(jì)，此處以t代表每一爐的冶煉時(shí)間，單位為秒，則每一爐冶煉中轉(zhuǎn)爐煤氣的平均熱值計(jì)算公式可表示如下：

式中，—由CO濃度計(jì)測(cè)量得到的每秒CO的濃度；

H_CO—CO的低位發(fā)熱量，可從SADS內(nèi)置的氣體庫中調(diào)用；

t—每一爐冶煉過程的平均熱值周期，單位為秒；

SADS系統(tǒng)會(huì)對(duì)每一爐回收的轉(zhuǎn)爐煤氣累積熱量進(jìn)行計(jì)算并顯示；累積熱量對(duì)應(yīng)的計(jì)算方法如公式(9)所示：

式中，Q_{LDG累積-爐次}—對(duì)應(yīng)爐次的轉(zhuǎn)爐煤氣回收的累積熱量；

H_LDG/Si—對(duì)應(yīng)爐次下對(duì)應(yīng)瞬態(tài)時(shí)間的轉(zhuǎn)爐煤氣熱值；

—對(duì)應(yīng)爐次下對(duì)應(yīng)瞬態(tài)時(shí)間的轉(zhuǎn)爐煤氣表計(jì)流量值；

SADS系統(tǒng)中通過時(shí)間相位差的數(shù)學(xué)處理，將時(shí)間統(tǒng)一進(jìn)行冶煉過程的回收時(shí)間和開始時(shí)間差的平移；

步驟五、基于機(jī)器學(xué)習(xí)的最優(yōu)化工藝比對(duì)，SADS系統(tǒng)除了對(duì)每一爐次的轉(zhuǎn)爐煤氣回收量、熱值及熱量進(jìn)行計(jì)算外，還會(huì)對(duì)最近幾爐次的轉(zhuǎn)爐煤氣回收量、爐次對(duì)應(yīng)的平均煤氣熱值、爐次對(duì)應(yīng)的累積煤氣熱量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以確保數(shù)據(jù)來源的有效性；

步驟六、機(jī)器學(xué)習(xí)的規(guī)則制定，為最優(yōu)爐次的工藝優(yōu)化做定義，即：

(1)最優(yōu)爐次必須回收的熱量最多；

(2)在同等平均熱值下，最優(yōu)爐次必須回收的轉(zhuǎn)爐煤氣量最大；

(3)在同等回收量下，回收的轉(zhuǎn)爐煤氣平均熱值最高；

步驟七、最優(yōu)化規(guī)則指標(biāo)的算法，包括回收累積熱量最大化比對(duì)算法、回收平均熱值最高比對(duì)算法、轉(zhuǎn)爐煤氣回收量最大比對(duì)算法，以及基于歷史數(shù)據(jù)的機(jī)器學(xué)習(xí)剔除改進(jìn)規(guī)則；

步驟八、異常數(shù)據(jù)的監(jiān)控報(bào)警，對(duì)計(jì)量?jī)x表工作狀態(tài)、轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)狀態(tài)，以及當(dāng)前爐次的煤氣回收量和當(dāng)前爐次的煤氣熱值，進(jìn)行實(shí)時(shí)在線的診斷分析；并且，根據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉過程中的轉(zhuǎn)爐煤氣回收量、轉(zhuǎn)爐煤氣每爐次的平均熱值和轉(zhuǎn)爐煤氣每爐次累積回收熱量的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性計(jì)算，以及機(jī)器學(xué)習(xí)比對(duì)，分析出最優(yōu)爐次對(duì)應(yīng)的參數(shù)；

步驟九、節(jié)能降耗的控制措施，通過讀取最優(yōu)爐次的氧槍下行高度及對(duì)應(yīng)每段時(shí)間的吹氧量來實(shí)現(xiàn)氧槍的操作過程；同時(shí)，氧量的供給在整個(gè)轉(zhuǎn)爐冶煉過程中一般保持不變，因此在最優(yōu)爐次的記錄中保持氧量的記錄、并提供給SADS系統(tǒng)即可；轉(zhuǎn)爐煤氣回收的過程主要是對(duì)CO、O₂的監(jiān)測(cè)過程，一旦CO及O₂的濃度達(dá)標(biāo)，則轉(zhuǎn)爐頂上的煙罩會(huì)下降，開始合格轉(zhuǎn)爐煤氣的回收；SADS系統(tǒng)對(duì)最優(yōu)爐次的CO、O₂濃度指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后通過將該指標(biāo)傳遞給當(dāng)前爐次的回收過程的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煤氣回收的最大化。