[發(fā)明專利]非停爐高爐焦炭粒度降解在線監(jiān)測及評價方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211258177.2
• 申請日: 2022-10-14
• 公開（公告）號: CN115326657B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設計）人: 周東東;徐科
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N15/02
• 分類號: G01N15/02;G06V20/64;G06N3/04;G06V10/26;G06V10/44;G06V10/766;G06V10/80;G06V10/82
• 代理公司: 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 岳野

本發(fā)明涉及高爐生產(chǎn)檢測技術(shù)領域，提供了一種基于機器視覺的非停爐高爐爐內(nèi)焦炭粒度降解在線智能監(jiān)測及評價方法和系統(tǒng)。所述方法包括S1獲取入爐前焦炭圖像，識別焦炭的三維尺寸，得到第一粒徑分布；S2獲取高爐風口回旋區(qū)焦炭圖像，識別焦炭的二維尺寸，得到第二粒徑分布；S3回歸分析確定冶煉參數(shù)與第一粒徑分布、第二粒徑分布之間的關聯(lián)關系；S4評價不同類型的焦炭在不同高爐冶煉參數(shù)下粒度的降解等級。本發(fā)明能夠?qū)崟r綜合分析高爐冶煉參數(shù)確定的冶煉周期、爐頂焦炭粒度、風口回旋區(qū)焦炭粒度之間的關聯(lián)關系，實現(xiàn)對焦炭在高爐爐內(nèi)一個冶煉周期內(nèi)粒度降解的跟蹤，并評價不同類型的焦炭在不同高爐冶煉參數(shù)下粒度的降解等級。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及高爐生產(chǎn)檢測技術(shù)領域，特別涉及一種非停爐高爐焦炭粒度降解在線監(jiān)測及評價方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來，我國生鐵產(chǎn)量為8億噸左右，按照往年大高爐平均焦比（含小塊焦炭焦比）360.80 kg/t計算，每年共需消耗2.91億噸焦炭。如此大量的焦炭消耗對我國優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源及環(huán)境承載能力造成了嚴峻的挑戰(zhàn)，也增加了煉鐵過程精細化控制的難度，煉鐵界常用“七分原料、三分操作”來比喻原燃料對高爐冶煉的重要作用。焦炭作為高爐冶煉不可或缺的重要燃料，是軟熔帶以下區(qū)域唯一的固態(tài)原料，其質(zhì)量直接關系到高爐的節(jié)能減排、穩(wěn)定順行和高效低耗等。

焦炭的粒度分布是料柱、焦炭床層滲透性及透氣性的決定因素之一，高溫下焦炭粒度對高爐透氣透液性、鐵水質(zhì)量、爐缸工作狀態(tài)、煤氣流分布、渣鐵排放、燃料比及穩(wěn)定順行有極大的影響。在高爐內(nèi)高溫-高壓-強氣流的多元復雜體系下，多種物相引起的機械磨損、溶損等反應導致高爐內(nèi)焦炭粒度演變過程復雜，迄今尚不清楚焦炭粒度在整個冶煉周期內(nèi)的降解機理及其對熱態(tài)焦炭質(zhì)量的影響機制。

解析焦炭在高爐內(nèi)的裂化程度并對不同類型焦炭在不同冶煉條件下的粒度降解程度進行評價，不僅對調(diào)控焦炭劣化效應、高爐下部焦炭與灰分、熔渣和鐵液的反應至關重要，還能以此為依據(jù)對高溫焦炭質(zhì)量及料柱透氣性進行科學評價，一方面可指導合理優(yōu)化配煤及選用高爐焦炭，為提高資源及環(huán)境要素承載能力、降低煉鐵系統(tǒng)碳素消耗奠定理論和技術(shù)基礎；另一方面可指導高爐上下部調(diào)劑操作，保證高爐穩(wěn)定順行，為煉鐵行業(yè)節(jié)能降耗提供新思路，具有很強的現(xiàn)實意義。

目前國內(nèi)外對焦炭粒度檢測主要集中在入爐前的高爐爐頂主皮帶入爐焦炭和風口區(qū)域風口焦炭兩個位置。由于高爐入爐焦炭輸送主皮帶運動速度快、灰塵較多、光照不均勻等特點，高爐爐頂入爐焦炭粒度檢測通常采用非接觸的機器視覺測量方法。ZhangZhongping、李鴻儒、梁棟華等通過對獲取的圖像進行邊緣檢測及分割，獲得球團礦、焦炭等原燃料的二維粒度分布。上述方法只能檢測到焦炭二維尺寸，無法檢測出三維高度，不能代表真實焦炭的粒徑分布。焦炭在高爐主輸送帶上是堆積的，呈現(xiàn)在圖像中為焦炭之間存在粘連現(xiàn)象，即各個顆粒之間存在重疊的區(qū)域，公開發(fā)表的文獻中高爐焦炭粒度檢測未考慮粘連現(xiàn)象對其的影響。

目前不論學術(shù)界還是產(chǎn)業(yè)界均未能較好的實現(xiàn)高爐非停爐狀態(tài)下的焦炭粒度降解在線監(jiān)測及評價。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種非停爐高爐焦炭粒度降解在線監(jiān)測及評價方法和系統(tǒng)。本發(fā)明將機器視覺、深度學習與線結(jié)構(gòu)光法相結(jié)合，實現(xiàn)高爐爐內(nèi)焦炭粒度降解在線智能監(jiān)測及評價。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明提供了一種非停爐高爐焦炭粒度降解在線監(jiān)測及評價方法，包括：

S1、在非停爐狀態(tài)下獲取入爐前焦炭的二維和三維圖像，識別焦炭的三維尺寸，得到入爐前焦炭的第一粒徑分布；

S2、在非停爐狀態(tài)下獲取高爐風口回旋區(qū)焦炭的二維圖像，根據(jù)焦炭的運行軌跡分離出來自于爐體上部的焦炭，并識別焦炭的二維尺寸，得到風口回旋區(qū)的來自于爐體上部的焦炭的第二粒徑分布；