本發(fā)明屬于轉(zhuǎn)爐煉鋼煤氣回收技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于復(fù)吹轉(zhuǎn)爐熔池特征的煙道風(fēng)機(jī)聯(lián)動煤氣回收方法，通過對轉(zhuǎn)爐設(shè)備工藝參數(shù)下的熔池脫碳速率的在線預(yù)測，估算轉(zhuǎn)爐吹煉全過程的瞬時煙氣發(fā)生量、煙氣量變化規(guī)律，結(jié)合煙氣管道長度、煙氣流速及阻力等因素導(dǎo)致的轉(zhuǎn)爐爐口壓力變化的滯后現(xiàn)象，并指導(dǎo)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)抽風(fēng)量，使得轉(zhuǎn)爐爐口處始終處于合理的微正壓控制精度，防止?fàn)t口大量吸入空氣或抽力不足導(dǎo)致的煙氣外溢，確保煙道內(nèi)煙氣空氣燃燒系數(shù)趨近零，提高煤氣的回收量和熱值。
背景技術(shù)：
復(fù)吹轉(zhuǎn)爐煉鋼過程與煤氣回收是相互協(xié)同的高溫多相的冶金過程。受熔池運(yùn)動、元素濃度的影響脫碳速率呈現(xiàn)“低-高-低”的非線性變化特點(diǎn)，低脫碳速率期的過剩氧氣、抽入空氣與爐氣中co反應(yīng)降低了煤氣回收量和熱值。現(xiàn)有技術(shù)對轉(zhuǎn)爐熔池碳含量的預(yù)報多為靜態(tài)模型或終點(diǎn)預(yù)報，以爐口安裝壓差計(jì)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐空氣抽入量的控制。在正常生產(chǎn)條件下，很多轉(zhuǎn)爐煙道風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速多為恒速并未與熔池脫碳速率和煙氣發(fā)生量動態(tài)匹配，難以實(shí)現(xiàn)煤氣回收量和熱值的提高。
中國專利《一種轉(zhuǎn)爐煤氣回收的方法》(申請?zhí)?2154179.5)公開了一種轉(zhuǎn)爐煤氣回收的方法，其解決采取引風(fēng)機(jī)恒速或爐口采用微負(fù)壓控制的方式使煙氣燃燒過剩系數(shù)α未得到有效控制，使煤氣中的co氣體燃燒后體積成倍增大、煙塵氧化后粒度細(xì)微較難凈化，所回收的煤氣單位發(fā)熱值低，回收量少等問題。技術(shù)措施為：當(dāng)開始對轉(zhuǎn)爐進(jìn)行吹氧冶煉時，首先將裙罩與轉(zhuǎn)爐爐口進(jìn)行密閉接觸，并同時控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速的78～82％范圍內(nèi)運(yùn)行，在此轉(zhuǎn)速下運(yùn)行1.5～2.5分鐘；然后提升風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速到額定值，即到達(dá)最大轉(zhuǎn)速:在轉(zhuǎn)爐吹氧結(jié)束前1.5～2.5分鐘時，降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速到額定轉(zhuǎn)速的78～82％范圍內(nèi)運(yùn)行，同時將裙罩提升到最高點(diǎn)；吹氧結(jié)束后，進(jìn)一步降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速到額定轉(zhuǎn)速的58～62％內(nèi)運(yùn)行。
中國專利《一種連續(xù)預(yù)測轉(zhuǎn)爐熔池碳含量的方法》(申請?zhí)?00910010672.x)公開了一種連續(xù)預(yù)測轉(zhuǎn)爐熔池碳含量的方法，主要包括數(shù)據(jù)采集、原料控制、操作控制、工藝過程；數(shù)據(jù)采集中利用爐氣流量計(jì)對爐氣流量進(jìn)行檢測，所有檢測信息通過數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)傳輸至計(jì)算機(jī)，經(jīng)以下兩個數(shù)學(xué)模型w(c)＝0.1×(∑cori-∑cde)/wm(1)，
中國專利《一種轉(zhuǎn)爐冶煉在線預(yù)測高碳鋼碳含量方法》(申請?zhí)?01310399078.0)公開了一種基于爐氣分析技術(shù)的動態(tài)控制模型，可實(shí)時得到熔池中高碳環(huán)境下快速脫碳期碳含量的信息，可做到高碳鋼吹煉一次拉碳90％以上的命中率，大幅度地降低補(bǔ)吹率。
以上轉(zhuǎn)爐熔池碳含量預(yù)測及煤氣回收的技術(shù)特征均未實(shí)現(xiàn)煙道風(fēng)機(jī)抽風(fēng)量與爐內(nèi)反應(yīng)同步聯(lián)動，尤其是其熔池碳含量的預(yù)測是基于爐氣參數(shù)而前推，屬于因果錯位。本發(fā)明旨在提出一種基于復(fù)吹轉(zhuǎn)爐熔池特征的煙道風(fēng)機(jī)聯(lián)動煤氣回收方法，提高煤氣回收的量和熱值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于提供一種基于復(fù)吹轉(zhuǎn)爐熔池特征的煙道風(fēng)機(jī)聯(lián)動煤氣回收方法，在轉(zhuǎn)爐正常吹煉過程中，采集吹煉參數(shù)與實(shí)測數(shù)據(jù)，建立熔池運(yùn)動特征與脫碳速率、煙氣發(fā)生量的關(guān)系，結(jié)合煙道系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)特性聯(lián)動匹配，在冶煉全程精準(zhǔn)控制轉(zhuǎn)爐爐口微正壓，減少轉(zhuǎn)爐爐口空氣抽入量，降低煙氣空氣燃燒系數(shù)，提高煤氣回收量和熱值。
本發(fā)明的工藝步驟如下：
(1)收集復(fù)吹轉(zhuǎn)爐設(shè)備參數(shù)、工藝參數(shù)、原輔料參數(shù)建立多參數(shù)耦合數(shù)據(jù)庫a；
(2)利用流體模擬軟件模擬建立多參數(shù)耦合數(shù)據(jù)庫a內(nèi)不同參數(shù)耦合吹煉時的熔池動態(tài)特征指數(shù)b，形成熔池動態(tài)特征指數(shù)集c；
(3)對上述不同熔池動態(tài)特征指數(shù)b的吹煉時段的熔池碳含量d進(jìn)行測定，并計(jì)算得到熔池脫碳速率e；
(4)構(gòu)建熔池脫碳速率e與“熔池碳含量d-熔池動態(tài)特征指數(shù)b”的匹配關(guān)系數(shù)學(xué)模型f；
(5)基于匹配關(guān)系數(shù)學(xué)模型f，采用計(jì)算機(jī)編程g預(yù)測熔池脫碳速率h動態(tài)變化；
(6)根據(jù)預(yù)測的動態(tài)變化的脫碳速率h計(jì)算煙氣瞬時發(fā)生量i及全程煙氣變化規(guī)律j；
(7)進(jìn)而煤氣回收系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速k聯(lián)動匹配全程煙氣變化規(guī)律j，以轉(zhuǎn)爐吹煉全過程煙氣空氣燃燒系數(shù)趨近零為目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時控制。
所述的多參數(shù)耦合操作數(shù)據(jù)庫a，其包含的設(shè)備參數(shù)為轉(zhuǎn)爐不同爐役階段的熔池三維結(jié)構(gòu)，氧槍槍頭尺寸、馬赫數(shù)、孔數(shù)，底吹槍位置；工藝參數(shù)為冶煉過程中同一時間段內(nèi)對應(yīng)的氧槍壓力、流量、槍位，底槍的布置位置與流量；原輔料參數(shù)為轉(zhuǎn)爐加入的鐵水質(zhì)量與成分、生鐵質(zhì)量與成分、廢鋼質(zhì)量與成分，加入的煅燒石灰、石灰石、輕燒白云石、生白云石、化渣劑、鋁礬土、礦石造渣料的量及成分。
所述的熔池動態(tài)特征指數(shù)集c，由熔池動態(tài)特征指數(shù)b組成，指在轉(zhuǎn)爐多參數(shù)耦合復(fù)吹下的熔池所體現(xiàn)的動態(tài)特征情況，熔池特征指數(shù)b應(yīng)該為一個無量綱值，與熔池的湍動能、平均流速、鋼渣界面面積、沖擊凹坑、沖擊面積等參數(shù)有關(guān)。
所述的熔池脫碳速率e，是基于熔池動態(tài)特征指數(shù)b和對應(yīng)的熔池碳含量d(波動范圍為0.01％～0.50％)條件下通過實(shí)測數(shù)據(jù)計(jì)算得到，為匹配關(guān)系數(shù)學(xué)模型f提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，當(dāng)匹配關(guān)系數(shù)學(xué)模型f預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)到80％以上時可以減少實(shí)測次數(shù)。
所述的匹配關(guān)系數(shù)學(xué)模型f，指通過實(shí)測與模擬方法建立熔池脫碳速率與熔池動態(tài)特征指數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，通過多參數(shù)耦合數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對脫碳速率的預(yù)測，并在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用過程中抽檢熔池成分對預(yù)測精度進(jìn)行優(yōu)化修正。
所述的計(jì)算機(jī)編程g，是將熔池脫碳速率e與熔池動態(tài)特征指數(shù)b的匹配關(guān)系數(shù)學(xué)模型f用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動化，功能包含轉(zhuǎn)爐設(shè)備工藝參數(shù)自動采集模塊、多參數(shù)耦合數(shù)據(jù)庫模塊、熔池動態(tài)指數(shù)集模塊、數(shù)學(xué)模型分析模塊、熔池碳含量/脫碳速率預(yù)測模塊、瞬時煙氣計(jì)算模塊、煤氣回收信息模塊；
所述的熔池脫碳速率h，是指通過匹配關(guān)系數(shù)學(xué)模型f預(yù)測得到的數(shù)值，與實(shí)測碳含量計(jì)算得到的熔池脫碳速率e不同；
所述的全程煙氣變化規(guī)律j，是由預(yù)測的熔池脫碳速率h計(jì)算得到多個煙氣瞬時發(fā)生量i數(shù)值組成，通過瞬時脫碳速率h的預(yù)測值計(jì)算理論煙氣量i，并基于該專利方法的實(shí)際工業(yè)應(yīng)用情況進(jìn)行修正；
所述的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速k，結(jié)合轉(zhuǎn)爐爐口須保持微正壓的控制精度、煙道管路中煤氣流動速度、阻力損失以及因煙道管路長度造成的滯后現(xiàn)象，通過控制轉(zhuǎn)爐煙道的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速k實(shí)現(xiàn)抽風(fēng)量的無級調(diào)節(jié)，使轉(zhuǎn)爐吹煉全過程爐口處因風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動引發(fā)的抽風(fēng)量與計(jì)算轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)的煙氣瞬時發(fā)生量i相同或接近。
具體實(shí)施方式
以下通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
對120噸復(fù)吹轉(zhuǎn)爐設(shè)備參數(shù)、工藝操作參數(shù)、原輔料參數(shù)進(jìn)行采集編入industrialsql語言(編程語言不限)編寫的多參數(shù)耦合數(shù)據(jù)庫，并對整個爐役期內(nèi)每個抽檢爐次吹煉0min，3min，5min，9min，終點(diǎn)的五個熔池碳含量進(jìn)行取樣檢測并編入多參數(shù)耦合數(shù)據(jù)庫。用激光爐襯測厚系統(tǒng)對轉(zhuǎn)爐熔池在爐役前期1～3000爐、中期3001～6000爐、后期6001～爐役完畢的熔池爐襯進(jìn)行測量，得到三個時期爐襯平均尺寸(可以分更多階段)，采用fluent流體模擬軟件對不同時期爐襯進(jìn)行三維建模并對不同頂?shù)讌?shù)耦合噴吹及熔池三維結(jié)構(gòu)下的熔池運(yùn)動狀態(tài)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析得到不同頂?shù)遵詈蠌?fù)吹下的熔池運(yùn)動特征指數(shù)集，建立數(shù)學(xué)模型將熔池運(yùn)動特征指數(shù)集各指數(shù)與實(shí)測熔池碳含量/脫碳速率匹配。
轉(zhuǎn)爐吹煉時，將煙罩降低到最低處，根據(jù)入爐原輔料參數(shù)、采用的工藝參數(shù)，在關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫中根據(jù)實(shí)際采集的不同頂?shù)遵詈蠂姶祬?shù)配對熔池運(yùn)動特征指數(shù)，根據(jù)計(jì)算機(jī)編程的數(shù)學(xué)模型計(jì)算得到瞬時脫碳速率，運(yùn)用冶金原理計(jì)算得到對應(yīng)的瞬時煙氣發(fā)生量，將轉(zhuǎn)爐煤氣回收煙道風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)頻信號與計(jì)算的煙氣瞬時發(fā)生量匹配，保持轉(zhuǎn)爐吹煉全過程爐口微正壓操作。
在實(shí)際應(yīng)用中通過不斷優(yōu)化數(shù)據(jù)庫、數(shù)學(xué)模型等提高風(fēng)機(jī)匹配精確度，實(shí)現(xiàn)最大化高煤氣回收量和熱值。
以上所述的實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，不能僅以本實(shí)施例來限定本發(fā)明的專利范圍，即凡本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍落在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。