專利名稱：有效風量確定方法及系統的制作方法
有效風量確定方法及系統技術領域
本申請涉及燒結工藝技術領域，特別是涉及一種有效風量確定方法。
背景技術：
隨著現代工業的迅速發展，鋼鐵生產規模越來越大，能源消耗也越來越多，節能環 保指標越來越成為鋼鐵生產過程的重要考察因素。在鋼鐵生產中，含鐵原料礦石進入高爐 冶煉之前需要經過燒結系統處理，也就是，將各種粉狀含鐵原料，配入適量的燃料和熔劑， 加入適量的水，經混合和造球后，布放在燒結臺車上焙燒，使其發生一系列物理化學變化， 形成容易冶煉的燒結礦，這一過程稱之為燒結。
主抽風機是燒結廠內最大的電能消耗設備，現有的主抽風機通常按照最大生產量 設計，而實際生產過程中，通常不需要其長時間在最大生產產量的條件下滿負荷運行。在燒 結過程中，物料發生物理化學反應消耗的風量只是主抽風機所產生風量的一部分，沒有與 物料發生物理化學反應的無效風量是主抽風機所產生風量的另一部分。無效風量不僅使主 抽風機能耗增加，而且還會將物料燒結過程中燃料產生的熱量帶走，造成能量的浪費。
近年來，變頻節能技術已經應用到燒結系統的主抽風機控制中，但在工藝設計時， 設計師會根據經驗設定一個單位物料所需的風量值，依據該值來確定主抽風機的風量。該 風量值是一個估算值，由于無法或難以實時檢測到實際參與物料物理化學反應所需空氣量 的大小因素，主抽系統無法根據實際需要調節風機，所以正常生產時由于主抽風量能力偏 大需依靠關閉主抽風門或加大燒結速度來組織生產，而關閉主抽風門事實上是增加系統阻 力而增大了能耗，而加快燒結速度事實上增加了無效風量同時也浪費了電能和熱能。發明內容
有鑒于此，本申請實施例提供一種有效風量確定方法，以實現準確確定單位物料 的有效風量。
為了實現上述目的，本申請實施例提供的技術方案如下
—種有效風量確定方法，包括
檢測大煙道風量和大煙道煙氣成分；
根據檢測得到的煙氣成分計算大煙道有效風率；
計算大煙道有效風量，所述大煙道有效風量等于所述大煙道風量乘于大煙道有效 風率；
根據所述大煙道有效風量確定單位物料的有效風量。
本申請還提供一種有效風量確定系統，包括
風量檢測單元，用于檢測大煙道風量；
煙氣成分檢測單元，用于檢測大煙道煙氣成分；
有效風率計算單元，用于根據檢測得到的煙氣成分計算大煙道有效風率；
有效風量計算單元，用于計算大煙道有效風量，所述大煙道有效風量等于大煙道風量乘上大煙道有效風率；
確定單元，用于根據所述大煙道有效風量確定單位物料的有效風量。
由以上技術方案可見，本申請實施例提供的該風量確定方法，對于特定配比的物 料，在物料焙燒過程中，通過檢測焙燒時大煙道風量以及大煙道煙氣成分，可以確定臺車上 物料焙燒時大煙道有效風量，即臺車上物料焙燒時對應的有效風量，然后根據已知臺車參 數和料層參數，可以確定單位物料的有效風量。
該方法利用物料焙燒過程中實際檢測得到的大煙道風量和大煙道煙氣成分，通過 計算得到單位物料的有效風量，與現有的估算值相比，確定得到的單位物料的有效風量較 為準確，進而當利用該單位物料的有效風量去設定主抽風機的頻率時，可以有效節約電能。


為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下， 還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為實施例一提供的有效風量確定方法的流程圖2為實施例一提供的燒結機臺車的局部結構示意圖3為實施例二提供的有效風量確定方法的流程圖4為實施例二提供的一種有效風量確定方法的流程圖5為實施例二提供的另一種有效風量確定方法的流程圖6為實施例四提供的有效風量確定系統的結構不意圖7為實施例五提供的有效風量確定系統的結構不意圖8為實施例TK提供的一種有效風量確定系統的結構不意圖9為實施例TK提供的另一種有效風量確定系統的結構不意圖；具體實施方式
為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實 施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通 技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護 的范圍。
實施例一
圖1為實施例一提供的有效風量確定方法的流程圖。
本實施例中，直接在大煙道內設置風量檢測裝置，利用風量檢測裝置來檢測大煙 道風量。如圖2所示，圖中，I為臺車，2為大煙道，3為風箱，4為風量檢測裝置，風量檢測裝 置4設置在大煙道2內。
如圖1所示，首先在步驟SlOl :檢測大煙道風量。接著在步驟S102 :檢測大煙道煙 氣成分。
在物料層燒結過程中，不會將主抽風機產生的風量中的氧氣完全消耗掉，而是僅僅有一部分氧氣參與燒結反應，所以，通過煙氣成分可以了解燒結過程中物料消耗的氧氣情況。在本實施例中，檢測大煙道煙氣成分，主要檢測單位體積煙氣中02、CO、CO2, N2, NO、NO2的含量。
如圖2所示，煙氣分析儀5設置在大煙道2內，用于檢測單位體積煙氣中02、CO、 CO2, N2, NO, NO2 的含量。
S103 :根據檢測得到的煙氣成分計算大煙道有效風率。
由于空氣進入燒結反應過程中，氧氣需參與鐵礦石固相反應及焦炭燃燒等反應， 因此進氣中的氧經燒結過程后，其在煙氣中氧氣的量會發生變化；由于氮不參與鐵礦石的固相反應，所以氮經過燒結過程后以NO、N02、N2的形式存在，在煙氣中可準確測量。
根據物質不變定律，空氣中氮氣和氧氣的含量穩定，這樣根據煙氣中氮氣量和被氧化的氮氣量，就可以計算得到進入到大煙道內的氮氣和氧氣的量，同時根據測得的煙氣中剩余氧氣量，利用公式(I)可準確計算得到參與反應氧氣量。
空氣中氧氣量—煙氣中剩余氧氣量+參與反應氧氣量空氣中氮氣量煙氣中氮氣量+被氧化氮氣量(I)
其中
空氣中氧氣量/空氣中氮氣量為一個常數；被氧化氮氣量可以通過煙氣分析儀中檢測得的NO、NO2量計算得到；煙氣中氮氣量也可以通過煙氣分析儀中檢測得到的N2量計算得到。
因此，可以計算得到參與反應氧氣量。
當計算得到參與反應氧氣量后，利用公式(2)，可以計算得到大煙道有效風率K。
K=_參與反應氧氣量_,,00%參與反應氧氣量+煙氣中剩余氧氣貸 (2)
其中K為大煙道有效風率，煙氣中剩余氧氣量可以通過煙氣分析儀中檢測得到的O2量計算得到。
S104 :計算大煙道有效風量。
對于大煙道來說，風量等于有效風量除以有效風率，所以根據公式(3)，即可計算大煙道有效風量Qwa。
Q補大麵*K (3)
其中，為大煙道風量，Qwa為大煙道有效風量，單位為m3/min。
由于大煙道風量等于所有風箱的風量之和，所以大煙道風量 就是當前燒結機臺車上物料焙燒所需的風量，而大煙道有效風量Qwa就是當前燒結機臺車上物料焙燒的有效風量。
S105 :確定單位物料的有效風量。
由于上述步驟S104中已經確定，當前燒結機臺車上物料焙燒的有效風量Qwa，那么根據實際需要，就可以確定單位物料的有效風量。單位物料的有效風量本質上就是單位體積物料的有效風量或單位質量物料的有效風量。
另外，本申請實施例中所描述的單位體積物料的有效風量或單位質量物料的有效 風量，均是指某一個特定的配比的物料，當物料的配比不同時，對應單位體積物料的有效風 量或單位質量物料的有效風量也是不相同的。
實施例二
圖3為實施例二提供的有效風量確定方法的流程圖。
按照圖3，該方法首先在S201 :檢測大煙道風量，接著在S202 :按照預先設置的時 間間隔檢測大煙道內單位體積煙氣中的煙氣成分。
本實施例中，大煙道內單位體積煙氣中的煙氣成分為單位體積煙氣中02、CO、CO2, N2, NO, NO2的含量。在檢測大煙道煙氣成分時，按照預先設置的時間間隔檢測大煙道煙氣 成分，還可以實現對系統負載穩定性的檢測。當按照時間間隔檢測到的大煙道煙氣成分變 化較大時，表明系統負載穩定性較差，或者系統中有設備故障，如果系統負載穩定性較差， 確定出來的單位物料有效風量也會不準確。
對于不同的精度要求，預先設置的時間間隔可以不相同，例如對于單位物料有效 風量要求的精度較高時，選擇較短的時間間隔，如I秒或O. 5秒，而對于只需粗略了解單位 物料的有效風量的情況，選擇較長的時間間隔，如10秒或20秒。
S203 :利用所述煙氣成分確定參與反應氧氣量。
利用上述實施例一中的公式(I)可以計算確定參與反應氧氣量。
S204:計算相鄰兩次檢測煙氣成分后確定得到參與反應氧氣量的差值。
S205 :判斷參與反應氧氣量的差值是否小于或等于預先設置值。
如果是，執行步驟S206，否則結束流程。
當相鄰兩次確定結果的差值小于或等于預先設置值時，意味著當前系統工作狀態 相對穩定，物料量的變化滿足計算單位物料對應有效風量的精度要求。而當判斷結果為否 時，則物料量的變化較大，影響后續計算單位物料對應有效風量的精度，所以直接結束流 程。
S206 :利用相鄰確定得到參與反應氧氣量的均值計算煙道有效風率。
為了避免某一次檢測誤差對最終確定的物料有效風量帶來影響，采用相鄰兩次檢 測結果的均值，作為后續計算大煙道有效風量的依據。該步驟后執行步驟S207。
S207 :計算大煙道有效風量。
S208 :確定單位物料的有效風量。
本申請實施例中，步驟S207 S208與實施例一中步驟S104 S105 —對應，詳細描述 可參考上述實施例中關于步驟S104 S105的描述，在此不再贅述。
實施例三
圖4為實施例三提供的一種有效風量確定方法的流程圖。
如圖4所示，該方法包括
S301 :檢測大煙道風量。
S302 :檢測大煙道煙氣成分。
S303 :根據檢測得到的煙氣成分計算大煙道有效風率。
S304 :計算大煙道有效風量。
本申請實施例中，步驟S301 S304相當于實施例一中步驟S101 S104，關于步驟S30rS303的詳細描述可參見上述實施例一中對步驟SlOf S104的描述，在此不再贅述。
S305 :計算臺車上物料的體積。
參見上述步驟S104中描述，可知，大煙道有效風量Qwa就是當前燒結機臺車上物料焙燒的有效風量，假設物料由燒結起點運動到燒結終點的時間為t，那么物料焙燒過程中需要的全部有效風量為Q有效*t。
本實施例中，按照公式(4)計算臺車上物料的體積V，
V= w*v*t*h (4)
其中，V為臺車上物料的體積,單位為m3 ;w為臺車寬度,單位為m, V為臺車速度, 單位為m/s ；t為物料由燒結起點運動到燒結終點的時間，單位為s，h為臺車上物料的料層厚度，單位為
S306 :計算單位體積物料的有效風量。
當計算得到臺車上物料的體積V后，利用公式(5)即可計算得到單位體積物料的有效風量。
Qv= (Qwa*t) / ( w*v*t*h) (5)
其中，Qv為單位體積物料的有效風量。
最終得到單位體積物料的有效風量為QV = Q有效/ w*v*h。
此外，如圖5所不,為本實施例二提供的另一種有效風量確定方法的流程圖。
圖5中步驟S401 S404相當于實施例一中步驟SlOl S104，關于步驟S301 S303的詳細描述可參見上述實施例一中對步驟SlOf S104的描述，在此不再贅述。
S405 :根據已知臺車速度、臺車寬度、料層厚度和物料密度，計算臺車上物料的質量。
本實施例中，按照公式(6)計算臺車上物料的體積V，
M= w*v*t*h *P (6)
其中M為臺車上物料的質量,單位為Kg ;w為臺車寬度,單位為m, V為臺車速度, 單位為m/s ；h為臺車上物料的料層厚度，單位為mm，t為物料由燒結起點運動到燒結終點的時間，單位為s，P為某一特定配比物料的密度，單位為Kg/ m3。
S406 :計算單位質量物料的有效風量。
利用如下公式(7)即可計算得到單位質量物料的有效風量。
Qm=⑴有效*!:)/ ( w*v*t*h *p ),(7)
其中，Qni為單位質量物料的有效風量。
最終得到單位質量物料的有效風量為Qm = Q有效/ w*v*h *P。
此外，根據實際需要，還可以在計算大煙道有效風量之后，同時計算單位體積物料的有效風量和單位質量物料的有效風量。
實施例四
本實施例提供一種有效風量確定系統。
如圖6所示,該系統包括風量檢測單元10、煙氣成分檢測單元20、有效風率計算單元30、有效風量計算單元40和確定單元50，其中，
風量檢測單元10，用于檢測大煙道風量。
參見圖2，本實施例中，風量檢測單元10接收設置在大煙道內風量檢測裝置4的檢測數據，來檢測大煙道風量。
煙氣成分檢測單元20，用于檢測大煙道煙氣成分。
在物料層燒結過程中，不會將主抽風機產生的風量中的氧氣完全消耗掉，而是僅僅有一部分氧氣參與燒結反應，所以，通過煙氣成分可以了解燒結過程中物料消耗的氧氣情況。在本實施例中，參見圖2所示，煙氣成分檢測單元20接收設置在大煙道內煙氣分析儀5的檢測數據，煙氣成分檢測單元20主要檢測單位體積煙氣中02、C0、C02、N2、N0、N02的含量。
有效風率計算單元30，用于根據檢測得到的煙氣成分計算大煙道有效風率。
有效風率計算單元30根據煙氣成分，并結合公式(I)和公式(2)可以計算出參與燒結反應氧氣量占大煙道風量的比例，即大煙道有效風率。
有效風量計算單元40，用于計算大煙道有效風量，所述大煙道有效風量等于大煙道風量乘上大煙道有效風率。
由大煙道有效風量等于大煙道風量乘以大煙道有效風率，所以根據風量檢測單元 10檢測到的大煙道風量和有效風率計算單元30計算得到的大煙道有效風率，可以直接得到大煙道有效風量。
另外，大煙道風量Q* 等于所有風箱的風量之和，所以大煙道風量就是當前燒結機臺車上物料焙燒所需的風量，而大煙道有效風量就是當前燒結機臺車上物料焙燒的有效風量。
確定單元50，用于確定單位物料的有效風量。
當計算得到大煙道有效風量后，根據實際需要，就可以確定單位物料的有效風量。 單位物料的有效風量本質上就是單位體積物料的有效風量或單位質量物料的有效風量。
實施例五
在本實施例中，煙氣成分檢測單元20在檢測時，按照設定的時間間隔檢測大煙道內的煙氣成分。
如圖7所示,本實施例提供的該有效風量確定系統,與圖6所示實施例相比,還包括
氧氣量確定單元60，與煙氣成分檢測單元20相連接，用于利用所述煙氣成分確定參與反應氧氣量。
差值計算單元70，用于計算相鄰兩次檢測煙氣成分后確定得到參與反應氧氣量的差值;
差值判斷單元80，與所述有效風率計算單元30相連接，用于判斷所述差值計算單元70計算得到的差值是否小于或等于預先設置值。
當判斷結果為小于或等于時，有效風率計算單元30根據相鄰兩次氧氣量確定單元60確定的參與反應氧氣量的均值計算大煙道有效風率，否則，結束。
實施例六
如圖8所示，在本實施例中，圖6或圖7所示實施例中的確定單元50可以包括體積計算單元501和第一計算單元502，其中，
體積計算單元501，用于根據已知臺車速度、臺車寬度和料層厚度，計算臺車上物料的體積。
第一計算單元502，用于計算單位體積物料的有效風量。
另外，如圖9所示，確定單元50可以包括質量計算單元503和第二計算單元504， 其中，
質量計算單元503，用于根據已知臺車速度、臺車寬度、料層厚度和物料密度，計算 臺車上物料的質量；
第二計算單元504，用于計算單位質量物料的有效風量。
此外，在其它實施例中，確定單元50可以同時包括體積計算單元501、第一計算 單元502、質量計算單元503和第二計算單元504，這樣，當計算大煙道有效風量之后，可以 同時計算單位體積物料的有效風量和單位質量物料的有效風量。
以上所述僅是本申請的優選實施方式，使本領域技術人員能夠理解或實現本申 請。對這些實施例的多種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本申請 將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一 致的最寬的范圍。
權利要求
1.一種有效風量確定方法，其特征在于，包括 檢測大煙道風量和大煙道煙氣成分； 根據檢測得到的煙氣成分計算大煙道有效風率； 計算大煙道有效風量，所述大煙道有效風量等于所述大煙道風量乘于大煙道有效風率； 根據所述大煙道有效風量確定單位物料的有效風量。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于 周期性檢測大煙道內單位體積煙氣中的煙氣成分。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，還包括 利用所述煙氣成分確定參與反應氧氣量； 計算相鄰兩次檢測煙氣成分后確定得到參與反應氧氣量的差值； 判斷所述參與反應氧氣量的差值是否小于或等于預先設置值； 如果是，根據相鄰兩次檢測煙氣成分后確定得到參與反應氧氣量的均值計算大煙道有效風率，否則，結束。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于 根據所述大煙道有效風量以及已知臺車速度、臺車寬度和料層厚度，計算單位體積物料的有效風量； 單位體積漏-徽-=臺車車=層厚度O
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于 根據所述大煙道有效風量以及已知臺車速度、臺車寬度、料層厚度和物料密度，計算單位質量物料的有效風量； 單位體積物料量的有交颯量=-大臟W佩星-臺車車速*臺車寬度*料層厚度*物料密度
6.—種有效風量確定系統,其特征在于,包括 風量檢測單元，用于檢測大煙道風量； 煙氣成分檢測單元，用于檢測大煙道煙氣成分； 有效風率計算單元，用于根據檢測得到的煙氣成分計算大煙道有效風率； 有效風量計算單元，用于計算大煙道有效風量，所述大煙道有效風量等于大煙道風量乘上大煙道有效風率； 確定單元，用于確定單位物料的有效風量。
7.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，所述煙氣成分檢測單元按照預先設置的時間間隔檢測大煙道內單位體積煙氣中的煙氣成分； 該系統進一步包括 氧氣量確定單元，用于利用所述煙氣成分確定參與反應氧氣量； 差值計算單元，用于計算相鄰兩次檢測煙氣成分后確定得到參與反應氧氣的差值； 差值判斷單元，用于判斷所述參與反應氧氣量的差值是否小于或等于預先設置值； 如果是，所述有效風率計算單元根據相鄰兩次檢測煙氣成分后確定得到參與反應氧氣量的均值計算大煙道有效風率，否則，結束。
8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述確定單元包括 體積計算單元，用于根據已知臺車速度、臺車寬度和料層厚度，計算臺車上物料的體積； 第一計算單元，用于根據大煙道有效風量計算單位體積物料的有效風量。
9.根據權利要求8所述的系統，其特征在于，所述確定單元包括 質量計算單元，用于根據已知臺車速度、臺車寬度、料層厚度和物料密度，計算臺車上物料的質量； 第二計算單元，用于根據大煙道有效風量計算單位質量物料的有效風量。
全文摘要
本申請公開了一種有效風量確定方法及系統，該方法包括檢測大煙道風量和大煙道煙氣成分；根據檢測得到的煙氣成分計算大煙道有效風率；計算大煙道有效風量，所述有效風量等于所述大煙道風量乘于大煙道有效風率；確定單位物料的有效風量。該方法利用物料焙燒過程中實際檢測得到的大煙道風量和大煙道煙氣成分，通過計算得到單位物料的有效風量，與現有的估算值相比，確定得到的單位物料的有效風量較為準確。
文檔編號F27B21/14GK103033052SQ201210579009
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者袁立新, 孫超, 申偉杰, 盧楊權, 高鵬雙 申請人:中冶長天國際工程有限責任公司