无料钟炉顶料流调节阀开度控制

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中冶京诚工程技术有限公司 作者:赵正明

  介绍了无料钟炉顶料流调节阀的开度计算方法在某钢铁厂高炉上的应用。通过对比三种控制方法,认为采用质量流速控制方法最能保证布料过程料层均匀,达到理想的布料效果。

引言

  高炉炉顶的布料控制是整个高炉控制的核心部分,通过调整炉料在炉喉的分布,实现高炉最佳的布料效果,达到煤气流分布合理,提高煤气利用率,最终实现低耗高产的目的。合理的布料体现在高炉炉料分布均匀,矿/焦比在炉喉径向分布合适,料面形状理想,即边缘料面宽度合适,并且不出现料层滑坡现象。如果料流调节阀开度过大,布料时间会缩短,造成料面不均匀;反之,料流调节阀开度过小,会降低高炉的上料能力,影响到铁水的产量。因此,料流调节阀开度是否合适,对高炉起着至关重要的作用。本文介绍了某钢铁厂无料钟炉顶料流调节阀开度的控制方式,该项目已于2011年末顺利投产。

  在高炉布料过程中,料流调节阀的开度对于高炉生产起着至关重要的作用。合理的料流调节阀开度可以在保证铁水产量的同时保证布料的均匀,解决布料偏差和布料不到位的问题。料流调节阀开度控制有三种方法,一是根据矩阵查表得出料流调节阀恒定开度的方法;二是利用上一次料流调节阀开度误差,在本次布料前对其进行修正的自学习控制方法;三是利用实际测量数据对理论模型进行修正后,采用质量流速计算方法。目前该钢铁厂开度控制采用的是质量流速计算方法,实践证明,该控制方法效果很好。

1、矩阵查表控制法

  料流调节阀矩阵查表控制法是根据料种、料批质量、设定的布料圈数的不同而人为手动设定不同的料流调节阀的开度。根据高炉正常生产时的实际料批情况,选择最大料批和最小料批,在此之间划分多个档位。当料进入称量罐时,系统会根据该批料的料种、料重和设定好的布料圈数在矩阵中自动查找对应的开度值,如图1所示。图1中,W代表料批质量,单位为kg;N代表布料圈数。质量(竖列)和圈数(横行)十字交叉点处的数值,即为在布料时对应该批料的料流调节阀开度值。

料流调节阀开度表示意图

图1 料流调节阀开度表示意图

  在加料初期度,由生产操作人员凭借自身经验,根据料批的实际情况,手动设定料流调节阀的开度,并对比实际布料结果,修正布料矩阵中的开度,经过多次实测,多次修正,总结出适合的料流调节阀开度值。正常生产中,料流调节阀会自动根据设定好的矩阵表开到相应的开度。但是,因为开度值合适与否与料批质量有很大关系,虽然我们尽可能的把料批按质量细化成多个档位,但两个相邻的档位之间的开度还是存在一定死区,对料流调节阀开度的准确性也会产生影响。此外,这种方法对操作人员的自身素质和经验要求也比较高,所以,实现起来有一定的难度。

2、自学习控制法

  料流调节阀的自学习控制,是根据上一次料流调节阀开度产生的误差情况,在本次布料前,对料流调节阀开度进行修正。具体如下:设N为设定的布料圈数;N1为实际的布料圈数;△N为设定的布料圈数和实际布料圈数的差值,即△N=N一N1;料流调节阀的开度为γ;Δγ为料流调节阀的误差补正值;△N2为允许的布料圈数差。

  当△N>△N2时,说明本次料流调节阀开度偏大,补正值为△γ,则下次布料时,料流调节阀开度为γ-△γ;当-△N>△N2时,说明本次料流调节阀开度偏小,补正值为△γ,则下次布料时,料流调节阀开度为γ+△γ;当|△N|<△N2时,说明料流调节阀开度值适合,不需要进行补正。

3、质量流速控制法

  质量流速控制法,是要找出炉料质量流速和料流调节阀开度之间的函数关系。不同料种的原燃料有不同的布料曲线,原燃料分为矿石和焦炭,因此,要计算出矿石和焦炭的布料曲线。首先需要计算该批炉料的质量流速。因为料批的质量已知,布料时间可在下料期间测得,所以,炉料的质量流速为Q=W/T。其中,Q为本次炉料的质量流速,单位为kg/s;W为本次料批的质量,单位为kg;T为本批料的布料时间,单位为S。

  开炉装料过程中,记录各批入炉炉料的相关数据,包括料批号、料种、料批质量、料流调节阀开度、布料时间,质量流速(可根据Q=W/T得出),以便找出Q与γ的关系。从测量的焦炭数据中整理出一些有代表性的数据,如表1所示。

表1 焦炭下料过程中的相关数据

焦炭下料过程中的相关数据

  根据表中的数据得到的关系曲线如图2所示。

焦炭质量流速和料流调节阀开度关系曲线

图2 焦炭质量流速和料流调节阀开度关系曲线

  同理,测得的矿石数据见表2,由表2中的数据得到的关系曲线见图3。

表2 矿石下料过程中的相关数据

矿石下料过程中的相关数据
矿石下料过程中的相关数据

图3 矿石质量流速和料流调节阀开度关系曲线

  从图2和图3可以看出,焦炭/矿石质量流速和料流调节阀开度之间曲线拟合程度均不错。利用数理统计方法,分别对焦炭/矿石的质量流速和料流调节阀的开度做回归分析,可以计算出焦炭/矿石的曲线函数。

  焦炭:

矿石质量流速和料流调节阀开度关系曲线

4、结束语

  该钢铁厂高炉自投产以来,系统运行稳定,料流调节阀开度控制准确,满足实际生产需要,为高炉的稳产、高产提供了可靠的保证,受到了业主的好评。实践证明,该控制方法设计合理。

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