[发明专利]转炉及其烟气管网非对称特性动态控制方法

说明书

本发明转炉及其烟气管网非对称特性动态控制方法属于转炉控制技术，根据转炉运行工况特点及烟气管网的物理特性，研发了转炉外部空气进入量计算数学模型和空气过剩系数计算数学模型，通过烟气分析检测的氦含量来计算转炉外部空气的进入量，然后根据外部空气进入量设定值与外部空气进入量计算值之差，对一次除尘喉口阀开度进行调节，构成了转炉外部空气进入量闭环动态调节系统，使转炉外部空气进入量始终控制在设定值范围内；根据炉口微差压对一次除尘风机风量进行调节，使炉膛压力保持在设定值范围内；根据炉口微差压对一次除尘风机风量进行调节，使炉膛压力保持在设定值范围内；获得了提高转炉热效率、减少污染排放量的多重节能减排效果。

技术领域

本发明属于转炉控制技术，具体是转炉空气过剩系数控制技术；本发明不涉及控制系统、控制设备及仪器仪表的选型。

背景技术

炼钢转炉是较早提出空气过剩系数概念的炉窑设施，但遗憾的是一直没有找到动态控制空气过剩系数的方法，只是在传统的领域做些极其有限的补救方法，如冶炼降罩操作、氧枪升降孔氮封、加料口氮封、管网漏风点维护等等，并未涉及到实质性控制技术。

应该指出，同其它炉窑相比，空气过剩系数对转炉的影响更大，因为除了影响热效率、环境污染、产品产量和质量、风机深度节能之外，由于转炉煤气回收具有很大的能源回收价值，所以空气过剩系数直接影响转炉负能炼钢的经济指标。空气过剩系数对转炉煤气回收具有直接影响，由于现有技术对空气过剩系数缺失控制作用，目前炼钢厂转炉煤气回收率损失低者为10％，高者为20％以上，每年转炉煤气回收损失约为数十亿元；同样，对污染排放的影响也是巨大的，煤气回收的损失也意味着污染排放的增加，未被回收的转炉煤气被燃烧放散，排放了大量的二氧化碳，未被燃烧的转炉煤气则造成一氧化碳的排放污染；因此对转炉空气过剩系数控制技术的开发和应用对节能减排意义重大。

综上所述，由于缺失对空气过剩系数的控制功能，现有技术从根本上适应不了转炉深度节能减排的需求，理论研究和应用技术亟待有所突破。

转炉及其烟气管网非对称特性动态控制方法还未见到公开发表的出版物、文献或资料。

发明内容

本发明的目的是根据转炉运行工况的特点，寻求突破制约现有技术的技术瓶颈，研究开发与转炉非对称运行工况相适应的动态控制方法，以实现转炉深度节能减排的效果。

本发明的要点是研究现有技术存在的问题，突破现有技术的基础和框架，根据转炉运行工况特点及烟气管网的物理特性，创新性地确立了转炉非对称系统理论，研发了转炉外部空气进入量计算数学模型和转炉空气过剩系数计算数学模型，研发了基于转炉非对称系统理论的转炉外部空气进入量的动态控制方法，通过烟气分析检测的氦含量来计算转炉外部空气的进入量，然后根据转炉外部空气进入量设定值与转炉外部空气进入量计算值之差，对一次除尘喉口阀开度进行调节，构成了转炉外部空气进入量闭环动态调节系统，使转炉外部空气进入量始终控制在设定值范围内；根据炉口微差压对一次除尘风机风量进行调节，使炉膛压力保持在设定值范围内；尽量少的外部空气进入量、适宜的空气过剩系数获得了提高转炉热效率、减少生成烟气总量、提高一次除尘风机节能量、减少污染排放量、实现转炉全自动控制、减轻操作者劳动强度，提高生产作业率的多重效果，获得了节能减排、增产保质的多重效益。

附图说明

图1是转炉及其烟气管网非对称特性动态控制方法的技术方案框图，图1中1是转炉控制系统HMI操作站，2是外部空气进入量设定值，3是一次除尘喉口阀开度调节，4是转炉外部空气进入量计算数学模型，5是管网烟气中He含量检测，6是管网烟气流量检测，7是转炉空气过剩系数计算数学模型,8是管网烟气中O₂含量检测，9是炉口微差压设定值，10是一次除尘风机风量调节，11是炉口微差压实际值，12是转炉现场工艺设备。