[发明专利]基于频谱分析的大型高炉喷吹系统智能防堵装置及方法

说明书

本发明公开了基于频谱分析的大型高炉喷吹系统智能防堵装置及方法，涉及大型高炉喷吹系统及集控方法，通过对各级粒径的煤粉进行识别，并根据粒径分布区域结合称重参数，提前预判煤粉通过率，进行动态调整喷吹气压和超前控制气体流速，根除系统的煤粉堵塞现象，实现大型高炉喷吹系统无堵塞自适应集控方法，为高效高精度喷吹技术的实施提供保障，可有效提高喷吹系统生产效率和产品品位。

技术领域

本发明涉及大型高炉喷吹系统及集控方法的技术领域，尤其涉及基于频谱分析的大型高炉喷吹系统智能防堵装置及方法。

背景技术

高炉喷吹燃料(fuelinjection into blast furnace)，将气体、液体或固体燃料通过专门的设备从风口喷入高炉，以取代高炉炉料中部分焦炭的一种高炉强化冶炼技术。

它可改善高炉操作，提高生铁产量，降低生铁成本。高炉连续铸钢炼铁是以冶金焦作为燃料和还原剂的，喷吹燃料在风口区的高温下转化为CO和H₂，可以代替风口燃烧的部分焦炭，一般可取代20％～30％，高的可达50％。喷吹燃料已成为当代高炉降低焦比的主要措施。喷吹燃料还可以促进高炉采用高风温和富氧鼓风，这几项技术相结合，已成为强化高炉冶炼的重要途径。

现有喷煤系统的喷吹系统中多以固定控制方式为主，且自动化程度低，对煤粉下料机出料粉的颗粒大小，无法实现自动识别而进行动态喷吹，存在喷吹效率低，易堵塞的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决背景技术中提及的问题，提供基于频谱分析的大型高炉喷吹系统智能防堵装置及方法。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

基于频谱分析的大型高炉喷吹系统智能防堵装置，包括输煤管道，输煤管道入口处安装下料控制单元，下料控制单元用于控制磨煤机输入输煤管道入口的煤粉量，其特征是：输煤管道入口处或输煤管道中安装有物料称重控制单元，物料称重控制单元能称量落在物料称重控制单元上的煤粉重量，输煤管道入口和出口处分别安装入口压力信号采集单元和出口压力信号采集单元，入口压力信号采集单元和出口压力信号采集单元分别用于采集输煤管道入口和出口处的压力信号曲线，智能防堵装置还包括喷吹流速控制单元和中央处理单元，喷吹流速控制单元用于控制输煤管道内的风速，该风的方向为输煤管道入口流向出口，中央处理单元能接收和分析入口压力信号采集单元、出口压力信号采集单元以及物料称重控制单元的信号，判断输煤管是否堵塞，并控制喷吹流速控制单元改变输煤管道内的风速，排除堵塞。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的入口压力信号采集单元和出口压力信号采集单元均为压力传感器。

上述的中央处理单元为采用DSP与FPGA的数字处理器。

基于频谱分析的大型高炉喷吹系统智能防堵装置的使用方法：

磨煤机输入输煤管道的煤粉粒径不一，会产生振幅和相位不一的谐波信号，中央处理单元接收入口压力信号采集单元和出口压力信号采集单元采集到的压力信号进行计算，得到各谐波信号的有效值，根据计算结果分析出当前信号下频率分布图，依据分布图判断出当前输煤管道内的颗粒直径分布状态，进而得到当前输煤管道状态，同时，中央处理单元中对物料称重控制单元采集的重量曲线实时求解一次导数值，计算增长速率，辅助判断当前输煤管道状态，中央处理单元根据输煤管道状态，控制喷吹流速动态控制单元调整喷吹压力，降低输煤管道的堵塞概率。

中央处理单元计算得到各粒径下的煤粉粒谐波信号的有效值的具体方法如下：