[发明专利]非停炉高炉焦炭粒度降解在线监测及评价方法和系统

说明书

本发明涉及高炉生产检测技术领域，提供了一种基于机器视觉的非停炉高炉炉内焦炭粒度降解在线智能监测及评价方法和系统。所述方法包括S1获取入炉前焦炭图像，识别焦炭的三维尺寸，得到第一粒径分布；S2获取高炉风口回旋区焦炭图像，识别焦炭的二维尺寸，得到第二粒径分布；S3回归分析确定冶炼参数与第一粒径分布、第二粒径分布之间的关联关系；S4评价不同类型的焦炭在不同高炉冶炼参数下粒度的降解等级。本发明能够实时综合分析高炉冶炼参数确定的冶炼周期、炉顶焦炭粒度、风口回旋区焦炭粒度之间的关联关系，实现对焦炭在高炉炉内一个冶炼周期内粒度降解的跟踪，并评价不同类型的焦炭在不同高炉冶炼参数下粒度的降解等级。

技术领域

本发明涉及高炉生产检测技术领域，特别涉及一种非停炉高炉焦炭粒度降解在线监测及评价方法和系统。

背景技术

近年来，我国生铁产量为8亿吨左右，按照往年大高炉平均焦比（含小块焦炭焦比）360.80 kg/t计算，每年共需消耗2.91亿吨焦炭。如此大量的焦炭消耗对我国优质炼焦煤资源及环境承载能力造成了严峻的挑战，也增加了炼铁过程精细化控制的难度，炼铁界常用“七分原料、三分操作”来比喻原燃料对高炉冶炼的重要作用。焦炭作为高炉冶炼不可或缺的重要燃料，是软熔带以下区域唯一的固态原料，其质量直接关系到高炉的节能减排、稳定顺行和高效低耗等。

焦炭的粒度分布是料柱、焦炭床层渗透性及透气性的决定因素之一，高温下焦炭粒度对高炉透气透液性、铁水质量、炉缸工作状态、煤气流分布、渣铁排放、燃料比及稳定顺行有极大的影响。在高炉内高温-高压-强气流的多元复杂体系下，多种物相引起的机械磨损、溶损等反应导致高炉内焦炭粒度演变过程复杂，迄今尚不清楚焦炭粒度在整个冶炼周期内的降解机理及其对热态焦炭质量的影响机制。

解析焦炭在高炉内的裂化程度并对不同类型焦炭在不同冶炼条件下的粒度降解程度进行评价，不仅对调控焦炭劣化效应、高炉下部焦炭与灰分、熔渣和铁液的反应至关重要，还能以此为依据对高温焦炭质量及料柱透气性进行科学评价，一方面可指导合理优化配煤及选用高炉焦炭，为提高资源及环境要素承载能力、降低炼铁系统碳素消耗奠定理论和技术基础；另一方面可指导高炉上下部调剂操作，保证高炉稳定顺行，为炼铁行业节能降耗提供新思路，具有很强的现实意义。

目前国内外对焦炭粒度检测主要集中在入炉前的高炉炉顶主皮带入炉焦炭和风口区域风口焦炭两个位置。由于高炉入炉焦炭输送主皮带运动速度快、灰尘较多、光照不均匀等特点，高炉炉顶入炉焦炭粒度检测通常采用非接触的机器视觉测量方法。ZhangZhongping、李鸿儒、梁栋华等通过对获取的图像进行边缘检测及分割，获得球团矿、焦炭等原燃料的二维粒度分布。上述方法只能检测到焦炭二维尺寸，无法检测出三维高度，不能代表真实焦炭的粒径分布。焦炭在高炉主输送带上是堆积的，呈现在图像中为焦炭之间存在粘连现象，即各个颗粒之间存在重叠的区域，公开发表的文献中高炉焦炭粒度检测未考虑粘连现象对其的影响。

目前不论学术界还是产业界均未能较好的实现高炉非停炉状态下的焦炭粒度降解在线监测及评价。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种非停炉高炉焦炭粒度降解在线监测及评价方法和系统。本发明将机器视觉、深度学习与线结构光法相结合，实现高炉炉内焦炭粒度降解在线智能监测及评价。

本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种非停炉高炉焦炭粒度降解在线监测及评价方法，包括：

S1、在非停炉状态下获取入炉前焦炭的二维和三维图像，识别焦炭的三维尺寸，得到入炉前焦炭的第一粒径分布；

S2、在非停炉状态下获取高炉风口回旋区焦炭的二维图像，根据焦炭的运行轨迹分离出来自于炉体上部的焦炭，并识别焦炭的二维尺寸，得到风口回旋区的来自于炉体上部的焦炭的第二粒径分布；