[发明专利]一种高炉布料过程料面形状估计方法及系统

摘要

本发明提供一种高炉布料过程料面形状估计方法及系统，该方法包括获取高炉布料过程参数、炉料参数和布料矩阵；计算各溜槽倾角下炉料所形成料堆堆尖点横坐标；计算第一个溜槽倾角下的料面形状；根据各溜槽倾角下炉料满足的体积约束、前一个溜槽倾角下的料面形状和基本料面的料面形状，依次迭代求出第二个溜槽倾角到布完第n个各溜槽倾角下的料面形状，得到高炉布料过程料面形状估计结果。该系统包括采集模块、横坐标计算模块模块、第一料面形状计算模块、料面形状估计模块。本发明为不同布料制度下料面形状提供计算依据，根据本发明实现高炉内部料面形状准确估计，根据炉况实时调整布料制度，改变炉料分布，提高煤气利用率，使高炉稳定顺行。

主权项

一种高炉布料过程料面形状估计方法，包括：步骤1、获取串罐无钟式高炉布料过程参数、炉料参数和布料矩阵；步骤2、计算各溜槽倾角下炉料所形成料堆堆尖点横坐标；步骤3、计算第一个溜槽倾角下的料面形状；步骤4、根据各溜槽倾角下炉料满足的体积约束、前一个溜槽倾角下的料面形状和基本料面的料面形状，依次迭代求出第二个溜槽倾角到布完第n个各溜槽倾角下的料面形状，求得的最后一个溜槽倾角下的料面形状，即串罐无钟式高炉布料过程料面形状估计结果；其特征在于，所述步骤2计算各溜槽倾角档位下炉料所形成料堆堆尖点横坐标，包括：步骤2‑1、根据节流阀开度、组成节流阀的半球形料阀的半径、炉料的批重、炉料的密度、炉料通过节流阀的时间计算炉料离开节流阀的初始速度式中，S0为节流阀横截面积，S0＝2R12sin2κ，κ为节流阀开度，R1为组成节流阀的半球形料阀的半径，M为炉料的批重，ρ为炉料的密度，T为炉料通过节流阀的时间；步骤2‑2、根据炉料离开节流阀的初始速度计算炉料在中心喉管末端的速度；步骤2‑3、根据炉料在中心喉管末端的速度计算炉料到达溜槽时的速度；步骤2‑4、根据炉料到达溜槽时的速度计算炉料在溜槽末端的速度；步骤2‑5、根据炉料在溜槽末端的速度计算当前溜槽倾角档位下炉料所形成料堆堆尖点横坐标；所述步骤3计算第一个溜槽倾角下的料面形状，包括：步骤3‑1、构建基本料面形状式中，a＝[α1，α2，...，αi，...αn]为溜槽倾角，m＝[m1，m2，...，mi，...mn]为对应溜槽倾角的溜槽旋转圈数，(xn，yh)为炉料所形成料堆堆尖点C坐标，线段BCA为基本料面形状，rL为直线CB与水平线OL交点的横坐标，rR为直线CA与炉墙交点的横坐标；步骤3‑2、构建料面形状与基本料面形状之间的关系即料面形状函数，料面形状函数所描述的料面形状为基本料面形状的叠加；步骤3‑3、构建每个溜槽倾角下的布料体积约束条件，即每个溜槽倾角下的布料体积等于该溜槽倾角下料面形状与上一溜槽倾角下料面形状间隔的体积积分；步骤3‑4、根据第一个溜槽倾角下的布料体积约束条件，计算第一个溜槽倾角下炉料所形成料堆堆尖点纵坐标；第一个溜槽倾角下炉料满足的体积约束：式中，V＝M/ρ，M为炉料批重；ρ为炉料的平均密度；V为炉料体积；yh1为第一个溜槽倾角下所形成料堆堆尖点纵坐标；xn1为第一个溜槽倾角下所形成料堆堆尖点横坐标；rL1、rR1为第一个溜槽倾角下所布炉料与上一料面在堆尖点左右两侧交点的横坐标；R为炉喉半径，为炉料的内堆角，为外堆角；步骤3‑5、根据第一个溜槽倾角下炉料所形成料堆堆尖点坐标和料面形状函数，求解第一个溜槽倾角下的料面形状第二个及第n个溜槽倾角下的料面形状分别为：式中，(xni，yni)为第i个溜槽倾角下所形成料堆堆尖点坐标，γi(x)为第i个溜槽倾角下的料面形状，rLi、rRi为第i个溜槽倾角下所布炉料与上一料面γi‑1(x)在堆尖点(xni，yni)左右两侧交点的横坐标；最终估计的料面形状与最后一个溜槽倾角下的料面形状相同：