CN106839746B - 一种高炉喷煤系统烟气炉全自动优化烧炉控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高炉喷煤系统烟气炉全自动优化烧炉控制方法，包括以下步骤：S1、建立模型：分别建立干燥气温度控制模型、烟气炉炉膛压力控制模型和干燥气含氧量控制模型；S2、参数调节：通过步骤S1中的三个模型对介质的温度、压力、流量、CO浓度和O2浓度进行调节，分别控制干燥气温度、烟气炉炉膛压力和干燥气含氧量。本发明的优点在于：通过实现烟气炉的全自动优化烧炉和精确控制，使烟气炉在最佳工况下运行，避免烟气炉燃烧控制过程指标波动大，保证系统稳定生产，消除人工手动操作带来的负面影响；此外，不仅可以提高自动化控制水平，还可大幅度降低操作员的劳动强度，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金高炉炼铁技术领域，特别是一种高炉喷煤系统烟气炉全自动优化烧炉控制方法。
背景技术
高炉喷煤是高炉炼铁工艺以煤代焦、改变用能结构、提高经济效益和减轻环境污染的重要技术，而烟气炉的燃烧控制是高炉喷煤技术的重要环节。烟气炉为高炉喷煤技术制粉系统提供温度、压力和含氧量合格的干燥气，该干燥气通过制粉系统煤粉风机的抽力被引入磨煤机，对磨煤机研磨的煤粉进行干燥和输送，以制备符合高炉喷煤工艺要求的煤粉。
目前，高炉喷煤主要是采用引热风炉废气的烟气直排式制粉系统，通过烟气炉燃烧高炉煤气生成的高温烟气与热风炉废气混合生成温度在200℃～300℃之间、氧含量≤8％的干燥气来干燥磨煤机研磨的煤粉。其中，热风炉废气是热风炉燃烧产生的废烟气，其主要成分为CO2和N2，温度为140℃左右(经换热器换热后温度)，具有低含氧量(≤1％)、低温等特点，是良好的低温、惰性加热气体，在干燥气中占比为90％(标态体积)；烟气炉燃烧高炉煤气生成的高温烟气，其主要成分为CO2和N2，温度为900℃～1100℃，具有低含氧量(≤2％)、高温等特点，是良好的高温、惰性加热气体，在干燥气中占比为10％(标态体积)。
当前国内高炉喷煤制粉系统烟气炉燃烧控制主要是采用人工手动凭经验操作，而烟气炉燃烧过程具有多变量、变工况、强耦合的特点，受限于操作员的不同操作习惯和个体经验差异等因素，操作员难以及时准确的判断工况，容易导致烟气炉燃烧控制过程指标波动大、分析结果无法实现标准化，甚至因操作失误引发生产事故。因此，实现烟气炉的全自动优化烧炉和精确控制，使烟气炉在最佳工况下运行，对系统稳定生产尤为重要，具有显著地技术经济效益。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种一种高炉喷煤系统烟气炉全自动优化烧炉控制方法，实现烟气炉的全自动优化烧炉和精确控制，使烟气炉在最佳工况下运行，保证系统稳定生产，消除人工手动操作带来的负面影响。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高炉喷煤系统烟气炉全自动优化烧炉控制方法，包括以下步骤：
S1、建立模型：分别建立干燥气温度控制模型、烟气炉炉膛压力控制模型和干燥气含氧量控制模型；
S2、参数调节：通过步骤S1中的三个模型对介质的温度、压力、流量、CO浓度和O2浓度进行调节，分别控制干燥气温度、烟气炉炉膛压力和干燥气含氧量。
所述干燥气温度控制模型控制干燥气温度T2为250℃以及烟气炉炉膛温度T1为900℃～1100℃。
所述干燥气温度控制模型控制干燥气温度和烟气炉炉膛温度的具体实现方法如下：
A、当TY＞T2，且TX∈T1时，线性调大热风炉废气管道上的第一流量调节阀开度V1＝V1S+K1·UP，增加热风炉废气管道的流量Q1；同步线性调小高炉煤气管道上的第二流量调节阀开度V2＝V2S－K2·UP，减小高炉煤气管道的流量Q2，从而降低高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量；当∣TY－T2∣≤ΔT且TX∈T1时，则保持热风炉废气管道上的第一流量调节阀阀位开度V1和高炉煤气管道上的第二流量调节阀阀位开度V2不变，干燥气温度调节完毕；
B、当TY＞T2，且TX＞1100℃时，线性调大热风炉废气管道上的第一流量调节阀开度V1＝V1S+K1·UP，增加热风炉废气管道的流量Q1；同步线性调小高炉煤气管道上的第二流量调节阀开度V2＝V2S－K2·UP，减小高炉煤气管道的流量Q2，从而降低高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量；同时打开烟气放散管道上的第一电动切断阀M1，排放烟气炉内过剩的烟气量；当∣TY－T2∣≤ΔT且TX∈T1时，则保持热风炉废气管道上的第一流量调节阀阀位开度V1和高炉煤气管道上的第二流量调节阀阀位开度V2不变，同时立即关闭烟气放散管道上的第一电动切断阀M1，干燥气温度调节完毕；
C、当TY＞T2，且TX＜900℃时，线性调大高炉煤气管道上的第二流量调节阀开度V2＝V2S+K2·UP，增大高炉煤气管道的流量Q2，从而提高高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量；当∣TY－T2∣≤ΔT且TX∈T1时，则保持高炉煤气管道上的第二流量调节阀阀位开度V2不变，干燥气温度调节完毕；
D、当TY＜T2，且TX∈T1时，线性调小热风炉废气管道上的第一流量调节阀开度V1＝V1S－K1·UP，减小热风炉废气管道的流量Q1；同步线性调大高炉煤气管道上的第二流量调节阀开度V2＝V2S+K2·UP，增大高炉煤气管道的流量Q2，从而提高高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量；当∣TY－T2∣≤ΔT且TX∈T1时，则保持热风炉废气管道上的第一流量调节阀阀位开度V1和高炉煤气管道上的第二流量调节阀阀位开度V2不变，干燥气温度调节完毕；
E、当TY＜T2，且TX＞1100℃时，线性调小热风炉废气管道上的第一流量调节阀开度V1＝V1S－K1·UP，减小热风炉废气管道的流量Q1；同步线性调小高炉煤气管道上的第二流量调节阀开度V2＝V2S－K2·UP，减小高炉煤气管道的流量Q2，从而降低高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量；当∣TY－T2∣≤ΔT且TX∈T1时，则保持热风炉废气管道上的第一流量调节阀阀位开度V1和高炉煤气管道上的第二流量调节阀阀位开度V2不变，干燥气温度调节完毕；
F、当TY＜T2，且TX＜1100℃时，线性调大热风炉废气管道上的第一流量调节阀开度V1＝V1S+K1·UP，增加热风炉废气管道的流量Q1；同步线性调大高炉煤气管道上的第二流量调节阀开度V2＝V2S+K2·UP，增大高炉煤气管道的流量Q2，从而提高高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量；同时打开烟气放散管道上的第一电动切断阀M1，排放烟气炉内过剩的烟气量；当∣TY－T2∣≤ΔT且TX∈T1时，则保持热风炉废气管道上的第一流量调节阀阀位开度V1和高炉煤气管道上的第二流量调节阀阀位开度V2不变，同时立即关闭烟气放散管道上的第一电动切断阀M1，干燥气温度调节完毕；
其中：TX为烟气炉炉膛温度实测值；TY为干燥气温度实测值；V1为第一流量调节阀开度实测值；V1S为第一流量调节阀开度初始值；V2为第二流量调节阀开度实测值；V2S为第二流量调节阀开度初始值；K1、K2分别为第一流量调节阀和第二流量调节阀的阀门开度调整系数，根据实际工况人工设定，取值范围为0～100的整数；UP为第一流量调节阀和第二流量调节阀的最小阀门开度调节单元。
助燃空气管道上的第三流量调节阀根据第三流量计反馈的助燃空气流量Q3通过PID串级比例调节回路进行调节，而助燃空气流量Q3按照设定空燃比α，其中α＝Q3/Q2，跟随高炉煤气管道的流量Q2实时调整，即Q3＝Q2·α，其中，α初始值为0.641。
所述烟气炉炉膛压力控制模型控制烟气炉炉膛压力P3为-100Pa。
所述烟气炉炉膛压力控制模型控制烟气炉炉膛压力的具体实现方法如下：
a、当PX＜P3，且TY＜T2时，线性调大高炉煤气管道上的第二流量调节阀开度V2＝V2S+K2·UP，增大高炉煤气管道的流量Q2，提高高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量，从而增大烟气炉炉膛压力和提高干燥气温度；同步线性调小干燥气管道上的第二电动切断阀开度M2＝M2P－γ·UM，减小干燥气流量，以保证烟气炉炉膛压力；当∣PX－P3∣≤ΔP，且∣TY－T2∣≤ΔT时，则保持高炉煤气管道上的第二流量调节阀阀位开度V2和干燥气管道上的第二电动切断阀开度M2不变，烟气炉炉膛压力调节完毕；
b、当PX＜P3，且TY＞T2时，线性调大热风炉废气管道上的第一流量调节阀开度V1＝V1S+K1·UP，增加热风炉废气管道的流量Q1，从而增大烟气炉炉膛压力和降低干燥气温度；同步线性调小干燥气管道上的第二电动切断阀开度M2＝M2P－γ·UM，减小干燥气流量，以保证烟气炉炉膛压力；当∣PX－P3∣≤ΔP，且∣TY－T2∣≤ΔT时，则保持热风炉废气管道上的第一流量调节阀阀位开度V1和干燥气管道上的第二电动切断阀开度M2不变，烟气炉炉膛压力调节完毕；
c、当PX＞P3，且TY＜T2时，线性调小热风炉废气管道上的第一流量调节阀开度V1＝V1S－K1·UP，减少热风炉废气管道的流量Q1，从而降低烟气炉炉膛压力和提高干燥气温度；同步线性调大干燥气管道上的第二电动切断阀开度M2＝M2P+γ·UM，增大干燥气流量，以保证烟气炉炉膛压力；当∣PX－P3∣≤ΔP，且∣TY－T2∣≤ΔT时，则保持热风炉废气管道上的第一流量调节阀阀位开度V1和干燥气管道上的第二电动切断阀开度M2不变，烟气炉炉膛压力调节完毕；
d、当PX＞P3，且TY＞T2时，线性调大热风炉废气管道上的第一流量调节阀开度V1＝V1S+K1·UP，增加热风炉废气管道的流量Q1，从而降低干燥气温度；同步线性调大干燥气管道上的第二电动切断阀开度M2＝M2P+γ·UM，增大干燥气流量；同时打开烟气放散管道上的第一电动切断阀M1，排放烟气炉内过剩的烟气量以保证烟气炉炉膛压力；当∣PX－P3∣≤ΔP，且∣TY－T2∣≤ΔT时，则保持热风炉废气管道上的第一流量调节阀阀位开度V1和干燥气管道上的第二电动切断阀开度M2不变，同时立即关闭烟气放散管道第一电动切断阀M1，烟气炉炉膛压力调节完毕；
其中，PX为烟气炉炉膛压力实测值；M2为第二电动切断阀开度实测值；M2S为第二电动切断阀开度初始值；γ为第二流量调节阀阀门开度调整系数，根据实际工况人工设定，取值范围为0～100的整数；UM为电动切断阀的最小阀门开度调节单元。
所述干燥气含氧量控制模型控制干燥气含氧量ω≤8.0％和CO浓度NCO≤2000ppm。
所述干燥气含氧量控制模型控制干燥气含氧量和CO浓度的具体实现方法如下：
I、当ωX＞ω，且NCO≤2000ppm时，线性减小空燃比αX＝α－β/100。当∣ωX－ω∣≤Δω，且NCO≤2000ppm时，干燥气含氧量调节完毕；
II、当ωX＞ω，且NCO＞2000ppm时，线性减小空燃比αX＝α－β/100，同步线性调大热风炉废气管道上的第一流量调节阀开度V1＝V1S+K1·UP，增加热风炉废气管道的流量Q1，通过兑入低含氧量的热风炉废气降低干燥气含氧量；当∣ωX－ω∣≤Δω，且NCO≤2000ppm时，则保持热风炉废气管道的第一流量调节阀阀位开度V1不变，干燥气含氧量调节完毕；
其中：ωX为干燥气含氧量实测值；αX为空燃比实际值；α为空燃比初始值，在过剩空气系数为1.05时，α取值0.641；β为空燃比补偿系数，β∈[0，1，2，3，4]。
ΔT、ΔP和Δω均为人工设定值。
本发明具有以下优点：
通过实现烟气炉的全自动优化烧炉和精确控制，使烟气炉在最佳工况下运行，避免烟气炉燃烧控制过程指标波动大，保证系统稳定生产，消除人工手动操作带来的负面影响。此外，不仅可以提高自动化控制水平，还可大幅度降低操作员的劳动强度，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明的控制方法原理框图；
图2为本发明的控制工艺流程图；
图中：1-热风炉废气管道，2-第一流量计，3-第一流量调节阀，4-高炉煤气管道，5-第二流量计，6-第二流量调节阀，7-第一压力计，8-助燃空气管道，9-第三流量计，10-第三流量调节阀，11-第二压力计，12-第三压力计，13-第一温度计(烟气炉炉膛温度)，14-烟气放散管道，15-第一电动切断阀，16-烟气炉，17-干燥气管道，18-第二电动切断阀，19-第二温度计(干燥气温度)，20-CO浓度分析仪，21-O2浓度分析仪。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1和图2所示，一种高炉喷煤系统烟气炉全自动优化烧炉控制方法，包括以下步骤：
S1、建立模型：分别建立干燥气温度控制模型、烟气炉炉膛压力控制模型和干燥气含氧量控制模型；
S2、参数调节：通过步骤S1中的三个模型对介质的温度、压力、流量、CO浓度和O2浓度进行调节，分别控制干燥气温度、烟气炉炉膛压力和干燥气含氧量。
所述干燥气温度控制模型控制干燥气温度T2为250℃以及烟气炉炉膛温度T1为900℃～1100℃。
所述干燥气温度控制模型控制干燥气温度和烟气炉炉膛温度的具体实现方法如下：
A、当TY＞T2，且TX∈T1时，线性调大热风炉废气管道1上的第一流量调节阀3开度V1＝V1S+K1·UP，第一流量调节阀3的开度根据第一流量计2的反馈进行读取，增加热风炉废气管道1的流量Q1；同步线性调小高炉煤气管道4上的第二流量调节阀6开度V2＝V2S－K2·UP，第二流量调节阀6的开度根据第二流量计5的反馈进行读取，减小高炉煤气管道4的流量Q2，从而降低高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量；当∣TY－T2∣≤ΔT且TX∈T1时，则保持热风炉废气管道1上的第一流量调节3阀阀位开度V1和高炉煤气管道4上的第二流量调节阀6阀位开度V2不变，干燥气温度调节完毕；
B、当TY＞T2，且TX＞1100℃时，线性调大热风炉废气管道1上的第一流量调节阀3开度V1＝V1S+K1·UP，增加热风炉废气管道1的流量Q1；同步线性调小高炉煤气管道4上的第二流量调节阀6开度V2＝V2S－K2·UP，减小高炉煤气管道4的流量Q2，从而降低高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量；同时打开烟气放散管道14上的第一电动切断阀15，排放烟气炉16内过剩的烟气量；当∣TY－T2∣≤ΔT且TX∈T1时，则保持热风炉废气管道1上的第一流量调节阀3阀位开度V1和高炉煤气管道4上的第二流量调节阀6阀位开度V2不变，同时立即关闭烟气放散管道14上的第一电动切断阀15，干燥气温度调节完毕；
C、当TY＞T2，且TX＜900℃时，线性调大高炉煤气管道4上的第二流量调节阀6开度V2＝V2S+K2·UP，增大高炉煤气管道4的流量Q2，从而提高高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量；当∣TY－T2∣≤ΔT且TX∈T1时，则保持高炉煤气管道4上的第二流量调节阀6阀位开度V2不变，干燥气温度调节完毕；
D、当TY＜T2，且TX∈T1时，线性调小热风炉废气管道1上的第一流量调节阀3开度V1＝V1S－K1·UP，减小热风炉废气管道1的流量Q1；同步线性调大高炉煤气管道4上的第二流量调节6阀开度V2＝V2S+K2·UP，增大高炉煤气管道4的流量Q2，从而提高高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量；当∣TY－T2∣≤ΔT且TX∈T1时，则保持热风炉废气管道1上的第一流量调节阀3阀位开度V1和高炉煤气管道4上的第二流量调节阀6阀位开度V2不变，干燥气温度调节完毕；
E、当TY＜T2，且TX＞1100℃时，线性调小热风炉废气管道1上的第一流量调节阀3开度V1＝V1S－K1·UP，减小热风炉废气管道1的流量Q1；同步线性调小高炉煤气管道4上的第二流量调节阀6开度V2＝V2S－K2·UP，减小高炉煤气管道4的流量Q2，从而降低高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量；当∣TY－T2∣≤ΔT且TX∈T1时，则保持热风炉废气管道1上的第一流量调节阀3阀位开度V1和高炉煤气管道4上的第二流量调节阀6阀位开度V2不变，干燥气温度调节完毕；
F、当TY＜T2，且TX＜1100℃时，线性调大热风炉废气管道1上的第一流量调节阀3开度V1＝V1S+K1·UP，增加热风炉废气管道1的流量Q1；同步线性调大高炉煤气管道4上的第二流量调节阀6开度V2＝V2S+K2·UP，增大高炉煤气管道4的流量Q2，从而提高高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量；同时打开烟气放散管道14上的第一电动切断阀15，排放烟气炉16内过剩的烟气量；当∣TY－T2∣≤ΔT且TX∈T1时，则保持热风炉废气管道1上的第一流量调节阀3阀位开度V1和高炉煤气管道4上的第二流量调节阀6阀位开度V2不变，同时立即关闭烟气放散管道14上的第一电动切断阀15，干燥气温度调节完毕；
其中：TX为烟气炉16炉膛温度实测值；TY为干燥气温度实测值；V1为第一流量调节阀3开度实测值；V1S为第一流量调节阀3开度初始值；V2为第二流量调节阀6开度实测值；V2S为第二流量调节阀6开度初始值；K1、K2分别为第一流量调节阀3和第二流量调节阀6的阀门开度调整系数，根据实际工况人工设定，取值范围为0～100的整数；UP为第一流量调节阀3和第二流量调节阀6的最小阀门开度调节单元。
助燃空气管道8上的第三流量调节阀10根据第三流量计9反馈的助燃空气流量Q3通过PID串级比例调节回路进行调节，而助燃空气流量Q3按照设定空燃比α，其中α＝Q3/Q2，跟随高炉煤气管道4的流量Q2实时调整，即Q3＝Q2·α，其中，α初始值为0.641。
所述烟气炉炉膛压力控制模型控制烟气炉16炉膛压力P3为-100Pa。
所述烟气炉炉膛压力控制模型控制烟气炉16炉膛压力的具体实现方法如下：
a、当PX＜P3，且TY＜T2时，线性调大高炉煤气管道4上的第二流量调节阀6开度V2＝V2S+K2·UP，增大高炉煤气管道4的流量Q2，提高高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量，从而增大烟气炉16炉膛压力和提高干燥气温度；同步线性调小干燥气管道17上的第二电动切断阀18开度M2＝M2P－γ·UM，减小干燥气流量，以保证烟气炉16炉膛压力；当∣PX－P3∣≤ΔP，且∣TY－T2∣≤ΔT时，则保持高炉煤气管道4上的第二流量调节阀6阀位开度V2和干燥气管道17上的第二电动切断阀18开度M2不变，烟气炉16炉膛压力调节完毕；
b、当PX＜P3，且TY＞T2时，线性调大热风炉废气管道1上的第一流量调节阀3开度V1＝V1S+K1·UP，增加热风炉废气管道1的流量Q1，从而增大烟气炉16炉膛压力和降低干燥气温度；同步线性调小干燥气管道17上的第二电动切断阀18开度M2＝M2P－γ·UM，减小干燥气流量，以保证烟气炉16炉膛压力；当∣PX－P3∣≤ΔP，且∣TY－T2∣≤ΔT时，则保持热风炉废气管道1上的第一流量调节阀3阀位开度V1和干燥气管道17上的第二电动切断阀18开度M2不变，烟气炉16炉膛压力调节完毕；
c、当PX＞P3，且TY＜T2时，线性调小热风炉废气管道1上的第一流量调节阀3开度V1＝V1S－K1·UP，减少热风炉废气管道1的流量Q1，从而降低烟气炉16炉膛压力和提高干燥气温度；同步线性调大干燥气管道17上的第二电动切断阀18开度M2＝M2P+γ·UM，增大干燥气流量，以保证烟气炉16炉膛压力；当∣PX－P3∣≤ΔP，且∣TY－T2∣≤ΔT时，则保持热风炉废气管道1上的第一流量调节阀3阀位开度V1和干燥气管道17上的第二电动切断阀18开度M2不变，烟气炉16炉膛压力调节完毕；
d、当PX＞P3，且TY＞T2时，线性调大热风炉废气管道1上的第一流量调节阀3开度V1＝V1S+K1·UP，增加热风炉废气管道1的流量Q1，从而降低干燥气温度；同步线性调大干燥气管道17上的第二电动切断阀18开度M2＝M2P+γ·UM，增大干燥气流量；同时打开烟气放散管道14上的第一电动切断阀15，排放烟气炉16内过剩的烟气量以保证烟气炉16炉膛压力；当∣PX－P3∣≤ΔP，且∣TY－T2∣≤ΔT时，则保持热风炉废气管道1上的第一流量调节阀3阀位开度V1和干燥气管道17上的第二电动切断阀18开度M2不变，同时立即关闭烟气放散管道14上的第一电动切断阀，烟气炉16炉膛压力调节完毕；
其中，PX为烟气炉16炉膛压力实测值；M2为第二电动切断阀6开度实测值；M2S为第二电动切断阀6开度初始值；γ为第二流量调节阀6阀门开度调整系数，根据实际工况人工设定，取值范围为0～100的整数；UM为电动切断阀的最小阀门开度调节单元。
所述干燥气含氧量控制模型控制干燥气含氧量ω≤8.0％和CO浓度NCO≤2000ppm。
所述干燥气含氧量控制模型控制干燥气含氧量和CO浓度的具体实现方法如下：
I、当ωX＞ω，且NCO≤2000ppm时，线性减小空燃比αX＝α－β/100。当∣ωX－ω∣≤Δω，且NCO≤2000ppm时，干燥气含氧量调节完毕；
II、当ωX＞ω，且NCO＞2000ppm时，线性减小空燃比αX＝α－β/100，同步线性调大热风炉废气管道1上的第一流量调节阀3开度V1＝V1S+K1·UP，增加热风炉废气管道1的流量Q1，通过兑入低含氧量的热风炉废气降低干燥气含氧量；当∣ωX－ω∣≤Δω，且NCO≤2000ppm时，则保持热风炉废气管道1的第一流量调节阀3阀位开度V1不变，干燥气含氧量调节完毕；
其中：ωX为干燥气含氧量实测值；αX为空燃比实际值；α为空燃比初始值，在过剩空气系数为1.05时，α取值0.641；β为空燃比补偿系数，β∈[0，1，2，3，4]。
ΔT、ΔP和Δω均为人工设定值，且ΔT、ΔP和Δω的值均极小，高炉煤气管道4的压力由第一压力计7进行读取，助燃空气管道8的压力由第二压力计11进行读取，烟气炉16内的压力由第三压力计12进行读取，干燥气管道17的CO浓度通过CO浓度分析仪20进行读取，即干燥气CO含量实测值NCO，干燥气管道17的O2浓度通过O2浓度分析仪21进行读取，即干燥气含氧量实测值ωX。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种高炉喷煤系统烟气炉全自动优化烧炉控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、建立模型：分别建立干燥气温度控制模型、烟气炉炉膛压力控制模型和干燥气含氧量控制模型；
S2、参数调节：通过步骤S1中的三个模型对介质的温度、压力、流量、CO浓度和O2浓度进行调节，分别控制干燥气温度、烟气炉炉膛压力和干燥气含氧量；
所述干燥气温度控制模型控制干燥气温度T2为250℃以及烟气炉炉膛温度T1为900℃～1100℃；
所述干燥气温度控制模型控制干燥气温度和烟气炉炉膛温度的具体实现方法如下：
A、当TY＞T2，且TX∈T1时，线性调大热风炉废气管道上的第一流量调节阀开度V1＝V1S+K1·UP，增加热风炉废气管道的流量Q1；同步线性调小高炉煤气管道上的第二流量调节阀开度V2＝V2S－K2·UP，减小高炉煤气管道的流量Q2，从而降低高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量；当∣TY－T2∣≤ΔT且TX∈T1时，则保持热风炉废气管道上的第一流量调节阀阀位开度V1和高炉煤气管道上的第二流量调节阀阀位开度V2不变，干燥气温度调节完毕；
B、当TY＞T2，且TX＞1100℃时，线性调大热风炉废气管道上的第一流量调节阀开度V1＝V1S+K1·UP，增加热风炉废气管道的流量Q1；同步线性调小高炉煤气管道上的第二流量调节阀开度V2＝V2S－K2·UP，减小高炉煤气管道的流量Q2，从而降低高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量；同时打开烟气放散管道上的第一电动切断阀M1，排放烟气炉内过剩的烟气量；当∣TY－T2∣≤ΔT且TX∈T1时，则保持热风炉废气管道上的第一流量调节阀阀位开度V1和高炉煤气管道上的第二流量调节阀阀位开度V2不变，同时立即关闭烟气放散管道上的第一电动切断阀M1，干燥气温度调节完毕；
C、当TY＞T2，且TX＜900℃时，线性调大高炉煤气管道上的第二流量调节阀开度V2＝V2S+K2·UP，增大高炉煤气管道的流量Q2，从而提高高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量；当∣TY－T2∣≤ΔT且TX∈T1时，则保持高炉煤气管道上的第二流量调节阀阀位开度V2不变，干燥气温度调节完毕；
D、当TY＜T2，且TX∈T1时，线性调小热风炉废气管道上的第一流量调节阀开度V1＝V1S－K1·UP，减小热风炉废气管道的流量Q1；同步线性调大高炉煤气管道上的第二流量调节阀开度V2＝V2S+K2·UP，增大高炉煤气管道的流量Q2，从而提高高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量；当∣TY－T2∣≤ΔT且TX∈T1时，则保持热风炉废气管道上的第一流量调节阀阀位开度V1和高炉煤气管道上的第二流量调节阀阀位开度V2不变，干燥气温度调节完毕；
E、当TY＜T2，且TX＞1100℃时，线性调小热风炉废气管道上的第一流量调节阀开度V1＝V1S－K1·UP，减小热风炉废气管道的流量Q1；同步线性调小高炉煤气管道上的第二流量调节阀开度V2＝V2S－K2·UP，减小高炉煤气管道的流量Q2，从而降低高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量；当∣TY－T2∣≤ΔT且TX∈T1时，则保持热风炉废气管道上的第一流量调节阀阀位开度V1和高炉煤气管道上的第二流量调节阀阀位开度V2不变，干燥气温度调节完毕；
F、当TY＜T2，且TX＜1100℃时，线性调大热风炉废气管道上的第一流量调节阀开度V1＝V1S+K1·UP，增加热风炉废气管道的流量Q1；同步线性调大高炉煤气管道上的第二流量调节阀开度V2＝V2S+K2·UP，增大高炉煤气管道的流量Q2，从而提高高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量；同时打开烟气放散管道上的第一电动切断阀M1，排放烟气炉内过剩的烟气量；当∣TY－T2∣≤ΔT且TX∈T1时，则保持热风炉废气管道上的第一流量调节阀阀位开度V1和高炉煤气管道上的第二流量调节阀阀位开度V2不变，同时立即关闭烟气放散管道上的第一电动切断阀M1，干燥气温度调节完毕；
其中：TX为烟气炉炉膛温度实测值；TY为干燥气温度实测值；V1为第一流量调节阀开度实测值；V1S为第一流量调节阀开度初始值；V2为第二流量调节阀开度实测值；V2S为第二流量调节阀开度初始值；K1、K2分别为第一流量调节阀和第二流量调节阀的阀门开度调整系数，根据实际工况人工设定，取值范围为0～100的整数；UP为第一流量调节阀和第二流量调节阀的最小阀门开度调节单元。
2.根据权利要求1所述的一种高炉喷煤系统烟气炉全自动优化烧炉控制方法，其特征在于：助燃空气管道上的第三流量调节阀根据第三流量计反馈的助燃空气流量Q3通过PID串级比例调节回路进行调节，而助燃空气流量Q3按照设定空燃比α，其中α＝Q3/Q2，跟随高炉煤气管道的流量Q2实时调整，即Q3＝Q2·α，其中，α初始值为0.641。
3.根据权利要求1所述的一种高炉喷煤系统烟气炉全自动优化烧炉控制方法，其特征在于：所述烟气炉炉膛压力控制模型控制烟气炉炉膛压力P3为-100Pa。
4.根据权利要求3所述的一种高炉喷煤系统烟气炉全自动优化烧炉控制方法，其特征在于：所述烟气炉炉膛压力控制模型控制烟气炉炉膛压力的具体实现方法如下：
a、当PX＜P3，且TY＜T2时，线性调大高炉煤气管道上的第二流量调节阀开度V2＝V2S+K2·UP，增大高炉煤气管道的流量Q2，提高高炉煤气燃烧产生高温烟气的发生量，从而增大烟气炉炉膛压力和提高干燥气温度；同步线性调小干燥气管道上的第二电动切断阀开度M2＝M2P－γ·UM，减小干燥气流量，以保证烟气炉炉膛压力；当∣PX－P3∣≤ΔP，且∣TY－T2∣≤ΔT时，则保持高炉煤气管道上的第二流量调节阀阀位开度V2和干燥气管道上的第二电动切断阀开度M2不变，烟气炉炉膛压力调节完毕；
b、当PX＜P3，且TY＞T2时，线性调大热风炉废气管道上的第一流量调节阀开度V1＝V1S+K1·UP，增加热风炉废气管道的流量Q1，从而增大烟气炉炉膛压力和降低干燥气温度；同步线性调小干燥气管道上的第二电动切断阀开度M2＝M2P－γ·UM，减小干燥气流量，以保证烟气炉炉膛压力；当∣PX－P3∣≤ΔP，且∣TY－T2∣≤ΔT时，则保持热风炉废气管道上的第一流量调节阀阀位开度V1和干燥气管道上的第二电动切断阀开度M2不变，烟气炉炉膛压力调节完毕；
c、当PX＞P3，且TY＜T2时，线性调小热风炉废气管道上的第一流量调节阀开度V1＝V1S－K1·UP，减少热风炉废气管道的流量Q1，从而降低烟气炉炉膛压力和提高干燥气温度；同步线性调大干燥气管道上的第二电动切断阀开度M2＝M2P+γ·UM，增大干燥气流量，以保证烟气炉炉膛压力；当∣PX－P3∣≤ΔP，且∣TY－T2∣≤ΔT时，则保持热风炉废气管道上的第一流量调节阀阀位开度V1和干燥气管道上的第二电动切断阀开度M2不变，烟气炉炉膛压力调节完毕；
d、当PX＞P3，且TY＞T2时，线性调大热风炉废气管道上的第一流量调节阀开度V1＝V1S+K1·UP，增加热风炉废气管道的流量Q1，从而降低干燥气温度；同步线性调大干燥气管道上的第二电动切断阀开度M2＝M2P+γ·UM，增大干燥气流量；同时打开烟气放散管道上的第一电动切断阀M1，排放烟气炉内过剩的烟气量以保证烟气炉炉膛压力；当∣PX－P3∣≤ΔP，且∣TY－T2∣≤ΔT时，则保持热风炉废气管道上的第一流量调节阀阀位开度V1和干燥气管道上的第二电动切断阀开度M2不变，同时立即关闭烟气放散管道第一电动切断阀M1，烟气炉炉膛压力调节完毕；
其中，PX为烟气炉炉膛压力实测值；M2为第二电动切断阀开度实测值；M2p为第二电动切断阀开度初始值；γ为第二流量调节阀阀门开度调整系数，根据实际工况人工设定，取值范围为0～100的整数；UM为电动切断阀的最小阀门开度调节单元。
5.根据权利要求1所述的一种高炉喷煤系统烟气炉全自动优化烧炉控制方法，其特征在于：所述干燥气含氧量控制模型控制干燥气含氧量ω≤8.0％和CO浓度NCO≤2000ppm。
6.根据权利要求5所述的一种高炉喷煤系统烟气炉全自动优化烧炉控制方法，其特征在于：所述干燥气含氧量控制模型控制干燥气含氧量和CO浓度的具体实现方法如下：
I、当ωX＞ω，且NCO≤2000ppm时，线性减小空燃比αX＝α－β/100，当∣ωX－ω∣≤Δω，且NCO≤2000ppm时，干燥气含氧量调节完毕；
II、当ωX＞ω，且NCO＞2000ppm时，线性减小空燃比αX＝α－β/100，同步线性调大热风炉废气管道上的第一流量调节阀开度V1＝V1S+K1·UP，增加热风炉废气管道的流量Q1，通过兑入低含氧量的热风炉废气降低干燥气含氧量；当∣ωX－ω∣≤Δω，且NCO≤2000ppm时，则保持热风炉废气管道的第一流量调节阀阀位开度V1不变，干燥气含氧量调节完毕；
其中：ωX为干燥气含氧量实测值；αX为空燃比实际值；α为空燃比初始值，在过剩空气系数为1.05时，α取值0.641；β为空燃比补偿系数，β∈[0，1，2，3，4]。
7.根据权利要求1、4或6所述的一种高炉喷煤系统烟气炉全自动优化烧炉控制方法，其特征在于：ΔT、ΔP和Δω均为人工设定值。
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