專利名稱：一種實時預(yù)測高爐發(fā)生管道概率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域的高爐檢測方法，具體地，本發(fā)明涉及一種用于高爐檢測的實時預(yù)測高爐發(fā)生管道概率的方法，所述方法根據(jù)高爐運行的參數(shù)對高爐發(fā)生管道概率進行實時預(yù)測，以避免高爐發(fā)生管道，從而保證爐況的穩(wěn)定運行。
背景技術(shù)：
在冶金高爐的操作過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)很多影響高爐穩(wěn)定順行的因素，所述因素包括管道、懸料、崩滑料等待異常爐況，這些異常爐況會影響到高爐的產(chǎn)量、各項經(jīng)濟技術(shù)指標甚至是危害設(shè)備穩(wěn)定和安全。 其中，高爐發(fā)生管道的根本原因是高爐截面上某一區(qū)域煤氣流量過大，煤氣流速過快，導(dǎo)致該區(qū)域爐料流態(tài)化。而導(dǎo)致這些異常爐況的主要原因有很多，包括高爐原燃料情況、高爐爐熱狀態(tài)、氣流情況、造渣制度、爐前作業(yè)情況等。為避免高爐發(fā)生管道，從而保證爐況的穩(wěn)定運行，須對高爐發(fā)生管道概率進行實時預(yù)測。現(xiàn)有的管道預(yù)測控制技術(shù)是上世紀八十年代從國外引進的GO-STOP系統(tǒng)。該系統(tǒng)將爐況惡化分為爐料下降不順行，爐熱變動或爐熱過低，出鐵出渣不良三大類。該系統(tǒng)首先對高爐各個參數(shù)進行分別判定，根據(jù)高爐各個操作參數(shù)與各自設(shè)定的邊界值進行三個范圍內(nèi)比較，判出“好”、“注意”、“壞”中的ー個結(jié)果，再對各個參數(shù)進行分類別。其次，將各個操作參數(shù)分成水準判別和變動判別并計算這兩種判別的GS數(shù)，其中水準判別分成8類，包括全爐透氣性(DPF2)、局部透氣性(DSP)、爐熱狀態(tài)(HI)、爐料下降狀況(SHI)、爐缸中渣鐵殘留量(PSB)、爐頂煤氣狀況(GAS)等，變動判別分為4個類別。包括送風壓力、爐身壓力、爐熱指數(shù)、爐頂煤氣。對每個類別分別設(shè)定邊界值，根據(jù)邊界值判斷出“好”、“注意”、“壞”中的ー個結(jié)果。然后，分別對8個水準判別和4個變動判別進行累加作為總的水準判別GS數(shù)和總的變動判別GS數(shù)，并判出“好”、“注意”、“壞”中的ー個結(jié)果。最后對總的水準判別GS數(shù)和總的變動判別GS數(shù)進行相加，根據(jù)設(shè)定的邊界值判出“好”、“注意”、“壞”中的ー個結(jié)果。目前高爐使用的國外引進的GO-STOP系統(tǒng)對高爐操作參數(shù)的水準判別和變動判別給出的結(jié)果為“好”、“注意”、“壞”三個定性的結(jié)果，并不能給出量化的具有可操作性的結(jié)果。由于高爐操作技術(shù)和檢測技術(shù)的發(fā)展，原有的GO-STOP專家系統(tǒng)對高爐發(fā)生管道的判斷不能滿足高爐更高層次的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供ー種實時預(yù)測高爐發(fā)生管道概率的方法，其能根據(jù)高爐運行的參數(shù)來實時預(yù)測高爐發(fā)生管道概率，當操作人員發(fā)現(xiàn)該概率指數(shù)升高時就可以根據(jù)系統(tǒng)提示的信息及時調(diào)整相應(yīng)的操作參數(shù)，從而避免發(fā)生管道，從而保證了爐況的穩(wěn)定順行。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供ー種實時預(yù)測高爐發(fā)生管道概率的方法，設(shè)高爐發(fā)生管道概率為P: P = W_BSG* E WjPj，其中 j = I，2......7 ；式中，Wj為各個因素導(dǎo)致管道的概率指數(shù)匕對總概率指數(shù)P的權(quán)重，其中j = 1,2......
7,Wj所指的因素與P〗所指的各因素一致，如P1所指的為高爐爐況因素對產(chǎn)生管道的概率，W1即為高爐爐況因素對產(chǎn)生管道概率的權(quán)重。其取值范圍在0到I之間，對導(dǎo)致管道概率的影響越大，其權(quán)重也就越大，不同高爐所取值有所不同。P1為高爐爐況現(xiàn)狀導(dǎo)致管道的概率指數(shù)，W1通常在0. 4-0. 8之間，優(yōu)選W1 = 0. 7。 高爐爐況所體現(xiàn)的是高爐的透氣性指數(shù)K值和高爐壓差A(yù) P，如果K值或A P偏離了規(guī)定的標準值越大，說明高爐料柱發(fā)生流態(tài)化(亦即發(fā)生管道)的可能性越大，概率指數(shù)P1的范圍在0-100%之間，其值越低越好，越大說明高爐爐況導(dǎo)致管道的可能性越大。由于高爐爐況對導(dǎo)致高爐管道的影響程度大，所以其對應(yīng)的權(quán)重W1也相對較大，一般在0. 4-0. 8之間。P2為高爐煤氣流分布導(dǎo)致管道的概率指數(shù)，W2的取值范圍在0. 3-0. 6之間，優(yōu)選W2
=0. 5o高爐是通過安裝在高爐內(nèi)的測溫電偶測得煤氣溫度來表示高爐煤氣流的強弱的。高爐在爐喉處安裝有十字測溫電偶，共有21支，其中高爐中心點有ー支電偶檢測中心溫度(用CCT表示)，其余20點等半徑分成5圈，每圈有4根電偶，最靠近爐墻的ー圈4點溫度表示邊緣四點溫度。高爐圓周方向上的鋼磚、煤氣風罩比十字測溫的位置要高，都各安裝有8支電偶以檢測邊緣氣流的強度。一般十字測溫的CCT溫度和邊緣四點平均溫度表示高爐煤氣流中心氣流和邊緣氣流的強弱，因通過高爐的氣流總量固定，如果通過中心的氣流多則邊緣氣流少，通過中心的氣流少則邊緣多，所以中心和邊緣氣流強弱都要在ー個合理的范圍內(nèi)，中心過強，邊緣太弱會導(dǎo)致高爐煤氣利用率下降，燃料消耗増加，中心過弱，邊緣太強會導(dǎo)致高爐透氣性下降，順行異常。而發(fā)生管道的原因一般都是高爐邊緣氣流太強而導(dǎo)致高爐局部物料流態(tài)化。另外，邊緣四點溫度、鋼磚8點溫度和煤氣風罩8點溫度的偏差表示高爐在邊緣氣流的均勻性，在高爐邊緣，如果某點的氣流很強，其它的點相對較低，即邊緣氣流的偏差大，就很容易導(dǎo)致管道的發(fā)生。W2表示高爐煤氣流分布對發(fā)導(dǎo)致發(fā)生管道的影響程度。概率指數(shù)P2的范圍在0-100%之間，由于煤氣流分布對導(dǎo)致管道的影響程度較大，W2的取值范圍在0. 3-0. 6之間，具體取值需要根據(jù)每個高爐操作的特點而定。P3為爐體熱負荷導(dǎo)致管道的概率指數(shù)，W3的取值范圍在0. 2-0. 6之間，優(yōu)選W3 =0. 5。爐體熱負荷是根據(jù)高爐爐墻冷卻水水溫差和水量計算得到的，表征高爐內(nèi)爐墻被渣鐵粘結(jié)的情況，如果爐墻被渣鐵粘結(jié)的較多，則水溫差會降低，熱負荷降低；粘結(jié)較少，導(dǎo)致水溫差升高，熱負荷升高。熱負荷太高或太低都不利用高爐的穩(wěn)定順行，太高則爐墻直接與爐內(nèi)氣流和渣鐵接觸容易損壞爐襯和冷卻器，太低高爐容易導(dǎo)致爐墻結(jié)厚。如果某個方向上爐墻熱負荷一直很高，說明粘結(jié)的渣鐵少，爐墻圓周方向出現(xiàn)不均勻，容易在熱負荷較高處導(dǎo)致管道。另外，熱負荷從較低的水平突然升高，說明高爐爐墻粘結(jié)的渣鐵突然脫落，也會導(dǎo)致管道發(fā)生。所以當熱負荷在超過標準值范圍，或熱負荷波動較大時，容易出現(xiàn)管道，概率指數(shù)P3的范圍在0-100%之間，W3表示高爐爐體熱負荷對導(dǎo)致發(fā)生管道的影響程度，W3的取值范圍在0. 2-0. 6之間，具體取值需要根據(jù)每個高爐操作的特點而定。P4為頂壓波動導(dǎo)致管道的概率指數(shù)，W4的取值范圍在0. 7-0. 9之間，優(yōu)選W4 =
0.9。高爐的頂壓一般設(shè)定在ー個固定值，在非人為設(shè)定和設(shè)備故障的前提下，頂壓波動的原因就是高爐爐內(nèi)某個區(qū)域出現(xiàn)阻カ突然下降，頂壓與風壓之間的壓差突然減小。這個阻カ的減小絕大多數(shù)就是因為爐料流態(tài)化導(dǎo)致的。出現(xiàn)頂壓波動說明高爐發(fā)生了管道的概率非常大。如果發(fā)生了管道，其重要的表現(xiàn)也就是高爐頂壓波動。概率指數(shù)P4的范圍在0-100%之間，W4表示高爐頂壓波動對導(dǎo)致發(fā)生管道的影響程度，W4的取值范圍在0. 7-0. 9之間，具體取值需要根據(jù)每個高爐操作的特點而定。P5為爐身靜壓カ發(fā)生波動時導(dǎo)致管道的概率指數(shù)，W5的取值范圍在0. 1-0. 6之間，優(yōu)選 W5 = 0. 2?！ひ话阊馗郀t的高度方向設(shè)有幾層壓カ檢測計，每層按圓周方向一般有四只檢測計，這樣的壓カ檢測計稱之為爐身靜壓力。沿著高度方向，壓カ最低的為爐頂壓カTP，而壓力最高的為風壓BP，在高爐穩(wěn)定、順行時，各層之間的靜壓カ差是穩(wěn)定的，每層的四個靜壓力之間的壓力差應(yīng)該為O。但是當高爐爐況不順行時，各層靜壓力差變得不穩(wěn)定，每層的靜壓カ之間的壓力差也不為零。所以當靜壓カ發(fā)生波動時，可能是因為局部區(qū)域出現(xiàn)料柱的流態(tài)化(即管道)導(dǎo)致的。所以概率指數(shù)P5的范圍一般在0-100%之間，W5表示爐身靜壓力發(fā)生波動時導(dǎo)致發(fā)生管道的影響程度，因靜壓カ波動也可能導(dǎo)致其它的特殊爐況，W5的取值范圍在0. 1-0. 6之間，具體取值需要根據(jù)每個高爐操作的特點而定。P6為高爐煤氣利用率異常下降時導(dǎo)致管道的概率指數(shù)，W6的取值范圍在0. 1-0. 3之間，優(yōu)選W6 = O-Io在可能出現(xiàn)管道前，ー個重要的征兆就是煤氣利用率會突然下降。這是因為料柱出現(xiàn)流態(tài)化后，煤氣沒有與料柱充分的發(fā)生熱交換和發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致煤氣中的CO含量過高，表現(xiàn)在高爐煤氣利用率突然下降。但當計算其它因素導(dǎo)致發(fā)生管道的概率指數(shù)較高(P>50%)時，如果出現(xiàn)煤氣利用率突然下降，說明發(fā)生管道的概率很高(>80%)。在其它因素導(dǎo)致發(fā)生管道的概率指數(shù)不高時(P < 50% )，由于導(dǎo)致煤氣利用率異常下降的原因很多，所以因高爐煤氣利用率異常下降導(dǎo)致管道的概率指數(shù)權(quán)重W6的取值范圍在0. 1-0. 3之間，具體取值需要根據(jù)每個高爐操作的特點而定。P7為高爐爐頂溫度異常升高時導(dǎo)致管道的概率指數(shù)，W7的取值范圍在0. 1-0. 3之間，優(yōu)選W7 = O-Io與煤氣利用率異常下降的情況相似，在可能出現(xiàn)管道前，另ー個重要的征兆就是煤氣溫度會突然下降。這是因為料柱出現(xiàn)流態(tài)化后，煤氣沒有與料柱充分的發(fā)生熱交換，導(dǎo)致煤氣溫度高，表現(xiàn)在爐頂溫度TT突然升高。但當計算其它因素導(dǎo)致發(fā)生管道的概率指數(shù)較高(P>50%)時，如果出現(xiàn)爐頂溫度異常升高，說明發(fā)生管道的概率很高(>80%)。在其它因素導(dǎo)致發(fā)生管道的概率指數(shù)不高時(P < 50% )，由于導(dǎo)致爐頂溫度異常升高的原因很多，所以因高爐爐頂溫度異常升高導(dǎo)致管道的概率指數(shù)權(quán)重W7的取值范圍在0. 1-0.3之間，具體取值需要根據(jù)每個高爐操作的特點而定。
ff_BSG為爐腹煤氣量對產(chǎn)生管道影響的權(quán)重。高爐所鼓入的風量與高爐容積比稱之送風比，每座高爐生產(chǎn)過程中有一個合適的送風比，根據(jù)寶鋼的經(jīng)驗，合適的送風比在I. 6至I. 7之間，在合適送風比范圍內(nèi)生產(chǎn)，高爐爐況、指標等都會出現(xiàn)在最佳的狀態(tài)，但如果低于或者高于這個合適的送風比，則高爐的爐況、指標會下降，偏離越大，可能出現(xiàn)異常的概率會越高。合適的送風比對于每座高爐都不同。送風比對高爐的影響主要體現(xiàn)單位時間高爐爐腹部位的煤氣量(簡稱爐腹煤氣量)的影響，送風比高或者低會導(dǎo)致爐腹部煤氣量高或者低，不同高爐的爐腹煤氣量(BSG)對產(chǎn)生管道影響的權(quán)重W_BSG根據(jù)各高爐的特點有所不同。下面是寶鋼四高爐爐腹煤氣量(BSG)對產(chǎn)生管道影響的權(quán)重W_BSG。
權(quán)利要求
1.ー種實時預(yù)測高爐發(fā)生管道概率的方法，其特征在于設(shè)高爐發(fā)生管道概率為P，其計算公式為P = ff_BSG* E WjPj.，其中j = 1,2……7 ； 式中，Wj為各個因素導(dǎo)致管道的概率指數(shù)！^對總概率指數(shù)P的權(quán)重，為0-1，其中j = 1,2......7， P1為高爐爐況現(xiàn)狀導(dǎo)致管道的概率指數(shù)，記W1 = 0. 4-0. 8 ； P2為高爐煤氣流分布導(dǎo)致管道的概率指數(shù)，記W2 = 0. 3-0. 6 ； P3為爐體熱負荷導(dǎo)致管道的概率指數(shù)，記W3 = 0. 2-0. 6 ； P4為頂壓波動導(dǎo)致管道的概率指數(shù)，記W4 = 0. 7-0. 9 ； P5為爐身靜壓カ發(fā)生波動時導(dǎo)致管道的概率指數(shù)，記W5 = 0. 1-06 ； P6為高爐煤氣利用率異常下降時導(dǎo)致管道的概率指數(shù)，記W6 = 0. 1-0. 3 ； P7為高爐爐頂溫度異常升高時導(dǎo)致管道的概率指數(shù)，記W7 = 0. 1-0. 3 ； W_BSG為爐腹煤氣量對產(chǎn)生管道影響的權(quán)重，I. 0-1. 6。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實時預(yù)測高爐發(fā)生管道概率的方法，其特征在于所述高爐爐況現(xiàn)狀導(dǎo)致管道的概率指數(shù)P1 = a P11+PP12，其中， a、&為權(quán)重，取值范圍為0到I之間； P11為風壓或透氣性壓差導(dǎo)致管道的概率，在0-100%之間； P12為異常爐況導(dǎo)致發(fā)生管道的概率指數(shù)，在0-100%之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實時預(yù)測高爐發(fā)生管道概率的方法，其特征在于所述 W1 = 0. 7，W2 = 0. 5，W3 = 0. 5，W4 = 0. 9，W5 = 0. 2，W6 = 0. 1，W7 = 0. I。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實時預(yù)測高爐發(fā)生管道概率的方法，其特征在于所述 W_BSG = I. 2-1. 4。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實時預(yù)測高爐發(fā)生管道概率的方法，其特征在于 所述高爐煤氣流分布導(dǎo)致管道的概率指數(shù)P2的變化趨勢與十字測溫邊緣四點溫度、爐喉鋼磚八點溫度和及煤氣封罩八點溫度的溫度計算偏差的變化趨勢相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實時預(yù)測高爐發(fā)生管道概率的方法，其特征在干a=0. 6-0. 8，P =0. 2-0. 4。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實時預(yù)測高爐發(fā)生管道概率的方法，其特征在干a=0.8，& = 0. 2o
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實時預(yù)測高爐發(fā)生管道概率的方法，其通過運用高爐當前的運行參數(shù)，如包括風壓、頂壓、煤氣流、靜壓力檢測、爐頂溫度、高爐風氧量等多種檢測數(shù)據(jù)來實時預(yù)測分析出高爐發(fā)生管道的概率指數(shù)P。當操作人員發(fā)現(xiàn)該概率指數(shù)升高時就可以根據(jù)系統(tǒng)提示的信息及時調(diào)整相應(yīng)的操作參數(shù)，從而避免發(fā)生管道，從而保證了爐況的穩(wěn)定順行。
文檔編號C21B5/00GK102758032SQ20111010843
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者王訓富, 陳永明, 陶衛(wèi)忠 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司