一種高爐熱風(fēng)爐熱效率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種檢測(cè)系統(tǒng)，具體涉及一種高爐熱風(fēng)爐熱效率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 高爐熱風(fēng)爐是煉鐵廠高爐主要的配套設(shè)備之一，其作用是為高爐持續(xù)不斷的提供 1000度以上的高溫?zé)犸L(fēng)，一般一座高爐配3~4座熱風(fēng)爐，每座熱風(fēng)爐都是燃燒、送風(fēng)、換爐 的重復(fù)過(guò)程，在正常生產(chǎn)條件下，一個(gè)操作周期的時(shí)間包括燃燒期、送風(fēng)期及換爐時(shí)間。
[0003] 熱風(fēng)爐在燃燒期利用蓄熱介質(zhì)將所通過(guò)的高溫廢氣的熱積蓄起來(lái)，而在送風(fēng)期， 再將熱量傳遞給冷風(fēng)，即冷風(fēng)吸收格子磚的熱量后進(jìn)入高爐，如此循環(huán)。熱風(fēng)爐熱效率是評(píng) 定熱風(fēng)爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵熱工指標(biāo)，其為改進(jìn)熱風(fēng)爐的熱工操作、設(shè)備結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)管 理提供重要依據(jù)，以往要獲取熱風(fēng)爐熱效率，必須借助熱風(fēng)爐的熱平衡測(cè)定試驗(yàn)，耗時(shí)耗 力，且獲得的結(jié)果僅能反映試驗(yàn)期間的運(yùn)行水平，如何對(duì)熱效率進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，進(jìn)而優(yōu)化調(diào) 整熱風(fēng)爐的運(yùn)行工況，是相關(guān)技術(shù)人員一直關(guān)心的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種高爐熱風(fēng)爐熱效率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種高爐熱風(fēng)爐熱效率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括計(jì)算使能信號(hào)觸發(fā)模塊、 雙累計(jì)量統(tǒng)計(jì)模塊、基于累計(jì)量權(quán)值的氣體溫度加權(quán)滑動(dòng)平均值統(tǒng)計(jì)模塊以及熱風(fēng)爐熱效 率計(jì)算模塊；
[0007] 所述計(jì)算使能信號(hào)觸發(fā)模塊的輸出端分別與雙累計(jì)量統(tǒng)計(jì)模塊、基于累計(jì)量權(quán)值 的氣體溫度加權(quán)滑動(dòng)平均值統(tǒng)計(jì)模塊以及熱風(fēng)爐熱效率計(jì)算模塊的輸入端連接，所述雙累 計(jì)量統(tǒng)計(jì)模塊的輸出端分別與基于累計(jì)量權(quán)值的氣體溫度加權(quán)滑動(dòng)平均值統(tǒng)計(jì)模塊以及 熱風(fēng)爐熱效率計(jì)算模塊的輸入端連接，所述基于累計(jì)量權(quán)值的氣體溫度加權(quán)滑動(dòng)平均值統(tǒng) 計(jì)模塊的輸出端與熱風(fēng)爐熱效率計(jì)算模塊的輸入端連接；
[0008] 所述計(jì)算使能信號(hào)觸發(fā)模塊，通過(guò)實(shí)時(shí)識(shí)別熱風(fēng)爐運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)出熱風(fēng)爐熱效率 計(jì)算使能信號(hào)；
[0009]所述雙累計(jì)量統(tǒng)計(jì)模塊，負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)熱風(fēng)爐冷風(fēng)、助燃空氣及煤氣的累計(jì)流量；
[0010]所述基于累計(jì)量權(quán)值的氣體溫度加權(quán)滑動(dòng)平均值統(tǒng)計(jì)模塊，負(fù)責(zé)統(tǒng)計(jì)熱風(fēng)爐每一 個(gè)完整操作周期內(nèi)的熱風(fēng)溫度、冷風(fēng)溫度、助燃空氣溫度及煤氣溫度的加權(quán)滑動(dòng)平均值； [0011]所述熱風(fēng)爐熱效率計(jì)算模塊，負(fù)責(zé)計(jì)算熱風(fēng)爐每一個(gè)完整操作周期內(nèi)的熱風(fēng)爐系 統(tǒng)熱效率。
[0012] 輸入計(jì)算使能信號(hào)觸發(fā)模塊的熱風(fēng)爐運(yùn)行狀態(tài)包括熱風(fēng)爐的熱風(fēng)閥開(kāi)關(guān)狀態(tài)、冷 風(fēng)閥開(kāi)關(guān)狀態(tài)、煤氣切斷閥開(kāi)關(guān)狀態(tài)、助燃空氣閥開(kāi)關(guān)狀態(tài)、煙道閥開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及拱頂溫 度；
[0013] 當(dāng)判斷熱風(fēng)爐由非燃燒狀態(tài)轉(zhuǎn)換為燃燒狀態(tài)時(shí)，發(fā)出上升沿脈沖信號(hào)，即熱風(fēng)爐 熱效率計(jì)算使能信號(hào)，兩個(gè)相鄰的脈沖信號(hào)之間即為熱風(fēng)爐一個(gè)完整的操作周期。
[0014] 所述雙累計(jì)量統(tǒng)計(jì)模塊的輸入部分包括熱風(fēng)爐熱效率計(jì)算使能信號(hào)，冷風(fēng)、助燃 空氣和煤氣的瞬時(shí)流量；
[0015] 輸出部分包括兩個(gè)累計(jì)流量，分別為:熱風(fēng)爐前一個(gè)完整操作周期內(nèi)的冷風(fēng)、助燃 空氣及煤氣的累計(jì)流量、熱風(fēng)爐當(dāng)前操作周期開(kāi)始至當(dāng)前時(shí)刻的冷風(fēng)、助燃空氣和煤氣的 累計(jì)流量。
[0016] 所述基于累計(jì)量權(quán)值的氣體溫度加權(quán)滑動(dòng)平均值統(tǒng)計(jì)模塊的輸入部分包括熱風(fēng) 爐熱效率計(jì)算使能信號(hào)，熱風(fēng)爐當(dāng)前操作周期開(kāi)始至當(dāng)前時(shí)刻的冷風(fēng)、助燃空氣和煤氣的 累計(jì)流量，熱風(fēng)溫度、冷風(fēng)溫度及煤氣溫度的瞬時(shí)值；
[0017] 輸出部分為熱風(fēng)爐前一個(gè)完整操作周期內(nèi)的熱風(fēng)溫度、冷風(fēng)溫度、助燃空氣溫度 及煤氣溫度的加權(quán)滑動(dòng)平均值。
[0018] 所述基于累計(jì)量權(quán)值的氣體溫度加權(quán)滑動(dòng)平均值統(tǒng)計(jì)模塊的具體計(jì)算方法為，
[0019] (1)設(shè)定數(shù)據(jù)采樣的周期為T;
[0020] (2)當(dāng)接收到熱風(fēng)爐熱效率計(jì)算使能信號(hào)時(shí)，開(kāi)始計(jì)算熱風(fēng)、冷風(fēng)、助燃空氣以及 煤氣的溫度加權(quán)滑動(dòng)平均值;其中的權(quán)值為上述介質(zhì)的累計(jì)流量；
[0021]
[0022]
[0023]
[0024] 式中，k為整數(shù)，k= 1，2，3···，?;.(幻為kT時(shí)刻下的第i種介質(zhì)溫度的加權(quán)滑動(dòng)平均 值，物理單位為攝氏度-：〇為(k-l)T時(shí)刻下的第i種介質(zhì)溫度的加權(quán)滑動(dòng)平均值，物 理單位為攝氏度，ti(k)為kT時(shí)刻下的第i種介質(zhì)溫度的瞬時(shí)值，物理單位為攝氏度，Li(k)為 kT時(shí)刻下的第i種介質(zhì)溫度的加權(quán)滑動(dòng)平均值的權(quán)重計(jì)算系數(shù);Vl(k)為kT時(shí)刻下的第i種 介質(zhì)的流量瞬時(shí)值，物理單位為m 3/h，Vi (k)為當(dāng)前操作周期開(kāi)始至kT時(shí)刻內(nèi)的第i種介質(zhì)的 流量累計(jì)值，物理單位為m3;
[0025] (3)當(dāng)再次收到熱風(fēng)爐熱效率計(jì)算使能信號(hào)時(shí)，即表示新的操作周期開(kāi)始，輸出上 一步的結(jié)算結(jié)果并保持，直到再次收到計(jì)算使能信號(hào)觸發(fā)模塊輸出的上升沿脈沖信號(hào)；
[0026] (4)重復(fù)(2)~（3)步，即可實(shí)現(xiàn)當(dāng)一個(gè)操作周期結(jié)束時(shí)，立即輸出該周期內(nèi)的熱風(fēng) 溫度、冷風(fēng)溫度、助燃空氣以及煤氣的溫度加權(quán)滑動(dòng)平均值。
[0027] 所述熱風(fēng)爐熱效率計(jì)算模塊的輸入部分包括熱風(fēng)爐熱效率計(jì)算使能信號(hào)，前一個(gè) 完整操作周期的冷風(fēng)、助燃空氣和煤氣的累計(jì)流量，前一個(gè)完整操作周期內(nèi)的熱風(fēng)溫度，冷 風(fēng)溫度，助燃空氣溫度和煤氣溫度的加權(quán)滑動(dòng)平均值；
[0028] 輸出部分為前一個(gè)完整操作周期內(nèi)的熱風(fēng)爐系統(tǒng)熱效率。
[0029] 本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：1、本發(fā)明所需的參數(shù)均可從熱風(fēng)爐控制系統(tǒng)中直接讀 取，現(xiàn)場(chǎng)不需要額外增加分析或測(cè)量?jī)x表等昂貴的輔助設(shè)備，可集成在已有的上位機(jī)或能 源管理系統(tǒng)中，成本低;2、本發(fā)明與熱風(fēng)爐的類型、工作制度等因素?zé)o關(guān)，適用性廣;3、本發(fā) 明不依賴煤氣流量計(jì)、熱風(fēng)流量計(jì)的精確計(jì)量，只要計(jì)量趨勢(shì)準(zhǔn)確，計(jì)算結(jié)果即可準(zhǔn)確表征 熱風(fēng)爐熱效率的變化趨勢(shì);4、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高爐熱風(fēng)爐熱效率的在線監(jiān)測(cè)，為熱風(fēng)爐優(yōu)化 運(yùn)行提供了重要依據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為高爐熱風(fēng)爐熱效率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方法的總體框圖。
[0031 ]圖中， 為熱風(fēng)閥、冷風(fēng)閥、助燃空氣閥、煤氣切斷閥及煙道閥的開(kāi)閉狀態(tài);T_Vault為拱頂溫度，°C; T_Gas、FT_HotAir、FT_CoolAir 分別為煤氣、熱風(fēng)及助燃空氣流量，m3/h; T_Gas、T_HotAir、 T_C〇〇lAir、T_C〇mAir分別為煤氣預(yù)熱后溫度、熱風(fēng)出口溫度、冷風(fēng)溫度及助燃風(fēng)預(yù)熱后溫 度，。C ; Qdw_Gas為煤氣熱值，kj/m3 ; T_Gas_AVG_LastCyc、T_HotAir_AVG_LastCyc、T_ C〇〇lAir_AVG_La StCyC、T_C〇mAir_AVG_LaStCyc分別為前一個(gè)操作周期的煤氣預(yù)熱后溫度 加權(quán)滑動(dòng)平均值、熱風(fēng)出口溫度加權(quán)滑動(dòng)平均值、冷風(fēng)溫度加權(quán)滑動(dòng)平均值及助燃空氣預(yù) 熱后溫度加權(quán)滑動(dòng)平均值，。C;FT_Gas_ACC_LastCyc、FT_HotAir_ACC_LastCyc、FT_ComAir_ ACC_LastCyc分別為一個(gè)操作周期的煤氣流量累計(jì)值、熱風(fēng)流量累計(jì)值及助燃空氣累計(jì)值， m3;FT_Gas_ACC、FT_HotAir_ACC、FT_ComAir_ACC分別為當(dāng)前的煤氣流量累計(jì)值、熱風(fēng)流量 累計(jì)值及助燃空氣累計(jì)值，m3;Enable_Calc為熱風(fēng)爐熱效率計(jì)算使能信號(hào)，EFF__LastCyc 為熱風(fēng)爐前一個(gè)周期熱效率，％。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明 的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0033] 如圖1所示，一種高爐熱風(fēng)爐熱效率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括計(jì)算使能信號(hào)觸發(fā)模塊、 雙累計(jì)量統(tǒng)計(jì)模塊、基于累計(jì)量權(quán)值的氣體溫度加權(quán)滑動(dòng)平均值統(tǒng)計(jì)模塊以及熱風(fēng)爐熱效 率計(jì)算模塊。
[0034] 具體連接關(guān)系如下:計(jì)算使能信號(hào)觸發(fā)模塊的輸出端分別與雙累計(jì)量統(tǒng)計(jì)模塊、 基于累計(jì)量權(quán)值的氣體溫度加權(quán)滑動(dòng)平均值統(tǒng)計(jì)模塊以及熱風(fēng)爐熱效率計(jì)算模塊的輸入 端連接，雙累計(jì)量統(tǒng)計(jì)模塊的輸出端分別與基于累計(jì)量權(quán)值的氣體溫度加權(quán)滑動(dòng)平均值統(tǒng) 計(jì)模塊以及熱風(fēng)爐熱效率計(jì)算模塊的輸入端連接，基于累計(jì)量權(quán)值的氣體溫度加權(quán)滑動(dòng)平 均值統(tǒng)計(jì)模塊的輸出端與熱風(fēng)爐熱效率計(jì)算模塊的輸入端連接。
[0035]各模塊的功能如下：
[0036] 計(jì)算使能信號(hào)觸發(fā)模塊:通過(guò)實(shí)時(shí)識(shí)別熱風(fēng)爐運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)出熱風(fēng)爐熱效率計(jì)算 使能信號(hào)。輸入計(jì)算使能信號(hào)觸發(fā)模塊的熱風(fēng)爐運(yùn)行狀態(tài)包括熱風(fēng)爐的熱風(fēng)閥開(kāi)關(guān)狀態(tài)、 冷風(fēng)閥開(kāi)關(guān)狀態(tài)、煤氣切斷閥開(kāi)關(guān)狀態(tài)、助燃空氣閥開(kāi)關(guān)狀態(tài)、煙道閥開(kāi)關(guān)狀態(tài)以及拱頂溫 度；當(dāng)判斷熱風(fēng)爐由非燃燒狀態(tài)轉(zhuǎn)換為燃燒狀態(tài)時(shí)，發(fā)出上升沿脈沖信號(hào)，即熱風(fēng)爐熱效率 計(jì)算使能信號(hào)，兩個(gè)相鄰的脈沖信號(hào)之