本發(fā)明屬于轉(zhuǎn)爐煉鋼煤氣回收技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于復吹轉(zhuǎn)爐熔池特征的煙道風機聯(lián)動煤氣回收方法，通過對轉(zhuǎn)爐設(shè)備工藝參數(shù)下的熔池脫碳速率的在線預測，估算轉(zhuǎn)爐吹煉全過程的瞬時煙氣發(fā)生量、煙氣量變化規(guī)律，結(jié)合煙氣管道長度、煙氣流速及阻力等因素導致的轉(zhuǎn)爐爐口壓力變化的滯后現(xiàn)象，并指導風機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)抽風量，使得轉(zhuǎn)爐爐口處始終處于合理的微正壓控制精度，防止爐口大量吸入空氣或抽力不足導致的煙氣外溢，確保煙道內(nèi)煙氣空氣燃燒系數(shù)趨近零，提高煤氣的回收量和熱值。
背景技術(shù)：
復吹轉(zhuǎn)爐煉鋼過程與煤氣回收是相互協(xié)同的高溫多相的冶金過程。受熔池運動、元素濃度的影響脫碳速率呈現(xiàn)“低-高-低”的非線性變化特點，低脫碳速率期的過剩氧氣、抽入空氣與爐氣中co反應(yīng)降低了煤氣回收量和熱值。現(xiàn)有技術(shù)對轉(zhuǎn)爐熔池碳含量的預報多為靜態(tài)模型或終點預報，以爐口安裝壓差計實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐空氣抽入量的控制。在正常生產(chǎn)條件下，很多轉(zhuǎn)爐煙道風機轉(zhuǎn)速多為恒速并未與熔池脫碳速率和煙氣發(fā)生量動態(tài)匹配，難以實現(xiàn)煤氣回收量和熱值的提高。
中國專利《一種轉(zhuǎn)爐煤氣回收的方法》(申請?zhí)?2154179.5)公開了一種轉(zhuǎn)爐煤氣回收的方法，其解決采取引風機恒速或爐口采用微負壓控制的方式使煙氣燃燒過剩系數(shù)α未得到有效控制，使煤氣中的co氣體燃燒后體積成倍增大、煙塵氧化后粒度細微較難凈化，所回收的煤氣單位發(fā)熱值低，回收量少等問題。技術(shù)措施為：當開始對轉(zhuǎn)爐進行吹氧冶煉時，首先將裙罩與轉(zhuǎn)爐爐口進行密閉接觸，并同時控制風機轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速的78～82％范圍內(nèi)運行，在此轉(zhuǎn)速下運行1.5～2.5分鐘；然后提升風機轉(zhuǎn)速到額定值，即到達最大轉(zhuǎn)速:在轉(zhuǎn)爐吹氧結(jié)束前1.5～2.5分鐘時，降低風機轉(zhuǎn)速到額定轉(zhuǎn)速的78～82％范圍內(nèi)運行，同時將裙罩提升到最高點；吹氧結(jié)束后，進一步降低風機轉(zhuǎn)速到額定轉(zhuǎn)速的58～62％內(nèi)運行。
中國專利《一種連續(xù)預測轉(zhuǎn)爐熔池碳含量的方法》(申請?zhí)?00910010672.x)公開了一種連續(xù)預測轉(zhuǎn)爐熔池碳含量的方法，主要包括數(shù)據(jù)采集、原料控制、操作控制、工藝過程；數(shù)據(jù)采集中利用爐氣流量計對爐氣流量進行檢測，所有檢測信息通過數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)傳輸至計算機，經(jīng)以下兩個數(shù)學模型w(c)＝0.1×(∑cori-∑cde)/wm(1)，
中國專利《一種轉(zhuǎn)爐冶煉在線預測高碳鋼碳含量方法》(申請?zhí)?01310399078.0)公開了一種基于爐氣分析技術(shù)的動態(tài)控制模型，可實時得到熔池中高碳環(huán)境下快速脫碳期碳含量的信息，可做到高碳鋼吹煉一次拉碳90％以上的命中率，大幅度地降低補吹率。
以上轉(zhuǎn)爐熔池碳含量預測及煤氣回收的技術(shù)特征均未實現(xiàn)煙道風機抽風量與爐內(nèi)反應(yīng)同步聯(lián)動，尤其是其熔池碳含量的預測是基于爐氣參數(shù)而前推，屬于因果錯位。本發(fā)明旨在提出一種基于復吹轉(zhuǎn)爐熔池特征的煙道風機聯(lián)動煤氣回收方法，提高煤氣回收的量和熱值。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于提供一種基于復吹轉(zhuǎn)爐熔池特征的煙道風機聯(lián)動煤氣回收方法，在轉(zhuǎn)爐正常吹煉過程中，采集吹煉參數(shù)與實測數(shù)據(jù)，建立熔池運動特征與脫碳速率、煙氣發(fā)生量的關(guān)系，結(jié)合煙道系統(tǒng)及風機調(diào)節(jié)特性聯(lián)動匹配，在冶煉全程精準控制轉(zhuǎn)爐爐口微正壓，減少轉(zhuǎn)爐爐口空氣抽入量，降低煙氣空氣燃燒系數(shù)，提高煤氣回收量和熱值。
本發(fā)明的工藝步驟如下：
(1)收集復吹轉(zhuǎn)爐設(shè)備參數(shù)、工藝參數(shù)、原輔料參數(shù)建立多參數(shù)耦合數(shù)據(jù)庫a；
(2)利用流體模擬軟件模擬建立多參數(shù)耦合數(shù)據(jù)庫a內(nèi)不同參數(shù)耦合吹煉時的熔池動態(tài)特征指數(shù)b，形成熔池動態(tài)特征指數(shù)集c；
(3)對上述不同熔池動態(tài)特征指數(shù)b的吹煉時段的熔池碳含量d進行測定，并計算得到熔池脫碳速率e；
(4)構(gòu)建熔池脫碳速率e與“熔池碳含量d-熔池動態(tài)特征指數(shù)b”的匹配關(guān)系數(shù)學模型f；
(5)基于匹配關(guān)系數(shù)學模型f，采用計算機編程g預測熔池脫碳速率h動態(tài)變化；
(6)根據(jù)預測的動態(tài)變化的脫碳速率h計算煙氣瞬時發(fā)生量i及全程煙氣變化規(guī)律j；
(7)進而煤氣回收系統(tǒng)的風機轉(zhuǎn)速k聯(lián)動匹配全程煙氣變化規(guī)律j，以轉(zhuǎn)爐吹煉全過程煙氣空氣燃燒系數(shù)趨近零為目標進行實時控制。
所述的多參數(shù)耦合操作數(shù)據(jù)庫a，其包含的設(shè)備參數(shù)為轉(zhuǎn)爐不同爐役階段的熔池三維結(jié)構(gòu)，氧槍槍頭尺寸、馬赫數(shù)、孔數(shù)，底吹槍位置；工藝參數(shù)為冶煉過程中同一時間段內(nèi)對應(yīng)的氧槍壓力、流量、槍位，底槍的布置位置與流量；原輔料參數(shù)為轉(zhuǎn)爐加入的鐵水質(zhì)量與成分、生鐵質(zhì)量與成分、廢鋼質(zhì)量與成分，加入的煅燒石灰、石灰石、輕燒白云石、生白云石、化渣劑、鋁礬土、礦石造渣料的量及成分。
所述的熔池動態(tài)特征指數(shù)集c，由熔池動態(tài)特征指數(shù)b組成，指在轉(zhuǎn)爐多參數(shù)耦合復吹下的熔池所體現(xiàn)的動態(tài)特征情況，熔池特征指數(shù)b應(yīng)該為一個無量綱值，與熔池的湍動能、平均流速、鋼渣界面面積、沖擊凹坑、沖擊面積等參數(shù)有關(guān)。
所述的熔池脫碳速率e，是基于熔池動態(tài)特征指數(shù)b和對應(yīng)的熔池碳含量d(波動范圍為0.01％～0.50％)條件下通過實測數(shù)據(jù)計算得到，為匹配關(guān)系數(shù)學模型f提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，當匹配關(guān)系數(shù)學模型f預測準確率達到80％以上時可以減少實測次數(shù)。
所述的匹配關(guān)系數(shù)學模型f，指通過實測與模擬方法建立熔池脫碳速率與熔池動態(tài)特征指數(shù)之間的數(shù)學關(guān)系，通過多參數(shù)耦合數(shù)據(jù)實現(xiàn)對脫碳速率的預測，并在實際工業(yè)應(yīng)用過程中抽檢熔池成分對預測精度進行優(yōu)化修正。
所述的計算機編程g，是將熔池脫碳速率e與熔池動態(tài)特征指數(shù)b的匹配關(guān)系數(shù)學模型f用計算機實現(xiàn)自動化，功能包含轉(zhuǎn)爐設(shè)備工藝參數(shù)自動采集模塊、多參數(shù)耦合數(shù)據(jù)庫模塊、熔池動態(tài)指數(shù)集模塊、數(shù)學模型分析模塊、熔池碳含量/脫碳速率預測模塊、瞬時煙氣計算模塊、煤氣回收信息模塊；
所述的熔池脫碳速率h，是指通過匹配關(guān)系數(shù)學模型f預測得到的數(shù)值，與實測碳含量計算得到的熔池脫碳速率e不同；
所述的全程煙氣變化規(guī)律j，是由預測的熔池脫碳速率h計算得到多個煙氣瞬時發(fā)生量i數(shù)值組成，通過瞬時脫碳速率h的預測值計算理論煙氣量i，并基于該專利方法的實際工業(yè)應(yīng)用情況進行修正；
所述的風機轉(zhuǎn)速k，結(jié)合轉(zhuǎn)爐爐口須保持微正壓的控制精度、煙道管路中煤氣流動速度、阻力損失以及因煙道管路長度造成的滯后現(xiàn)象，通過控制轉(zhuǎn)爐煙道的風機轉(zhuǎn)速k實現(xiàn)抽風量的無級調(diào)節(jié)，使轉(zhuǎn)爐吹煉全過程爐口處因風機轉(zhuǎn)動引發(fā)的抽風量與計算轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)的煙氣瞬時發(fā)生量i相同或接近。
具體實施方式
以下通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。
對120噸復吹轉(zhuǎn)爐設(shè)備參數(shù)、工藝操作參數(shù)、原輔料參數(shù)進行采集編入industrialsql語言(編程語言不限)編寫的多參數(shù)耦合數(shù)據(jù)庫，并對整個爐役期內(nèi)每個抽檢爐次吹煉0min，3min，5min，9min，終點的五個熔池碳含量進行取樣檢測并編入多參數(shù)耦合數(shù)據(jù)庫。用激光爐襯測厚系統(tǒng)對轉(zhuǎn)爐熔池在爐役前期1～3000爐、中期3001～6000爐、后期6001～爐役完畢的熔池爐襯進行測量，得到三個時期爐襯平均尺寸(可以分更多階段)，采用fluent流體模擬軟件對不同時期爐襯進行三維建模并對不同頂?shù)讌?shù)耦合噴吹及熔池三維結(jié)構(gòu)下的熔池運動狀態(tài)，經(jīng)統(tǒng)計分析得到不同頂?shù)遵詈蠌痛迪碌娜鄢剡\動特征指數(shù)集，建立數(shù)學模型將熔池運動特征指數(shù)集各指數(shù)與實測熔池碳含量/脫碳速率匹配。
轉(zhuǎn)爐吹煉時，將煙罩降低到最低處，根據(jù)入爐原輔料參數(shù)、采用的工藝參數(shù)，在關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫中根據(jù)實際采集的不同頂?shù)遵詈蠂姶祬?shù)配對熔池運動特征指數(shù)，根據(jù)計算機編程的數(shù)學模型計算得到瞬時脫碳速率，運用冶金原理計算得到對應(yīng)的瞬時煙氣發(fā)生量，將轉(zhuǎn)爐煤氣回收煙道風機的轉(zhuǎn)速調(diào)頻信號與計算的煙氣瞬時發(fā)生量匹配，保持轉(zhuǎn)爐吹煉全過程爐口微正壓操作。
在實際應(yīng)用中通過不斷優(yōu)化數(shù)據(jù)庫、數(shù)學模型等提高風機匹配精確度，實現(xiàn)最大化高煤氣回收量和熱值。
以上所述的實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點，其目的在于使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，不能僅以本實施例來限定本發(fā)明的專利范圍，即凡本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍落在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。