专利名称：一种主抽风机控制方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及冶金领域中烧结系统的节能技术，尤其是涉及一种主抽风机控制方法及系统。
背景技术：
随着现代工业的迅速发展，钢铁生产规模越来越大，能源消耗也越来越多，节能环保成为钢铁生产的重要指标。在钢铁生产中，含铁原料矿石进入高炉冶炼之前需要经过烧结处理。典型的烧结全过程是，先将各种粉状含铁原料配入适量的燃料和熔剂，并加入适量的水，经混合和造球后形成混合物料，再将所述混合物料布放在烧结系统台车上高温焙烧，使所述混合物料发生一系列物理化学变化，最后形成容易冶炼的颗粒状物料，即烧结矿。典型的烧结系统参见图1，该系统主要包括烧结台车、混合机、主抽风机、环冷机等多个设备，其中，各种含铁原料、燃料和溶剂等在配料室I进行配比，然后进入混合机2进行混勻和造球形成混合物料，再通过圆棍给料机3和九棍布料机4将混合物料均勻散布在烧结台车5上，然后由点火风机和引火风机为物料点火开始混合物料的焙烧过程。烧结完成后得到的烧结矿经单辊破碎机8破碎后进入环冷机9冷却，最后经筛分整粒后送至高炉或成品矿仓。通过烧结台车5下方设置的多个竖直并排的风箱，以及风箱下方水平安置的大烟道(或称烟道)11，由主抽风机10产生的负压风量为烧结提供需要的氧气。发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术中为了适应各种产量，主抽风机10始终需要提供足够多甚至是过量的风量，换句话说，主抽风机10需要始终工作在比所有实际需求更高的功率状态甚至是最大功率状态，这样就会导致在实际中常常有大量的风成为未参与烧结的无效风而被白白浪费，进而造成产生这些无效风所消耗的电能的浪费。现有技术中虽然有一些凭经验对主抽风机进行简单调节的方案，但是显然不能起到真正有效节约电能的效果。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种主抽风机控制方法及系统，通过对主抽风机的精确控制来解决主抽风机能源浪费的问题。一方面，本发明实施例提供了一种主抽风机控制方法，所述方法包括I)获取烧结台车风箱所需风量，并根据所述风箱所需风量获取所需大烟道风量；2a)在预设的第一数据库中获取与所需大烟道风量相对应的料层阻力，并根据所述料层阻力与所需大烟道风量获取所需大烟道负压；以及，2b)在预设的第二数据库中获取与所需大烟道风量相对应的管路阻力，并根据所述管路阻力与所需大烟道风量获取所需消耗在管路上的负压；以及，2c)在预设的第三数据库中获取与所需大烟道风量相对应的漏风阻力；根据所述漏风阻力、所需大烟道负压、所需消耗在管道上的负压，获取所需管道漏风风量；
根据所需大烟道风量与所需管道漏风风量，获取所需主抽风机总风量；在预设的第四数据库中获取与所需大烟道风量相对应的风门阻力，根据所述风门阻力和所需主抽风机总风量，获取所需消耗在风门上的负压；3)根据所需大烟道负压、所需消耗在管路上的负压、所需消耗在风门上的负压，获取所需主抽风机总负压；4)根据所需主抽风机总负压对主抽风机进行调节。优选的，所述获取烧结台车风箱所需风量，包括i)获取与烧结台车上物料反应后的烟气中各气体含量，所述各气体包括02、Ν2、Ν0、NO25
ii)通过对比所述烟气中各气体含量和预设的正常空气中02、N2含量获取有效风率，然后根据所述有效风率和预设的风箱所需有效风风量，获取烧结台车风箱所需风量。优选的，步骤ii)之前，还包括iii)根据预设的垂直烧结速度和预设的单位物料烧结所需有效风风量，获取所述预设的风箱所需有效风风量。优选的，步骤iii)之前，还包括iv)分别采集烧结台车的运行速度、烧结台车上的物料厚度以及烧结台车的长度；V)根据采集到的烧结台车的运行速度、烧结台车上的物料厚度以及烧结台车的长度获取所述预设的垂直烧结速度。优选的，步骤2a)中，具体利用P^it=S料Qjwl2获取所需大烟道负压Pjwl，其中Q_为所需大烟道风量，Sft为相对应的料层阻力；步骤2b)中，具体利用P管消=S管Q烟道2获取所需消耗在管路上的负压P管消，其中S管为相对应的管路阻力；步骤2c)中，具体利用+Pg_=SsQs2获取所需管道漏风风量Qs，其中SsS相对应的漏风阻力，具体利用Q烟道+Qs=Q主抽获取所需主抽风机总风量Q主抽，具体利用Pwi= S风门Q主抽2获取所需消耗在风门上的负压P风门，其中S风门为风门阻力；步骤3)中，具体利用P,+Pm+ΡΛΠ获取所需主抽风机总负压P总。优选的，步骤ii)中先利用> =获取参与反应的氧气量，其中Osn表示预
iV , \气屮巍a "hjvIm化
设的正常空气中的氧气量，Nsn表不预设的正常空气中氮气量，O^^巾自纟表不获取的反应后烟气中剩余氧气量，表示获取的反应后烟气中剩余氮气量，表示获取的反应后烟气中被氧化成NO、NO2的氮气量；再利用[ = ~——获取有效风率K。
uMlVPMM + 与反应
优选的，步骤iii)中，具体利用Qiswsii=Vi XQ获取所述预设的风箱所需有效风风量Qis ，其中Vi为预设的垂直烧结速度，Qiwi为预设的单位物料烧结所需有效风风量。优选的，步骤V)中，具体利用V^= (H物料XV台车)/L台车获取所述预设的垂直烧结速度V丄，其中H·为烧结台车上的物料厚度，V μ为烧结台车的运行速度，L μ为烧结台车的长度。优选的，步骤4)包括通过调节主抽风机变频电机的频率，和/或通过调节主抽风机的液压马达，对主抽风机进行调节，以使主抽风机输出负压满足所述所需主抽风机负压。另一方面，本发明实施例还提供了一种主抽风机控制系统，所述系统包括大烟道总风量获取单元，用于获取烧结台车风箱所需风量，并根据所述风箱所需风量获取所需大烟道风量；大烟道负压获取单元，用于在预设的第一数据库中获取与所需大烟道风量相对应的料层阻力，并根据所述料层阻力与所需大烟道风量获取所需大烟道负压；管路负压获取单元，用于在预设的第二数据库中获取与所需大烟道风量相对应的管路阻力，并根据所述管路阻力与所需大烟道风量获取所需消耗在管路上的负压；风门负压获取单元，用于在预设的第三数据库中获取与所需大烟道风量相对应的漏风阻力；根据所述漏风阻力、所需大烟道负压、所需消耗在管道上的负压，获取所需管道漏风风量；根据所需大烟道风量与所需管道漏风风量，获取所需主抽风机总风量；在预设的第四数据库中获取与所需大烟道风量相对应的风门阻力，根据所述风门阻力和所需主抽风机总风量，获取所需消耗在风门上的负压；总负压获取单元，用于根据所需大烟道负压、所需消耗在管路上的负压、所需消耗在风门上的负压，获取所需主抽风机总负压；主抽风机调节单元，用于根据所需主抽风机总负压对主抽风机进行调节。与现有技术中凭经验对主抽风机进行调节的方案不同，本发明实施例可以对主抽风机进行更精确、更符合实际的调节，以避免风量的浪费。具体来讲，本发明实施例在全面地对各类负压、各类风量、各类阻力及烧结垂直速度等进行了详细分析的基础上，先是获取到保证正常烧结所需大烟道风量，然后借助试验阶段所准备的多个数据库，通过获取所需大烟道负压、所需消耗在管路上的负压、所需消耗在风门上的负压而获取到所需主抽风机总负压,最后再根据所需主抽风机总负压对主抽风机进行控制。可见本发明实施例中对主抽风机的控制可以做到更精确、更符合实际，可以控制主抽风机只提供保证正常烧结所需的负压和风量，避免了风量过量而造成的浪费，进而节约了主抽风机所消耗的电能，达到了节能目的。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是典型的烧结系统示意图；图2是本发明实施例一方法的流程图；图3是烟气成分分析仪安装位置示意图；图4是本发明实施例二方法优选步骤的流程图；图5是本发明实施例三系统的示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例一在传统的烧结工艺中，某产量下烧结时经常会调整烧结台车的运行速度，但是发明人发现该做法将直接导致烧结台车的物料流量发生波动，而物料流量的波动会对各个工序的控制造成不利影响，例如使得烧结本身或后续工序变得更加复杂难控。因此优选的，本发明是以烧结台车匀速运行，即物料流量稳定为前提的。当然本发明中的物料流量稳定与产量的变化并不冲突，因为物料流量稳定指的是在某个固定产量下的物料流量稳定，当产量调整到另一个值时，料层厚度等会与上一产量时不同，但是仍可以重新保持烧结台车匀速运行、物料流量稳定。参见图2，为本发明实施例一方法的流程图。本实施例提供了一种主抽风机控制方法，所述方法包括S201、获取烧结台车风箱所需风量，并根据所述风箱所需风量获取所需大烟道风量。所需风量即保证正常烧结所需要的最少风量。烧结台车下会有多个风箱，将每个风箱所需风量相加即得烧结台车所需风量，也即所需大烟道风量。每个风箱所需的风量可以凭经验获得，也可以通过统计获得，还可以通过精确测量和计算得到，对此本发明实施例不做限制。S202a、在预设的第一数据库中获取与所需大烟道风量相对应的料层阻力，并根据所述料层阻力与所需大烟道风量获取所需大烟道负压；以及，S202b、在预设的第二数据库中获取与所需大烟道风量相对应的管路阻力，并根据所述管路阻力与所需大烟道风量获取所需消耗在管路上的负压；以及，S202c 在预设的第三数据库中获取与所需大烟道风量相对应的漏风阻力；根据所述漏风阻力、所需大烟道负压、所需消耗在管道上的负压，获取所需管道漏风风量；根据所需大烟道风量与所需管道漏风风量，获取所需主抽风机总风量；在预设的第四数据库中获取与所需大烟道风量相对应的风门阻力，根据所述风门阻力和所需主抽风机总风量，获取所需消耗在风门上的负压。因为主抽风机是从烧结台车自上而下抽风，气流在经过主抽风机之前在各处产生的气压均为负，故称均称为负压。由于有阻力故才会有负压，阻力和负压的关系可以通过试验统计得到，也可根据基本公式P=SQ2算得，其中P为气压，S为阻力，Q为风量即风的流量。欲对主抽风机进行节能控制，需要先确定控制的目标参数,本实施例是以主抽风机总负压为目标参数的，也可以说是以控制主抽风机产生的总负压满足烧结所需总负压为控制标准。主抽风机为烧结供风过程中，气流自上而下穿过烧结台车上的物料再经过台车下的各个风箱最后汇聚到大烟道中并被主抽风机排除，期间会遇到三方面阻力，一是烧结台车的阻力，主要是台车上的物料，二是气流途经的各个管路的阻力，三是风门的阻力，因此主抽风机总负压也由三部分组成，即所需大烟道负压、所需消耗在管路上的负压、所需消耗在风门上的负压，或者换句话说主抽风机总负压会消耗到三个地方，一是消耗在大烟道上也即烧结台车上，二是消耗在管路上，三是消耗在风门上。执行S202a S202c可分别获取这三部分负压中的一个，而它们三者相加就可以得到主抽风机总负压。S202a与S202b相似，均是先利用数据库获取与所需大烟道风量相对应的料层/管路阻力，进而便可得到所需大烟道负压/所需消耗在管路上的负压。另外S202a与S202b无相关性，故其顺序也可颠倒。S202c则稍复杂一些S202c的最终目的是获取所需消耗在风门上的负压，所述风门即主抽风机的风门。依旧可以先利用数据库获取与所需大烟道风量相对应的风门阻力，但是接下来计算得到所需消耗在风门上的负压时，不能再使用大烟道风量，而是应该使用主抽风机总风量。理想情况下主抽风机总风量应该等于大烟道风量，但是实际中各个管道不可避免的会出现漏风现象，因此主抽风机总风量=大烟道风量+管道漏风风量，故需要先获得管道漏风风量。可以在预设的第三据库中获取与所需大烟道风量相对应的漏风阻力，那么根据所述漏风阻力、所需大烟道负压、所需消耗在管道上的负压，便可以得到所需的管道漏风风量，进而可以最终得到所需消耗在风门上的负压。在本发明某些实施例中，优选的，在具体执行S202a S202c时S202a中具体可以利用P烟道=S料Q烟道2获取所需大烟道负压P烟道，其中Q烟道为所需大烟道风量，Sft为相对应的料层阻力；
S202b中具体可以利用P管消=S管Q烟道2获取所需消耗在管路上的负压P管消，其中S管为相对应的管路阻力；S202c中具体可以利用卩烟道+P管消=Sg Qg犾取所需管道漏风风里Qg，其中Sg为相对应的漏风阻力，具体利用Q烟道+Qs=Q主抽获取所需主抽风机总风量Q主抽，具体利用PMn=SMnQ±tt2获取所需消耗在风门上的负压ΡΛΠ，其中SMn为风门阻力。上述S202a S202c步骤中还多次涉及通过预设的“某数据库”获取与所需大烟道风量相对应的“某某阻力”的过程，其中各个数据库中存储的数据(包括数据之间的关系)可以是一些经验数据，也可以在实际运行过程中获得，且在随着实际生产过程的继续各个数据库也会实时更新，对此本发明实施例并不做限制。举例来讲，可以测得大烟道风量与料层阻力的对应数据，例如令风门全开，测得大烟道风量为Π时料层阻力为rl，或料层阻力为r2时大烟道风量为f2，甚至可以将这些对应数据拟合成函数，然后将这些对应数据和/或拟合函数存储在第一数据库中，这样在随后生产中进行到S202a步骤时便可以通过预设的第一数据库获取到与所需大烟道风量相对应的料层阻力了。S203、根据所需大烟道负压、所需消耗在管路上的负压、所需消耗在风门上的负压，获取所需主抽风机总负压。优选的，在本发明某些实施例中，可以通过如下方式获取所需主抽风机总负压利用P,6 =Pm+P留肖+PΛΠ获取所需主抽风机总负压P总。S204、根据所需主抽风机总负压对主抽风机进行调节。优选的，在本发明某些实施例中具体可以通过调节主抽风机变频电机的频率，和/或通过调节主抽风机的液压马达，对主抽风机进行调节，以使主抽风机输出负压满足所述所需主抽风机负压。根据所需主抽风机总负压对主抽风机进行调节的具体实现方式，可以利用本段所列举的优选的方式，也可以通过现有技术中的其他方式，对此本发明实施例并不做限制。实施例二本实施例基于实施例一，所不同的是对步骤S201中获取烧结台车风箱所需风量的过程做了进一步细化。在本实施例中，所述获取烧结台车风箱所需风量，具体可以包括S2011、获取与烧结台车上物料反应后的烟气中各气体含量，所述各气体包括02、Ν2、Ν0、Ν02。在具体实施时，可以在烧结台车下的大烟道内设置烟气成分分析仪，参见图3所示，通过烟气成分分析仪对大烟道中的烟气进行分析，获取烟气中的NO、NO2含量以及反应后剩余的02、Ν2的含量，此外还可以获取烟气中的CO、CO2含量。S2012、通过对比所述烟气中各气体含量和预设的正常空气中02、N2含量获取有效风率，然后根据所述有效风率和预设的风箱所需有效风风量，获取烧结台车风箱所需风量。风箱所需风量(也即风箱所提供的总风量)分为两部分，一部分是参与烧结的，称为有效风，剩下一部分称为无效风。风箱上面是待烧结或正在烧结的物料，物料耗氧量可以确定出来，所以可以确定出风箱所需有效风的风量，如果能再获取到风箱中有效风与风箱所需风量的关系，即有效风率，那么风箱所需风量也就可以得到。在物料层烧结过程中，不会将主抽风机产生的风量中的氧气完全消耗掉，而是仅仅有一部分氧气参与烧结反应，所以通过分析反应后的烟气成分可以了解烧结过程中物料消耗的氧气情况。在本发明某些实施例中，检测大烟道烟气成分，主要检测是单位体积烟气中ο2、ν2、νο、νο2的含量，此外还可以检测CO、CO2的含量。由于正常空气参与烧结反应过程中，氧气需参与铁矿石固相反应及焦炭燃烧等反应，因此烟气中的氧气含量对比反应前会发生变化；同时由于氮不参与铁矿石的固相反应，所以氮经过烧结过程后以νο、νο2、ν2的形式存在，在烟气中可准确测量。正常空气中氮气和氧气的含量稳定，根据物质守恒定律，从烟气中氮气量和被氧化的氮气量，就可以计算得到进入到大烟道内的氮气和氧气的量，同时根据测得的烟气中氧气量，利用公式可准确计算得到参与反应氧气量。具体的可以先利用
权利要求
1.一种主抽风机控制方法，其特征在于，所述方法包括I)获取烧结台车风箱所需风量，并根据所述风箱所需风量获取所需大烟道风量；2a)在预设的第一数据库中获取与所需大烟道风量相对应的料层阻力，并根据所述料层阻力与所需大烟道风量获取所需大烟道负压；以及，2b)在预设的第二数据库中获取与所需大烟道风量相对应的管路阻力，并根据所述管路阻力与所需大烟道风量获取所需消耗在管路上的负压；以及，2c)在预设的第三数据库中获取与所需大烟道风量相对应的漏风阻力；根据所述漏风阻力、所需大烟道负压、所需消耗在管道上的负压，获取所需管道漏风风量;根据所需大烟道风量与所需管道漏风风量，获取所需主抽风机总风量；在预设的第四数据库中获取与所需大烟道风量相对应的风门阻力，根据所述风门阻力和所需主抽风机总风量，获取所需消耗在风门上的负压；3)根据所需大烟道负压、所需消耗在管路上的负压、所需消耗在风门上的负压，获取所需主抽风机总负压；4)根据所需主抽风机总负压对主抽风机进行调节。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取烧结台车风箱所需风量，包括i)获取与烧结台车上物料反应后的烟气中各气体含量，所述各气体包括02、N2,NO、NO25ii)通过对比所述烟气中各气体含量和预设的正常空气中02、N2含量获取有效风率，然后根据所述有效风率和预设的风箱所需有效风风量，获取烧结台车风箱所需风量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤ii)之前，还包括iii)根据预设的垂直烧结速度和预设的单位物料烧结所需有效风风量，获取所述预设的风箱所需有效风风量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤iii)之前，还包括iv)分别采集烧结台车的运行速度、烧结台车上的物料厚度以及烧结台车的长度；V)根据采集到的烧结台车的运行速度、烧结台车上的物料厚度以及烧结台车的长度获取所述预设的垂直烧结速度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2a)中，具体利用Pfflil=SftQjwl2获取所需大烟道负压Pjwl，其中Qji 为所需大烟道风量，Sft为相对应的料层阻力；步骤2b)中，具体利用Pgs=SsQjwl2获取所需消耗在管路上的负压，其中S胃为相对应的管路阻力；步骤2c)中，具体利用P+P=SsQs2获取所需管道漏风风量Qs，其中Ss为相对应的漏风阻力，具体利用Q+Qs 获取所需主抽风机总风量Q±ii，具体利用Pwn =SMnQ±tt2获取所需消耗在风门上的负压ΡΛΠ，其中SMn为风门阻力； 步骤3)中，具体利用P总=P烟道+P管消+P风门获取所需主抽风机总负压P总。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤i i )中先利用
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤iii)中，具体利用Q箱有效=V丄XQiwi获取所述预设的风箱所需有效风风量Qisws, 其中VI为预设的垂直烧结速度，Qiwi为预设的单位物料烧结所需有效风风量。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤V)中，具体利用V±= (Hw4 XV/L&￥获取所述预设的垂直烧结速度V1，其中 Hw4为烧结台车上的物料厚度，V为烧结台车的运行速度，L为烧结台车的长度。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)包括通过调节主抽风机变频电机的频率,和/或通过调节主抽风机的液压马达,对主抽风机进行调节，以使主抽风机输出负压满足所述所需主抽风机负压。
10.一种主抽风机控制系统，其特征在于，所述系统包括大烟道总风量获取单元，用于获取烧结台车风箱所需风量，并根据所述风箱所需风量获取所需大烟道风量；大烟道负压获取单元，用于在预设的第一数据库中获取与所需大烟道风量相对应的料层阻力，并根据所述料层阻力与所需大烟道风量获取所需大烟道负压；管路负压获取单元，用于在预设的第二数据库中获取与所需大烟道风量相对应的管路阻力，并根据所述管路阻力与所需大烟道风量获取所需消耗在管路上的负压；风门负压获取单元，用于在预设的第三数据库中获取与所需大烟道风量相对应的漏风阻力；根据所述漏风阻力、所需大烟道负压、所需消耗在管道上的负压，获取所需管道漏风风量；根据所需大烟道风量与所需管道漏风风量，获取所需主抽风机总风量；在预设的第四数据库中获取与所需大烟道风量相对应的风门阻力，根据所述风门阻力和所需主抽风机总风量，获取所需消耗在风门上的负压；总负压获取单元，用于根据所需大烟道负压、所需消耗在管路上的负压、所需消耗在风门上的负压，获取所需主抽风机总负压；主抽风机调节单元，用于根据所需主抽风机总负压对主抽风机进行调节。
全文摘要
与现有技术中凭经验对主抽风机进行调节的方案不同，本发明实施例可以对主抽风机进行更精确、更符合实际的调节，以避免风量的浪费。本发明实施例在全面地对各类负压、各类风量、各类阻力及烧结垂直速度等进行详细分析的基础上，先是获取到保证正常烧结所需大烟道风量，然后借助多个数据库，通过获取所需大烟道负压、所需消耗在管路上的负压、所需消耗在风门上的负压而获取到所需主抽风机总负压，最后再根据所需主抽风机总负压对主抽风机进行控制。本发明实施例可以控制主抽风机只提供保证正常烧结所需的负压和风量，避免了风量过量而造成的浪费，进而节约了主抽风机所消耗的电能，达到了节能目的。
文档编号F27B21/14GK103017535SQ201210579049
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者袁立新, 孙超, 卢杨权, 申伟杰, 高鹏双 申请人:中冶长天国际工程有限责任公司