一种高炉喷煤制粉智能化控制系统

技术领域

本发明涉及高炉冶炼技术领域，特别是涉及一种高炉喷煤制粉智能化控制系统。

背景技术

高炉冶炼是现代钢铁工业中最主要的炼铁工艺，它是将铁矿石还原为液态生铁的一种重要方法。高炉冶炼的关键步骤是通过在高炉内喷吹煤粉进行燃烧，利用高温环境将铁矿石中的氧化铁还原成金属铁。在高炉冶炼过程中，煤粉的喷吹是关键环节之一，煤粉通过煤粉喷吹装置进入高炉内，在高温环境下燃烧，提供所需的热量和还原剂，喷吹煤粉的粒度和供给量的控制对于燃烧稳定性和冶炼效果至关重要。

但是，传统的高炉喷煤制粉控制系统往往缺乏对高炉内温度和压力变化的实时响应能力，无法根据高炉内温度和压力变化智能化的调整煤粉的粒度和供给量，这将导致煤粉供给不稳定，使高炉内的燃烧条件恶化，增加了炉渣的生成，使生产出的产品品质降低，无法满足生产要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高炉喷煤制粉智能化控制系统，包括：

温度监测传感器，设置在所述高炉内，所述温度监测传感器用于监测所述高炉内的温度数据；

压力监测传感器，设置在所述高炉内，所述压力监测传感器用于监测所述高炉内的压力数据；

喷煤制粉装置，与所述高炉连接，所述喷煤制粉装置用于制作煤粉，并将制好的煤粉喷射到所述高炉内进行高炉冶炼；

控制单元，用于根据监测到的温度数据和压力数据控制所述喷煤制粉装置的工作条件。

进一步的，所述喷煤制粉装置包括：

制粉模块，与所述控制单元电性连接，所述制粉模块用于将煤块制作成一定粒度的煤粉；

喷煤模块，与所述控制单元电性连接，所述喷煤模块用于将制好的煤粉以一定喷吹量喷射到所述高炉内。

进一步的，所述控制单元包括：

采集模块，与所述温度监测传感器、压力监测传感器电性连接，所述采集模块用于采集所述高炉内的温度数据和压力数据；

处理模块，与所述采集模块连接，所述处理模块用于根据监测到的数据设定所述喷煤制粉装置中的制粉模块和喷煤模块的工作条件；

控制模块，与所述处理模块连接，并与所述喷煤制粉装置电性连接，所述控制模块用于控制所述制粉模块和喷煤模块根据设定的工作条件进行工作。

进一步的，所述采集模块用于采集所述温度监测传感器监测到的所述高炉内的温度△T，所述处理模块用于设定预设温度T0；

所述处理模块用于将监测到的所述高炉内的温度T与预设温度T0进行比较，判断所述高炉内的温度T是否低于预设温度T0；

若所述高炉内的温度T＜预设温度T0，则判断所述高炉内温度过低，需要对所述高炉内喷入煤粉进行升温冶炼；

若所述高炉内的温度T≥预设温度T0，则无需要对对所述高炉内喷入煤粉。

进一步的，所述处理模块还用于设定第一预设温度差值T1、第二预设温度差值T2、第三预设温度差值T3和第四预设温度差值T4，且T1＞T2＞T3＞T4；所述处理模块还用于设定有第一预设工作条件矩阵A1(a1，b1)、第二预设工作条件矩阵A2(a2，b2)、第三预设工作条件矩阵A3(a3，b3)和第四预设工作条件矩阵A4(a4，b4)，其中，a1－a4依次为第一至第四预设制粉粒度，且a1＜a2＜a3＜a4，b1－b4依次第一至第四预设喷煤量，b1＞b2＞b3＞b4；

根据采集到的温度△T与设定温度预设值T0的差值，来选定预设工作条件矩阵Ai作为所述喷煤制粉装置的初始工作条件；

当△T－T0≤T1时，选定所述第一预设工作条件矩阵A1作为所述喷煤制粉装置的初始工作条件；

当T1＜△T－T0≤T2时，选定所述第二预设工作条件矩阵A2作为所述喷煤制粉装置的初始工作条件；

当T2＜△T－T0≤T3时，选定所述第三预设工作条件矩阵A3作为所述喷煤制粉装置的初始工作条件；

当T3＜△T－T0≤T4时，选定所述第四预设工作条件矩阵A4作为所述喷煤制粉装置的初始工作条件；

其中，当选定第i预设工作条件矩阵Ai作为所述喷煤制粉装置的工作条件时，所述控制模块控制所述制粉模块以第i预设制粉粒度ai工作，所述控制模块还将控制所述喷煤模块以第i预设喷煤量bi工作，i＝1，2，3，4。

进一步的，在所述喷煤制粉工作预设时间长度后，所述采集模块用于采集所述压力监测传感器监测到的所述高炉内的温度变化值和压力变化值；

所述处理模块用于对所述温度变化值和压力变化值进行分析，根据分析结果计算调整值。

进一步的，所述处理模块用于根据所述温度变化值和压力变化值计算温度变化率和压力变化率；

所述处理模块还用于判断所述温度变化率和压力变化率的大小，并根据所述温度变化率和压力变化率的大小设定对应的权重系数；

根据所述温度变化值和压力变化值及其对应的权重系数计算调整值；

所述调整值的计算公式为：

M＝α＊X+β＊Y，

其中，M为所述调整值，α为温度变化值的权重系数，X为所述温度变化值，β为压力变化值的权重系数，Y为压力变化值。

进一步的，所述处理模块用于预先设定第一预设调整值S1、第二预设调整值S2、第三预设调整值S3和第四预设调整值S4，且L0＜S1＜S2＜S3＜S4；预先设定第一预设修正系数x1、第二预设修正系数x2、第三预设修正系数x3和第四预设修正系数x4，且1＞x1＞x2＞x3＞x4＞0.7；

根据计算得到的调整值与各预设调整值之间的大小关系对所述喷煤制粉装置的初始工作条件进行修正：

当S1＜△L≤S2时，选定所述第一预设修正系数x1对所述喷煤制粉装置的初始工作条件矩阵A1进行修正，修正后的二次工作条件为A1(ai＊x1，bi＊x1)；

当S2＜△L≤S3时，选定所述第二预设修正系数x2对所述喷煤制粉装置的初始工作条件矩阵A2进行修正，修正后的二次工作条件为A2(ai＊x2，bi＊x2)；

当S3＜△L≤S4时，选定所述第三预设修正系数x3对所述喷煤制粉装置的初始工作条件矩阵A3进行修正，修正后的二次工作条件为A3(ai＊x3，bi＊x3)；

当S4＜△L时，选定所述第四预设修正系数x4对所述喷煤制粉装置的初始工作条件矩阵A4进行修正，修正后的二次工作条件为A4(ai＊x4，bi＊x4)。

本发明实施例一种高炉喷煤制粉智能化控制系统与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明通过对高炉内的温度和压力进行实时监测，能够及时发现高炉内的温度和压力变化情况，以作出相应的调整，并通过对温度和压力的变化的分析，自动化的调整煤粉粒度和供给量，改善了高炉内的燃烧条件，减少了炉渣的生成，提高了产品的品质，保证了高炉冶炼的效率，实现了最佳的冶炼效果，同时也降低了炼铁成本，减少了对能源的消耗和对环境的污染。

附图说明

图1是本发明实施例中高炉喷煤制粉智能化控制系统的组成示意图；

图2是本发明实施例中高炉喷煤制粉智能化控制系统的喷煤制粉装置的组成示意图；

图3是本发明实施例中高炉喷煤制粉智能化控制系统的控制单元的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1所示，在本申请的实施例中，提供了一种高炉喷煤制粉智能化控制系统，包括：温度监测传感器，设置在所述高炉内，所述温度监测传感器用于监测所述高炉内的温度数据；压力监测传感器，设置在所述高炉内，所述压力监测传感器用于监测所述高炉内的压力数据；喷煤制粉装置，与所述高炉连接，所述喷煤制粉装置用于制作煤粉，并将制好的煤粉喷射到所述高炉内进行高炉冶炼；控制单元，用于根据监测到的温度数据和压力数据控制所述喷煤制粉装置的工作条件。

进一步的，本发明通过对高炉内的温度和压力进行实时监测，能够及时发现高炉内的温度和压力变化情况，以作出相应的调整，并通过对温度和压力的变化的分析，自动化的调整煤粉粒度和供给量，改善了高炉内的燃烧条件，减少了炉渣的生成，提高了产品的品质，保证了高炉冶炼的效率，实现了最佳的冶炼效果，同时也降低了炼铁成本，减少了对能源的消耗和对环境的污染。

如图2所示，在本申请的实施例中，提供了一种高炉喷煤制粉智能化控制系统，所述喷煤制粉装置包括：制粉模块，与所述控制单元电性连接，所述制粉模块用于将煤块制作成一定粒度的煤粉；喷煤模块，与所述控制单元电性连接，所述喷煤模块用于将制好的煤粉以一定喷吹量喷射到所述高炉内。

具体的，制粉模块是负责将煤块制作成一定粒度的煤粉的装置，煤块经过破碎和磨矿等处理后，进入煤粉磨机进行细磨，通过高速旋转的磨盘和磨辊对煤块进行研磨，将其研磨成所需的粒度；喷煤模块用于将制备好的煤粉以一定的喷吹量喷射到高炉内，喷煤装置根据控制单元的指令，控制喷煤量，喷煤装置通常采用喷嘴和气体输送系统，将煤粉与煤气混合后通过喷嘴喷射到高炉内。

如图3所示，在本申请的实施例中，提供了一种高炉喷煤制粉智能化控制系统，所述控制单元包括：采集模块，与所述温度监测传感器、压力监测传感器电性连接，所述采集模块用于采集所述高炉内的温度数据和压力数据；处理模块，与所述采集模块连接，所述处理模块用于根据监测到的数据设定所述喷煤制粉装置中的制粉模块和喷煤模块的工作条件；控制模块，与所述处理模块连接，并与所述喷煤制粉装置电性连接，所述控制模块用于控制所述制粉模块和喷煤模块根据设定的工作条件进行工作。

具体的，采集模块与温度监测传感器和压力监测传感器电性连接，用于采集高炉内的温度数据和压力数据，温度监测传感器和压力监测传感器安装在高炉内的适当位置，实时监测高炉内的温度和压力变化，采集模块负责接收传感器的信号，并将采集到的数据传输给处理模块进行后续处理；处理模块与采集模块连接，用于根据监测到的数据设定喷煤制粉装置中的制粉模块和喷煤模块的工作条件，处理模块通过对温度和压力数据进行分析和处理，得出相应的工作条件设定，根据设定的工作条件，处理模块可以调整制粉模块的工作参数以及喷煤模块的工作参数，以满足高炉冶炼过程中的要求；控制模块与处理模块连接，并与喷煤制粉装置电性连接，用于控制制粉模块和喷煤模块根据设定的工作条件进行工作，控制模块接收处理模块传输的工作条件设定，并将相应的控制信号发送给制粉模块和喷煤模块，制粉模块和喷煤模块根据控制信号调整自身的工作参数，以实现精确的制粉和喷煤量控制；通过采集模块、处理模块和控制模块的协同工作，可以实现对高炉内温度和压力的实时监测和控制，根据监测到的数据设定制粉模块和喷煤模块的工作条件，并通过控制模块对其进行控制。

在本申请的实施例中，提供了一种高炉喷煤制粉智能化控制系统，所述采集模块用于采集所述温度监测传感器监测到的所述高炉内的温度△T，所述处理模块用于设定预设温度T0；所述处理模块用于将监测到的所述高炉内的温度T与预设温度T0进行比较，判断所述高炉内的温度T是否低于预设温度T0；若所述高炉内的温度T＜预设温度T0，则判断所述高炉内温度过低，需要对所述高炉内喷入煤粉进行升温冶炼；若所述高炉内的温度T≥预设温度T0，则无需要对对所述高炉内喷入煤粉。

具体的，采集模块用于采集温度监测传感器监测到的高炉内的温度数据ΔT，并且处理模块设定了预设温度T0；处理模块将监测到的高炉内温度T与预设温度T0进行比较，以判断高炉内的温度是否低于预设温度；如果高炉内的温度T小于预设温度T0，处理模块会判断高炉内温度过低，需要对高炉内喷入煤粉进行升温冶炼，意味着煤粉喷吹装置将根据控制模块的指令，增加喷煤量以及减小煤粉粒度，以提供更多的热量，从而升高高炉内的温度；如果高炉内的温度T大于或等于预设温度T0，处理模块会判断高炉内温度在合理范围内，此时无需对高炉内喷入煤粉进行额外的升温冶炼；通过处理模块的判断和控制，可以根据高炉内温度的实时情况，调整喷煤模块的工作条件，确保高炉内温度始终在预设范围内，以保证高炉冶炼过程的稳定性和效率。

在本申请的实施例中，提供了一种高炉喷煤制粉智能化控制系统，所述处理模块还用于设定第一预设温度差值T1、第二预设温度差值T2、第三预设温度差值T3和第四预设温度差值T4，且T1＞T2＞T3＞T4；所述处理模块还用于设定有第一预设工作条件矩阵A1(a1，b1)、第二预设工作条件矩阵A2(a2，b2)、第三预设工作条件矩阵A3(a3，b3)和第四预设工作条件矩阵A4(a4，b4)，其中，a1－a4依次为第一至第四预设制粉粒度，且a1＜a2＜a3＜a4，b1－b4依次第一至第四预设喷煤量，b1＞b2＞b3＞b4；

根据采集到的温度△T与设定温度预设值T0的差值，来选定预设工作条件矩阵Ai作为所述喷煤制粉装置的初始工作条件；

当△T－T0≤T1时，选定所述第一预设工作条件矩阵A1作为所述喷煤制粉装置的初始工作条件；

当T1＜△T－T0≤T2时，选定所述第二预设工作条件矩阵A2作为所述喷煤制粉装置的初始工作条件；

当T2＜△T－T0≤T3时，选定所述第三预设工作条件矩阵A3作为所述喷煤制粉装置的初始工作条件；

当T3＜△T－T0≤T4时，选定所述第四预设工作条件矩阵A4作为所述喷煤制粉装置的初始工作条件；

其中，当选定第i预设工作条件矩阵Ai作为所述喷煤制粉装置的工作条件时，所述控制模块控制所述制粉模块以第i预设制粉粒度ai工作，所述控制模块还将控制所述喷煤模块以第i预设喷煤量bi工作，i＝1，2，3，4。

在本申请的实施例中，提供了一种高炉喷煤制粉智能化控制系统，在所述喷煤制粉工作预设时间长度后，所述采集模块用于采集所述压力监测传感器监测到的所述高炉内的温度变化值和压力变化值；所述处理模块用于对所述温度变化值和压力变化值进行分析，根据分析结果计算调整值。

具体的，在喷煤制粉工作的预设时间长度后，采集模块会采集压力监测传感器监测到的高炉内的温度变化值和压力变化值；处理模块会对采集到的温度变化值和压力变化值进行分析，并根据分析结果计算喷煤量以及煤粉粒度的调整值，对于温度变化值，处理模块可以根据其变化趋势和幅度来判断高炉内的温度变化情况，根据分析结果，处理模块可以调整喷煤量，增加或减少煤粉的喷入量，以使温度保持在预设范围内，对于压力变化值，处理模块可以分析其变化趋势和幅度，以了解高炉内的气体流动情况，根据分析结果，处理模块可以调整煤粉的粒度，通过调整制粉模块的工作参数，如磨盘转速、磨辊压力等，来控制煤粉的粒度，以适应高炉内的压力变化；但是单纯的根据温度变化和压力变化无法对喷煤制粉装置进行控制，需要根据温度变化值和压力变化值去计算出一个调整值，让喷煤制粉装置根据这个调整值来对喷煤制粉装置的后续工作条件进行调整，以提高高炉冶炼的效率和稳定性。

在本申请的实施例中，提供了一种高炉喷煤制粉智能化控制系统，所述处理模块用于根据所述温度变化值和压力变化值计算温度变化率和压力变化率；所述处理模块还用于判断所述温度变化率和压力变化率的大小，并根据所述温度变化率和压力变化率的大小设定对应的权重系数；根据所述温度变化值和压力变化值及其对应的权重系数计算调整值；所述调整值的计算公式为：

M＝α＊X+β＊Y，

其中，M为所述调整值，α为温度变化值的权重系数，X为所述温度变化值，β为压力变化值的权重系数，Y为压力变化值。

在本申请的实施例中，提供了一种高炉喷煤制粉智能化控制系统，所述处理模块用于预先设定第一预设调整值S1、第二预设调整值S2、第三预设调整值S3和第四预设调整值S4，且L0＜S1＜S2＜S3＜S4；预先设定第一预设修正系数x1、第二预设修正系数x2、第三预设修正系数x3和第四预设修正系数x4，且1＞x1＞x2＞x3＞x4＞0.7；

根据计算得到的调整值与各预设调整值之间的大小关系对所述喷煤制粉装置的初始工作条件进行修正：

当S1＜△L≤S2时，选定所述第一预设修正系数x1对所述喷煤制粉装置的初始工作条件矩阵A1进行修正，修正后的二次工作条件为A1(ai＊x1，bi＊x1)；

当S2＜△L≤S3时，选定所述第二预设修正系数x2对所述喷煤制粉装置的初始工作条件矩阵A2进行修正，修正后的二次工作条件为A2(ai＊x2，bi＊x2)；

当S3＜△L≤S4时，选定所述第三预设修正系数x3对所述喷煤制粉装置的初始工作条件矩阵A3进行修正，修正后的二次工作条件为A3(ai＊x3，bi＊x3)；

当S4＜△L时，选定所述第四预设修正系数x4对所述喷煤制粉装置的初始工作条件矩阵A4进行修正，修正后的二次工作条件为A4(ai＊x4，bi＊x4)。

综上，本发明实施例提供一种高炉喷煤制粉智能化控制系统，其包括：温度监测传感器，用于监测高炉内的温度数据；压力监测传感器，用于监测高炉内的压力数据；喷煤制粉装置，用于制作煤粉，并将制好的煤粉喷射到高炉内进行高炉冶炼；控制单元，用于根据监测到的温度数据和压力数据控制喷煤制粉装置的工作条件。本发明通过对高炉内的温度和压力进行实时监测，能够及时发现高炉内的温度和压力变化情况，以作出相应的调整，并通过对温度和压力的变化的分析，自动化的调整煤粉粒度和供给量，改善了高炉内的燃烧条件，减少了炉渣的生成，提高了产品的品质，保证了高炉冶炼的效率，实现了最佳的冶炼效果，同时也降低了炼铁成本，减少了对能源的消耗和对环境的污染。

最后应说明的是：显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

以上所述仅为本发明的一个实施例子，但不能以此限制本发明的范围，凡依据本发明所做的结构上的变化，只要不失本发明的要义所在，都应视为落入本发明保护范围之内受到制约。所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。

至此，已经结合附图所示的进一步实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。