一种焦炉炉温数据的分析方法

技术领域

本发明涉及焦炉炼焦领域。

背景技术

焦炉是生产焦炭和焦炉煤气的炉窑。焦炭是从焦炉的炭化室内炼制而来的，一座焦炉有60-70个炭化室，每个炭化室两侧各有1个燃烧室。焦炉的炉温通常是指焦炉燃烧室的温度，要保证每个炭化室的焦炭都成熟良好，就需要每个燃烧室的供热均匀和稳定。

焦炉的燃烧室分多个立火道，沿焦炉炭化室长向布置，为掌握焦炉炉温的数据，通常在燃烧室的立火道中选取1-2个作为代表火道，对其进行定期测量，用于反馈该燃烧室的炉温。炉温数据的测量大致为分三个阶段，最早是人工光学测温仪测量，人工记录和计算分析数据；随着带记录和存储功能红外测温仪的出现，进入人工测量、自动记录和简单分析计算数据的阶段；第三个阶段就是自动测温技术，随着各企业对焦炭质量、焦炉生产过程环保控制要求的不断提升，对焦炉炉温控制精度也提出更高的要求，催生了焦炉自动测温技术的发展。

随着自动测温技术的出现，炉温的数据量由最早人工测温的每日6次，到现在的连续实时自动测温。数据量的大幅增加，也带来了新的问题，那就是如何运用这些庞大的炉温数据，指导焦炉工艺调整。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何建立一种焦炉炉温数据的分析方法，指导岗位跟踪调整焦炉加热系统工艺参数，实现焦炉炉温稳定运行。

本发明所采用的技术方案是：一种焦炉炉温数据的分析方法，按如下步骤进行

步骤一、根据焦炉的每个燃烧室的立火道的代表火道的温度的运行趋势，选取每个代表火道下降气流的第1分钟时的炉温，作为焦炉炉温的基础数据，对于n孔炭化室焦炉有n+1个代表火道，n为大于等于60小于等于70的整数，每个代表火道的加热交换周期为T，每个代表火道都产生一个基础数据的时间至少为2T，一组完整的数据包括n+1个基础数据，将一组完整数据的n+1个基础数据的均值作为该组完整数据的直行温度；

步骤二、一组完整数据的直行温度包括两个加热交换，若两个加热交换用红向与绿向表示，红向有[n/2]个代表火道处于下降气流，[]表示取整，n-[n/2]个代表火道处于上升气流，绿向有n-[n/2]个代表火道处于下降气流，n代表火道处于上升气流，将每个加热交换周期的基础数据与其前一个加热交换周期基础数据组合获得每个加热交换周期的一组完整数据，求得每个加热交换周期的直行温度；

步骤三、将每个加热交换周期的直行温度与目标温度相减，得到每个加热交换周期的偏差温度，以时间为横坐标，以温度为纵坐标，以设定时间的横坐标上的点为原点建立直角坐标系，根据每个加热交换周期的偏差温度及其对应的时间在直角坐标系上描点，并将相邻时间的点通过线段连接，形成炉温SPC控制图形；

步骤四、在显示器上实时显示当前时间点前24小时的炉温SPC控制图形，新的数据逐渐替代旧的数据，成为实时滚动的动态炉温SPC控制图形；

步骤五、建立两项自动判异规则，一项为连续6点的加热交换周期的偏差温度上升或下降趋势，另一项为加热交换周期的偏差温度超出最大偏差温度的上限或最小偏差温度的下限，异常出现的同时，对相应的描点记录进行标红、加粗处理，同时在后续步骤七进行煤气用量调整时增大调整幅度；

步骤六、在动态炉温SPC控制图形上以煤气用量代替偏差温度作为纵坐标，以每个时间点的煤气用量在动态炉温SPC控制图形上描点，并将相邻时间点连线形成煤气用量趋势图形；

步骤七、对照动态炉温SPC控制图形，当观察到当前周期的偏差温度为正且大于最小正偏差温度时，在当前周期煤气用量的基础上减少煤气用量，当前周期的偏差温度越大减小幅度越大，当观察到当前周期的偏差温度为负且小于最小负偏差温度时，在当前周期煤气用量的基础上增加煤气用量，当前周期的偏差温度绝对值越大增加幅度越大，对照动态炉温SPC控制图形和煤气用量趋势图形，判断煤气用量调整是否合适，即下一个周期的偏差温度的绝对值是否更小。

本发明的有益效果是：以动态SPC控制图的形式对炉温数据进行分析，可以直观地反映炉温的运行趋势，结合煤气用量的运行趋势与炉温运行趋势互相印证，能够较准确地提供给岗位人员如下信息：

当前直行温度的水平，偏高或偏低的幅度；

当前直行温度之前的炉温调整状况，煤气用量的幅度；

任何异常的状况，如配合煤、煤气热值、生产节奏等因素的突变问题，都会在直行温度的运行趋势中观测到，直行温度运行的异常情况会以炉温描点标红、加粗的形式提醒到岗位，指导岗位快速调整。

整个结焦过程的直行温度波动减小，对每个炭化室的供热稳定、均匀，有助于降低煤气消耗，达到节能降耗的效果。

附图说明

图1是连续6点的加热交换周期的偏差温度上升或下降趋势示意图；

图2是加热交换周期的偏差温度超出最大偏差温度的上限或最小偏差温度的下限示意图；

图3是本实施例的动态炉温SPC控制图形和煤气用量趋势图形。

具体实施方式

如图1-图3所示，一种焦炉炉温数据的分析方法，按如下步骤进行

步骤一、根据焦炉的每个燃烧室的立火道的代表火道的温度的运行趋势，选取每个代表火道下降气流的第1分钟时的炉温，作为焦炉炉温的基础数据，对于70孔炭化室焦炉有71个代表火道，每个代表火道的加热交换周期为20分钟，每个代表火道都产生一个基础数据的时间至少为40分钟，一组完整的数据包括71个基础数据，将一组完整数据的71个基础数据的均值作为该组完整数据的直行温度。

步骤二、一组完整数据的直行温度包括两个加热交换，若两个加热交换用红向与绿向表示，红向有35个代表火道处于下降气流，[]表示取整，36个代表火道处于上升气流，绿向有36个代表火道处于下降气流，35个代表火道处于上升气流，将每个加热交换周期的基础数据与其前一个加热交换周期基础数据组合获得每个加热交换周期的一组完整数据，求得每20分钟的直行温度。

步骤三、将每个加热交换周期的直行温度与目标温度相减，得到每个加热交换周期的偏差温度，以时间为横坐标，以温度为纵坐标，以设定时间（某代表火道下降气流的第1分钟时）的横坐标上的点为原点建立直角坐标系，根据每个加热交换周期的偏差温度及其对应的时间在直角坐标系上描点，并将相邻时间的点通过线段连接，形成炉温SPC控制图形。

目标温度是指所要控制炉温的理论温度，由于焦炉所用炼焦原料的不确定性，因此理论温度随着炼焦原料而变，因此使用偏差温度作为观察和控制目标具有普适性，避免每次更换炼焦原料后的调整。炉温SPC控制图形的上下规格限设置可与行业标准统一，也可根据实际需要提升或放宽管控要求。

步骤四、在显示器上实时显示当前时间点前24小时的炉温SPC控制图形，新的数据逐渐替代旧的数据，成为实时滚动的动态炉温SPC控制图形；

步骤五、建立两项自动判异规则，一项为连续6点的加热交换周期的偏差温度上升或下降趋势，另一项为加热交换周期的偏差温度超出最大偏差温度的上限或最小偏差温度的下限，异常出现的同时，对相应的描点记录进行标红、加粗处理，同时在后续步骤七进行煤气用量调整时增大调整幅度；

步骤六、在动态炉温SPC控制图形上以煤气用量代替偏差温度作为纵坐标，以每个时间点的煤气用量在动态炉温SPC控制图形上描点，并将相邻时间点连线形成煤气用量趋势图形；

步骤七、对照动态炉温SPC控制图形，当观察到当前周期的偏差温度为正且大于最小正偏差温度时，在当前周期煤气用量的基础上减少煤气用量，当前周期的偏差温度越大减小幅度越大，当观察到当前周期的偏差温度为负且小于最小负偏差温度时，在当前周期煤气用量的基础上增加煤气用量，当前周期的偏差温度绝对值越大增加幅度越大，对照动态炉温SPC控制图形和煤气用量趋势图形，判断煤气用量调整是否合适，即下一个周期的偏差温度的绝对值是否更小。

附图3中，1）焦炉炉温的运行符合“标准温度±10℃”；最大偏差温度10℃，最小偏差温度-10℃。

2）建立动态炉温SPC控制图形，纵坐标用直行温度与目标温度的偏差制图，基准保持在“0”；

3）两个交换周期的炉温数据交替使用，每日的炉温数据量由36组增加到72组；

4）建立两项判异规则（连续6点上升或下降趋势；超规格限）；

5）将煤气用量趋势与炉温运行同步，互相印证。

本发明已在太钢三座7.63m焦炉实施。该方法是基于自动测温数据的及时性，结合SPC过程控制原理，由计算机每20分钟进行1次自动描点，并自动判定连续6点上升或下降，以及超上下规格限的异常数据，指导岗位进行炉温参数的跟踪调整，其实施目标是将全天72个炉温偏差数据全部控制在±10℃以内。