本實(shí)用新型屬于OG法轉(zhuǎn)爐煤氣回收、風(fēng)機(jī)變速節(jié)能技術(shù)。

背景技術(shù)：

轉(zhuǎn)爐煤氣是鋼鐵企業(yè)重要的二次能源，轉(zhuǎn)爐煤氣回收約占整個(gè)轉(zhuǎn)爐工序能源回收總量的70％～90％，是“負(fù)能煉鋼”和降低工序能耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)爐煤氣的熱值較高，是較為優(yōu)質(zhì)的燃料，可以在鋼鐵企業(yè)的燃料平衡中起到重要作用，提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量，不僅能有效降低煉鋼工序生產(chǎn)成本，而且能極大降低煉鋼廠污染物排放總量，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)。

目前轉(zhuǎn)爐煙氣除塵及煤氣回收系統(tǒng)大體分為三種類型：濕法(OG法Oxygen Converter Gas Recovery System)除塵、半干法除塵和LT(Lurgi-Thyssen)干法除塵。半干法除塵是從濕法(OG法)除塵演變出來的，亦屬于OG法除塵，故以下將濕法和半干法統(tǒng)稱為OG法。OG法喉口調(diào)節(jié)采用RD(Rice Damper)閥或環(huán)縫洗滌器(Ring Slit Washer簡(jiǎn)稱RSW)，為敘述方便，以下將RD和RSW統(tǒng)稱為喉口閥。此外，由于LT干法除塵與OG法除塵存在較大差異，所以LT干法除塵不在本專利討論的范圍。

關(guān)于OG法轉(zhuǎn)爐煙氣除塵及煤氣回收控制技術(shù)，目前均采用喉口閥(RD或RSW)的開度控制，通過轉(zhuǎn)爐爐口內(nèi)外的壓差對(duì)喉口閥的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，即通稱的爐口微差壓控制。對(duì)爐口微差壓控制的策略，目前多采用PID控制、PI控制、比例控制、模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、分時(shí)段微差壓控制、喉口閥固定開度控制、基于狀態(tài)方程的最佳控制等控制策略。

現(xiàn)有控制技術(shù)的核心是基于喉口閥的爐口微差壓控制，控制目標(biāo)是喉口閥的開度，思路是通過爐口微差壓對(duì)喉口閥開度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使風(fēng)機(jī)的抽風(fēng)量與煙氣的生成量保持一致，避免煙氣外溢或轉(zhuǎn)爐罩內(nèi)吸入過多空氣，希望通過喉口閥的精確定位來達(dá)到開度的最佳控制狀態(tài)。

由于喉口閥固有的不適于大范圍調(diào)節(jié)微差壓的特性，使微差壓系統(tǒng)存在不穩(wěn)定運(yùn)行的因素，特別是在出現(xiàn)大擾動(dòng)的情況下，現(xiàn)有控制技術(shù)對(duì)喉口閥的調(diào)節(jié)過程非但沒有解決問題，反而使運(yùn)行工況更加惡化，使現(xiàn)有系統(tǒng)通常難以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，故現(xiàn)有系統(tǒng)多采用自動(dòng)控制+手動(dòng)干預(yù)的控制方式?，F(xiàn)有控制技術(shù)的缺陷使得煤氣回收率以及煤氣熱值指標(biāo)的提升受到嚴(yán)重制約，是煤氣回收率以及煤氣熱值難以提高的原因所在。

由于爐口微差壓控制策略的原因，風(fēng)機(jī)變速控制的功能沒有得到充分發(fā)揮，風(fēng)機(jī)節(jié)能效果也受到很大影響。

OG法轉(zhuǎn)爐煤氣回收技術(shù)自上世紀(jì)60年代應(yīng)用半個(gè)多世紀(jì)以來，煤氣回收工藝得到了不斷的改進(jìn)和完善，但煤氣回收控制技術(shù)發(fā)展緩慢，特別是自上世紀(jì)90年代以來一直停滯不前，沒有明顯的實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

綜上所述，現(xiàn)有控制技術(shù)從根本上適應(yīng)不了轉(zhuǎn)爐煤氣回收和風(fēng)機(jī)變速節(jié)能應(yīng)用的需求，理論研究和應(yīng)用技術(shù)亟待有所突破。

OG法轉(zhuǎn)爐煤氣回收及風(fēng)機(jī)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)還未見到公開發(fā)表的出版物、文獻(xiàn)或資料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是根據(jù)OG法轉(zhuǎn)爐煤氣回收及風(fēng)機(jī)變速節(jié)能運(yùn)行的特點(diǎn)，研究開發(fā)與之工況相適應(yīng)的控制方法，以提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收率及實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)變速節(jié)能優(yōu)化控制。

本實(shí)用新型的要點(diǎn)是研究現(xiàn)有控制技術(shù)存在的問題，突破現(xiàn)有控制技術(shù)的基礎(chǔ)和框架，創(chuàng)新性地采用OG法轉(zhuǎn)爐煤氣回收及風(fēng)機(jī)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，根據(jù)轉(zhuǎn)爐煙氣量調(diào)節(jié)喉口閥的開度，構(gòu)成喉口閥開度控制閉環(huán)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)；根據(jù)爐口微差壓控制風(fēng)機(jī)的速度，構(gòu)成爐口微差壓控制閉環(huán)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)；通過兩個(gè)閉環(huán)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合來獲得良好的煤氣回收效果和風(fēng)機(jī)節(jié)能效果，在整個(gè)轉(zhuǎn)爐冶煉期間，由于流經(jīng)喉口閥的煙氣流速得到有效控制，除塵效率也有所提高。

附圖說明

附圖中1是煤氣回收及風(fēng)機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息處理及控制裝置，2是轉(zhuǎn)爐工藝主控制系統(tǒng)，3是煤氣回收及風(fēng)機(jī)調(diào)速動(dòng)態(tài)控制器，4是液壓伺服器，5是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，6是喉口閥，7是喉口閥開度傳感器，8是風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置，9是風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)，10是風(fēng)機(jī)，11是壓力檢測(cè)器，12是工藝參數(shù)及設(shè)備狀態(tài)信息，13是煤氣回收及風(fēng)機(jī)工藝過程系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)有技術(shù)的OG法轉(zhuǎn)爐煤氣回收控制方式是通過爐口微差壓控制喉口閥的開度來進(jìn)行的自動(dòng)+手動(dòng)干預(yù)的控制方式，控制目標(biāo)是喉口閥開度，目的是獲得相應(yīng)的流量變化，但因喉口閥本身固有的非線性特性及對(duì)流量調(diào)節(jié)的不敏感性，結(jié)果是通過微差壓對(duì)流量的調(diào)節(jié)效果很有限，特別是出現(xiàn)大的干擾時(shí)，微差壓系統(tǒng)趨于不穩(wěn)定的工作狀態(tài)，所以目前的微差壓系統(tǒng)往往加有閥門開度的上下極限限制，及配有人工干預(yù)措施。從煤氣回收的效果看，由于微差壓系統(tǒng)運(yùn)行不夠穩(wěn)定，以及流量控制結(jié)果偏離目標(biāo)值，致使煤氣回收指標(biāo)難以得到提高。特別是轉(zhuǎn)爐冶煉后期，隨著煙氣量逐步降低，微差壓控制顯然失去了應(yīng)有的控制作用，致使CO含量降低、氧含量升高，使得冶煉后期的煤氣回收過程很短，這是煤氣回收率受到嚴(yán)重制約的主要原因。

大量的實(shí)際應(yīng)用結(jié)果顯露了現(xiàn)有微差壓技術(shù)的弱點(diǎn)，通過微差壓來感知轉(zhuǎn)爐冶煉過程煙氣量的變化，并通過微差壓調(diào)節(jié)喉口閥開度來控制煙氣的流量，實(shí)際上是一種間接的、并不十分有效的控制策略。喉口閥固有的壓力流量特性使其不適合完成微差壓調(diào)節(jié)的功能，這是現(xiàn)有微差壓系統(tǒng)難以整定、難以穩(wěn)定運(yùn)行的根本所在，是造成煤氣回收率低下的主要原因。

對(duì)于風(fēng)機(jī)節(jié)能，現(xiàn)有技術(shù)采取風(fēng)機(jī)高低速控制方式，在煤氣回收期間采取高速運(yùn)行方式，在非煤氣回收期間采取低速運(yùn)行方式，沒有根據(jù)轉(zhuǎn)爐煙氣量的變化來改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，損失了不少的風(fēng)機(jī)節(jié)能空間。

通過深入地分析、研究，在現(xiàn)有微差壓技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行修改并不是好的技術(shù)途徑，因?yàn)楝F(xiàn)有微差壓技術(shù)存在固有的缺陷，該缺陷不可能通過修改來克服，須創(chuàng)新性地另辟途徑才行。解決問題的最有效手段是采用OG法轉(zhuǎn)爐煤氣回收及風(fēng)機(jī)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)由兩個(gè)閉環(huán)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)組成，一個(gè)是根據(jù)轉(zhuǎn)爐煙氣量控制喉口閥開度的閉環(huán)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，另一個(gè)是根據(jù)爐口微差壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。根據(jù)轉(zhuǎn)爐煙氣量控制喉口閥的開度，可使煙氣流經(jīng)喉口閥的流量和流速得到最好的控制和利用，有利于提高除塵效率，有利于減少轉(zhuǎn)爐冶煉過程的熱散失，有利于風(fēng)機(jī)的節(jié)能；根據(jù)微差壓控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可使?fàn)t內(nèi)壓力控制在要求的范圍內(nèi)，減少或消除爐內(nèi)煙氣的外溢，減小或消除爐口空氣的吸入，有利于提高回收煤氣的熱值，有利于減少冶煉前燒期和后燒期的氧含量，有利于延長(zhǎng)煤氣回收時(shí)間。

在根據(jù)轉(zhuǎn)爐煙氣量對(duì)喉口閥開度進(jìn)行相應(yīng)控制的前提下，采用爐口內(nèi)外微差壓控制風(fēng)機(jī)的速度是保證轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)壓力的簡(jiǎn)單、有效、穩(wěn)定的控制方法，管網(wǎng)中煙氣的流速和壓力得到了良好改善，風(fēng)機(jī)的變速范圍得到了很大提高，可以滿足冶煉前燒期和后燒期煤氣回收及風(fēng)機(jī)節(jié)能優(yōu)化的需求。眾所周知，隨著冶煉時(shí)間的推移，轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)產(chǎn)生的煙氣量逐漸減少，對(duì)這個(gè)過程的煤氣回收和風(fēng)機(jī)節(jié)能控制，現(xiàn)有技術(shù)顯得無能為力，而采用OG法轉(zhuǎn)爐煤氣回收及風(fēng)機(jī)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)既可以提高煤氣回收率，又可以獲得風(fēng)機(jī)節(jié)能的效果。

OG法轉(zhuǎn)爐煤氣回收及風(fēng)機(jī)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)是通過附圖的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，附圖中煤氣回收及風(fēng)機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息處理及控制裝置[1]是OG法轉(zhuǎn)爐煤氣回收及風(fēng)機(jī)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)的核心，是以計(jì)算機(jī)工作站為基礎(chǔ)組成的數(shù)字式裝置，本身建有OG法轉(zhuǎn)爐煙氣量數(shù)據(jù)庫(kù)，并且實(shí)時(shí)從轉(zhuǎn)爐工藝主控制系統(tǒng)[2]獲取生產(chǎn)運(yùn)行聯(lián)鎖信息、設(shè)備狀態(tài)信息及有關(guān)系統(tǒng)參數(shù)，實(shí)時(shí)從煤氣回收及風(fēng)機(jī)調(diào)速動(dòng)態(tài)控制器[3]獲取煤氣回收系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)運(yùn)行的有關(guān)信息，根據(jù)這些信息、有關(guān)系統(tǒng)參數(shù)及煙氣量相關(guān)數(shù)據(jù)來確定煤氣回收及風(fēng)機(jī)調(diào)速的控制參數(shù)并輸出給煤氣回收及風(fēng)機(jī)調(diào)速動(dòng)態(tài)控制器[3]；特別是通過轉(zhuǎn)爐煙氣量數(shù)據(jù)庫(kù)可以方便、準(zhǔn)確地計(jì)算出喉口閥開度值，然后輸出給煤氣回收及風(fēng)機(jī)調(diào)速動(dòng)態(tài)控制器[3]，對(duì)喉口閥開度進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制；煤氣回收及風(fēng)機(jī)調(diào)速動(dòng)態(tài)控制器[3]由PLC(可編程序控制器)或其它數(shù)字式控制器組成，根據(jù)煤氣回收及風(fēng)機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息處理及控制裝置[1]的控制參數(shù)向液壓伺服器[4]輸出設(shè)定值，煤氣回收及風(fēng)機(jī)調(diào)速動(dòng)態(tài)控制器[3]、液壓伺服器[4]、執(zhí)行機(jī)構(gòu)[5]、喉口閥[6]、喉口閥開度傳感器[7]和煤氣回收及風(fēng)機(jī)工藝過程系統(tǒng)[13]構(gòu)成了喉口閥開度的閉環(huán)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)；煤氣回收及風(fēng)機(jī)調(diào)速動(dòng)態(tài)控制器[3]接受來自煤氣回收及風(fēng)機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息處理及控制裝置[1]的爐口微差壓設(shè)定值，輸出給風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置[8]，對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置[8]為變頻調(diào)速裝置、液力偶合器調(diào)速裝置、磁力偶合器調(diào)速裝置或其它具有連續(xù)變速功能的調(diào)速裝置；壓力檢測(cè)器[11]為多于3個(gè)壓力檢測(cè)器組成的一組壓力檢測(cè)裝置，設(shè)置于轉(zhuǎn)爐煙罩上的某一位置，檢測(cè)信息送至煤氣回收及風(fēng)機(jī)調(diào)速動(dòng)態(tài)控制器[3]，用于準(zhǔn)確、可靠地測(cè)量爐內(nèi)壓力；煤氣回收及風(fēng)機(jī)調(diào)速動(dòng)態(tài)控制器[3]、風(fēng)機(jī)調(diào)速裝置[8]、風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)[9]、風(fēng)機(jī)[10]、壓力檢測(cè)器[11]和煤氣回收及風(fēng)機(jī)工藝過程系統(tǒng)[13]構(gòu)成了爐口微差壓的閉環(huán)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)；工藝參數(shù)及設(shè)備狀態(tài)信息[12]與煤氣回收及風(fēng)機(jī)調(diào)速動(dòng)態(tài)控制器[3]、煤氣回收及風(fēng)機(jī)工藝過程系統(tǒng)[13]相連接；采用這樣的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了喉口閥開度的閉環(huán)動(dòng)態(tài)連續(xù)控制和爐口微差壓的閉環(huán)動(dòng)態(tài)連續(xù)控制。

OG法轉(zhuǎn)爐煤氣回收及風(fēng)機(jī)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是科學(xué)、合理、充分、有效地發(fā)揮了喉口閥開度和風(fēng)機(jī)調(diào)速的功能和作用，將現(xiàn)有技術(shù)繁雜的控制簡(jiǎn)化成根據(jù)轉(zhuǎn)爐煙氣量的喉口閥開度控制和根據(jù)爐口微差壓調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)速度兩個(gè)閉環(huán)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)捷，運(yùn)行有效、可靠、穩(wěn)定，調(diào)試也極其方便，可實(shí)現(xiàn)無需手動(dòng)干預(yù)的煤氣回收及風(fēng)機(jī)節(jié)能的全自動(dòng)控制。

OG法轉(zhuǎn)爐煤氣回收及風(fēng)機(jī)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)為OG法轉(zhuǎn)爐煤氣回收及風(fēng)機(jī)變速節(jié)能應(yīng)用開創(chuàng)了全新的、廣泛的視野和空間，采用OG法轉(zhuǎn)爐煤氣回收及風(fēng)機(jī)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)后，既能獲得煤氣回收率的提高，也能使風(fēng)機(jī)進(jìn)一步節(jié)能，預(yù)計(jì)煤氣回收率將在目前不同系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提高10％～50％，風(fēng)機(jī)節(jié)能指標(biāo)將在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上提高12％～40％。

OG法轉(zhuǎn)爐煤氣回收及風(fēng)機(jī)節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于新建、擴(kuò)建或改造的各類OG法轉(zhuǎn)爐除塵煤氣回收系統(tǒng)。