双闭环动态优化OG法转炉煤气回收及风机节能控制方法技术

本发明专利技术双闭环动态优化OG法转炉煤气回收及风机节能控制方法属于OG法转炉煤气回收、风机变速节能技术，目的是根据OG法转炉煤气回收及风机变速运行的特点，研究开发与转炉煤气回收及风机变速节能工况相适应的控制方法，以提高转炉煤气回收率及实现风机变速节能优化控制，要点是根据转炉烟气量调节喉口阀的开度，根据微差压控制风机的速度，通过两者有机的结合来获得良好的煤气回收效果和风机节能效果，可广泛应用于新建、扩建或改造的各类OG法转炉除尘煤气回收系统。

Double closed loop dynamic optimization OG method for converter gas recovery and fan energy saving control method

The method of double closed loop dynamic optimization OG method for converter gas recovery and fan energy saving control belongs to OG converter gas recovery and fan variable speed energy saving technology. The purpose is to study and develop the control method adapted to converter gas recovery and fan variable speed energy saving conditions according to the characteristics of OG converter gas recovery and fan variable speed operation. In order to improve the recovery rate of converter gas and realize the optimal control of variable speed energy saving of the fan, the key point is to adjust the opening of the throat valve according to the amount of the converter flue gas and control the speed of the fan according to the micro differential pressure. The good gas recovery effect and the energy saving effect of the fan are obtained through the organic combination of the two. It can be widely used in the new, expansion or reconstruction of the fan. All kinds of OG process converter gas recovery system.

【技术实现步骤摘要】
双闭环动态优化OG法转炉煤气回收及风机节能控制方法
本专利技术属于OG法转炉煤气回收、风机变速节能技术。
技术介绍
转炉煤气是钢铁企业重要的二次能源，转炉煤气回收约占整个转炉工序能源回收总量的70％～90％，是“负能炼钢”和降低工序能耗的关键环节。转炉煤气的热值较高，是较为优质的燃料，可以在钢铁企业的燃料平衡中起到重要作用，提高转炉煤气回收量，不仅能有效降低炼钢工序生产成本，而且能极大降低炼钢厂污染物排放总量，实现清洁生产。目前转炉烟气除尘及煤气回收系统大体分为三种类型：湿法(OG法OxygenConverterGasRecoverySystem)除尘、半干法除尘和LT(Lurgi-Thyssen)干法除尘。半干法除尘是从湿法(OG法)除尘演变出来的，亦属于OG法除尘，故以下将湿法和半干法统称为OG法。OG法喉口调节采用RD(RiceDamper)阀或环缝洗涤器(RingSlitWasher简称RSW)，为叙述方便，以下将RD和RSW统称为喉口阀。此外，由于LT干法除尘与OG法除尘存在较大差异，所以LT干法除尘不在本专利讨论的范围。关于OG法转炉烟气除尘及煤气回收控制技术，目前均采用喉口阀(RD或RSW)的开度控制，通过转炉炉口内外的压差对喉口阀的开度进行调节，即通称的炉口微差压控制。对炉口微差压控制的策略，目前多采用PID控制、PI控制、比例控制、模糊控制、神经元网络控制、滑模变结构控制、分时段微差压控制、喉口阀固定开度控制、基于状态方程的最佳控制等控制策略。现有控制技术的核心是基于喉口阀的炉口微差压控制，控制目标是喉口阀的开度，思路是通过炉口微差压对喉口阀开度进行自动调节，使风机的抽风量与烟气的生成量保持一致，避免烟气外溢或转炉罩内吸入过多空气，希望通过喉口阀的精确定位来达到开度的最佳控制状态。由于喉口阀固有的不适于大范围调节微差压的特性，使微差压系统存在不稳定运行的因素，特别是在出现大扰动的情况下，现有控制技术对喉口阀的调节过程非但没有解决问题，反而使运行工况更加恶化，使现有系统通常难以实现全自动控制，故现有系统多采用自动控制+手动干预的控制方式。现有控制技术的缺陷使得煤气回收率以及煤气热值指标的提升受到严重制约，是煤气回收率以及煤气热值难以提高的原因所在。由于炉口微差压控制策略的原因，风机变速控制的功能没有得到充分发挥，风机节能效果也受到很大影响。OG法转炉煤气回收技术自上世纪60年代应用半个多世纪以来，煤气回收工艺得到了不断的改进和完善，但煤气回收控制技术发展缓慢，特别是自上世纪90年代以来一直停滞不前，没有明显的实质性进展。综上所述，现有控制技术从根本上适应不了转炉煤气回收和风机变速节能应用的需求，理论研究和应用技术亟待有所突破。双闭环动态优化OG法转炉煤气回收及风机节能控制方法还未见到公开发表的出版物、文献或资料。
技术实现思路
本专利技术的目的是根据OG法转炉煤气回收及风机变速节能运行的特点，研究开发与之工况相适应的控制方法，以提高转炉煤气回收率及实现风机变速节能优化控制。本专利技术的要点是研究现有控制技术存在的问题，突破现有控制技术的基础和框架，创新性地采用双闭环动态优化OG法转炉煤气回收及风机节能控制方法，根据转炉烟气量调节喉口阀的开度，构成喉口阀开度控制闭环动态系统；根据炉口微差压控制风机的速度，构成炉口微差压控制闭环动态系统；通过两个闭环动态系统有机的结合来获得良好的煤气回收效果和风机节能效果，在整个转炉冶炼期间，由于流经喉口阀的烟气流速得到有效控制，除尘效率也有所提高。附图说明附图中1是煤气回收及风机系统数据信息处理及控制装置，2是转炉工艺主控制系统，3是煤气回收及风机调速动态控制器，4是液压伺服器，5是执行机构，6是喉口阀，7是喉口阀开度传感器，8是风机调速装置，9是风机电动机，10是风机，11是压力检测器，12是工艺参数及设备状态信息，13是煤气回收及风机工艺过程系统。具体实施方式现有技术的OG法转炉煤气回收控制方式是通过炉口微差压控制喉口阀的开度来进行的自动+手动干预的控制方式，控制目标是喉口阀开度，目的是获得相应的流量变化，但因喉口阀本身固有的非线性特性及对流量调节的不敏感性，结果是通过微差压对流量的调节效果很有限，特别是出现大的干扰时，微差压系统趋于不稳定的工作状态，所以目前的微差压系统往往加有阀门开度的上下极限限制，及配有人工干预措施。从煤气回收的效果看，由于系统运行不够稳定，以及流量控制结果偏离目标值，致使煤气回收指标难以得到提高。特别是转炉冶炼后期，随着烟气量逐步降低，微差压控制显然失去了应有的控制作用，致使CO含量降低、氧含量升高，使得冶炼后期的煤气回收过程很短，这是煤气回收率受到严重制约的主要原因。大量的实际应用结果显露了现有微差压技术的弱点，通过微差压来感知转炉冶炼过程烟气量的变化，并通过微差压调节喉口阀开度来控制烟气的流量，实际上是一种间接的、并不十分有效的控制策略。喉口阀固有的压力流量特性使其不适合完成微差压调节的功能，这是现有微差压系统难以整定、难以稳定运行的根本所在，是造成煤气回收率低下的主要原因。本质上，喉口阀开度应与转炉内烟气发生量相适应，即喉口阀开度取决于实际的烟气量，喉口阀开度变化使管网特性曲线发生了变化，风机负荷随之变化。当转炉烟气量大时，喉口阀开大，风机负荷增加；当转炉烟气量小时，喉口阀关小，风机负荷减小。显然，根据烟气量控制喉口阀的开度是最直接的控制流量的方法，而采用微差压控制喉口阀开度是间接的控制流量的方法，且由于流量与压力的非线性变化关系及喉口阀本身的非线性特征，使得最终的通过微差压控制流量的控制结果偏离目标值，甚至引起微差压系统的不稳定运行。对于风机节能，现有技术采取风机高低速控制方式，在煤气回收期间采取高速运行方式，在非煤气回收期间采取低速运行方式，没有根据转炉烟气量的变化来改变风机的转速，损失了不少的风机节能空间。通过深入地分析、研究，在现有微差压技术的基础上进行修改并不是好的技术途径，因为现有微差压技术存在固有的缺陷，该缺陷不可能通过修改来克服，须创新性地另辟途径才行。解决问题的最有效手段是采用双闭环动态优化OG法转炉煤气回收及风机节能控制方法，根据该控制方法研发的系统由两个闭环动态系统组成，一个是根据转炉烟气量控制喉口阀开度的闭环动态系统，另一个是根据炉口微差压调节风机转速的闭环动态系统。根据转炉烟气量控制喉口阀的开度，可使烟气流经喉口阀的流量和流速得到最好的控制和利用，有利于提高除尘效率，有利于减少转炉冶炼过程的热散失，有利于风机的节能；根据炉口微差压控制风机的转速可使炉内压力控制在要求的范围内，减少或消除炉内烟气的外溢，减小或消除炉口空气的吸入，有利于提高回收煤气的热值，有利于减少冶炼前烧期和后烧期的氧含量，有利于延长煤气回收时间。在根据转炉烟气量对喉口阀开度进行相应控制的前提下，采用炉口内外微差压控制风机的速度是保证转炉炉内压力的简单、有效、稳定的控制方法，管网中烟气的流速和压力得到了良好改善，风机的变速范围得到了很大提高，可以满足冶炼前烧期和后烧期煤气回收及风机节能优化的需求。众所周知，随着冶炼时间的推移，转炉炉内产生的烟气量逐渐减少，对这个过程的煤气回收和风机节能控制，现有技术显得无能为力，而采用双闭环动态优化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双闭环动态优化OG法转炉煤气回收及风机节能控制方法，其特征是根据转炉烟气量调节喉口阀的开度，构成喉口阀开度控制闭环动态系统；根据炉口微差压控制风机的速度，构成炉口微差压控制闭环动态系统；通过两个闭环动态系统有机的结合来获得良好的煤气回收效果和风机节能效果，在整个转炉冶炼期间，由于流经喉口阀的烟气流速得到有效控制，除尘效率也有所提高。

【技术特征摘要】
1.一种双闭环动态优化OG法转炉煤气回收及风机节能控制方法，其特征是根据转炉烟气量调节喉口阀的开度，构成喉口阀开度控制闭环动态系统；根据炉口微差压控制风机的速度，构成炉口微差压控制闭环动态系统；通过两个闭环动态系统有机的结合来获得良好的煤气回收效果和风机节能效果，在整个转炉冶炼期间，由于流经喉口阀的烟气流速得到有效控制，除尘效率也有所提高。2.根据权利要求1所述的双闭环动态优化OG法转炉煤气回收及风机节能控制方法，其系统构成的特征是煤气回收及风机系统数据信息处理及控制装置[1]是双闭环动态优化OG法转炉煤气回收及风机节能控制的核心，是以计算机工作站为基础组成的数字式装置，本身建有OG法转炉烟气量数据库，并且实时从转炉工艺主控制系统[2]获取生产运行联锁信息、设备状态信息及有关系统参数，实时从煤气回收及风机调速动态控制器[3]获取煤气回收系统及风机运行的有关信息，根据这些信息、有关系统参数及烟气量相关数据来确定煤气回收及风机调速的控制参数并输出给煤气回收及风机调速动态控制器[3]；特别是通过烟气量数据库可以方便、准确地计算出喉口阀开度值，然后输出给煤气回收及风机调速动态控制器[3]，对喉口阀开度进行动态控制；煤气回收及风机调速动态控制器[3]由PLC(可编程序控制器)或其它数字式控制器组成，根据煤气回收及风机系统数据信息处理及控制装置[1]的控制参数向液压伺服器[4]输出设定值，煤气回收及风机调速动态控制器[3]、液压伺服器[4]、执行机构[5]、喉口阀[6]、喉口阀开度传感器[7]和煤气回收及风机工艺过程系统[13]构成了喉口阀开度的闭环动态调节；煤气回收及风机调速动态控制器[3]接受来自煤气回收及风机系统数据信息处理及控制装置[1]的炉口微差压设定值，输出给风机调速装置[8]，对风机转速进行调节，风机调速装置[8]为变频调速装置、液力偶合器调速装置、磁力偶合器调速装置或其它具有连...

【专利技术属性】
技术研发人员：高毅夫，
申请(专利权)人：北京凯德中天科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11