一种转炉蒸发冷却器出口温度控制方法技术

本发明专利技术提供一种转炉蒸发冷却器出口温度控制方法，包括所述准备阶段、装料阶段、开氧阶段、溅渣护炉阶段、出钢阶段和停炉阶段采用模糊控制方法进行温度控制；在所述准备阶段、出钢阶段和停炉阶段，在所述模糊控制中设定不进行温度控制；所述冶炼阶段和补吹阶段温度控制方法相同，采用PID控制方法进行温度控制；在所述开氧阶段，采用固定水量控制，所述固定水量控制为根据模糊控制规则，在开氧阶段根据入口温度查表找出喷水量，等到冶炼阶段或补吹阶段后自动转换成PID运算。通过以上蒸发冷却器冷却水算法可以将出口温度控制在

【技术实现步骤摘要】
一种转炉蒸发冷却器出口温度控制方法


[0001]本专利技术属于钢铁冶金
，尤其涉及一种转炉蒸发冷却器出口温度控制方法。

技术介绍

[0002]转炉作为炼钢厂的主要组成部分，其生产过程中产生的烟尘对环境造成很大影响，传统的湿法除尘对水资源的需求较大且不易达到除尘要求。对此，国内外先后涌现出大批干法除尘、半干法除尘工艺。蒸发冷却器作为干法除尘、半干法除尘的主要设备，其出口温度的控制是否准确严重影响烟气含尘量多少，所以蒸发冷却器(EC)出口温度控制在转炉烟气除尘中至关重要。蒸发冷却器烟气冷却主要是通过冷却水蒸发成蒸汽时吸收大量热量来完成，其出口温度的控制对除尘效果与后续除尘设备的良好运行有着非常重要的关系。
[0003]蒸发冷却器出口温度控制稳定性一直是技术难点，市面上设计院的蒸发冷却器出口温度控制在
±
25℃甚至
±
35℃，严重影响除尘效果。蒸发冷却器出口温度控制主要采取喷水的方式进行，水量大小是控制的关键。如果喷水量过大会造成废气中的灰尘含水量高，在蒸发冷却器底部形成泥垢凝固，造成蒸发冷却器堵灰故障，影响转炉正常生产。如果喷水量过小会造成废气中含尘量过多温度过高，影响后续除尘回收设备的正常运转，造成停产事故，如何准确计算蒸发冷却器冷却水喷水量，就显得尤为重要。

技术实现思路

[0004]针对以上现有技术存在的不足之处，本专利技术提供了一种转炉蒸发冷却器出口温度控制方法。
[0005]一种转炉蒸发冷却器出口温度控制方法，包括
[0006]转炉炼钢分为准备阶段、装料阶段、开氧阶段、冶炼阶段、补吹阶段、溅渣护炉阶段、出钢阶段和停炉阶段；
[0007]所述准备阶段、装料阶段、开氧阶段、溅渣护炉阶段、出钢阶段和停炉阶段采用模糊控制方法进行温度控制；
[0008]在所述准备阶段、出钢阶段和停炉阶段，在所述模糊控制中设定不进行温度控制；
[0009]所述冶炼阶段和补吹阶段温度控制方法相同，采用PID控制方法进行温度控制；
[0010]在所述开氧阶段和溅渣护炉阶段，采用固定水量控制，所述固定水量控制为根据模糊控制规则，在开氧阶段根据入口温度查表找出喷水量，等到冶炼阶段或补吹阶段后自动转换成PID运算。
[0011]进一步，所述模糊控制方法为：
[0012]所述转炉各冶炼阶段作为模糊控制器的第1个输入E1，入口温度与出口设定温度之差为第2个输入E2，喷水量与蒸汽作为控制器的输出U，建立模糊控制器输入输出模糊子集分别为：
[0013]E1＝{NL，NM，NS，O，PS，PM，PL}
[0014]E2＝{NL，NM，NS，O，PS，PM，PL}
[0015]U＝{O，PS，PM，PL}
[0016]上述式中：N、P、L、M、S、O分别表示负、正、大、中、小、零；
[0017]模糊控制规则由
[0018]ifE1≤OthenU＝O
[0019]ifE1＝PSandE2<PMthenU＝PS
[0020]ifE1＝PSandE2＝PMthenU＝PM
[0021]ifE1＝PSandE2>PMthenU＝PL
[0022]ifE1＝PMandE2<PMthenU＝PS
[0023]ifE1＝PMandE2＝PMthenU＝PM
[0024]ifE1＝PMandE2>PMthenU＝PL
[0025]系列模糊条件语句构成，通过模糊控制规则来设置各阶段喷水量；
[0026]当ifE1＝PL时，转炉冶炼过程到达冶炼阶段或补吹阶段，此时将模糊控制直接转换为串级PID控制。
[0027]进一步，所述PID控制方法为：
[0028]通过设定入口温度、设定温度、出口温度计算出理论喷水量，再对出口温度与设定温度之差进行PID运算，结合理论喷水量、烟气流量、吹氧流量计算实际喷水量，通过喷水对出口温度进行调节。
[0029]进一步，所述冶炼阶段控制算法为：
[0030]冶炼阶段的蒸汽压力单独采取压力PID控制，水阀开的全过程蒸汽阀保持开启，水阀关后温度继续降低到预设值才关闭；
[0031]设定转炉烟气经过蒸发冷却器冷却后所释放的热量为Q
gas
，雾化冷却水吸收的热量为Q
water
，此时Q
gas
＝Q
water
；
[0032]由热量公式Q＝CmΔT和m＝ft；
[0033]式中Q为热量，C为比热容，m为质量，ΔT为温差，f为质量流量，t为时间，可知，只需计算出水流量即可得出目标温度；
[0034]所述蒸汽温度即为烟气温度，蒸汽质量即为水的质量，所以
[0035]C
gas
m
gas
ΔT
gas
＝C
water
m
water
ΔT
water
+2258.4m
water
+C
′
water
m
water
ΔT
′
water
(1)
[0036]式中：C
gas
为烟气比热容；m
gas
为烟气质量；ΔT
gas
为烟气温差；C
water
为水比热容；m
water
为水质量；ΔT
water
为水温差；2258.4为水的汽化热；C
′
water
为水蒸汽比热容；ΔT
′
water
为水蒸汽温差；
[0037]由于m＝ft，所以在单位时间内式(1)变为
[0038][0039]式中：f
water
为理论喷水量；f
gas
为烟气流量；T
in
为蒸发冷却器入口烟气温度；T
set
为蒸发冷却器目标烟气温度；T0为水的初始温度；
[0040]已知100℃水汽化成蒸发所吸收的热量为2258.4kJ/kg；当T
set
、T0、f
gas
稳定不变时，式(2)可表示为：
[0041]f
water
＝k1(T
in
‑
T
set
)(3)
[0042]式中：k1为固定水量系数；
[0043]从式(3)可以看出，水流量f
water
为入口烟气温度与目标烟气温度的函数，即固定水流量；水流量不能准确地达到目标设定温度T
set
，即T
set
≠T
out
，T
out
为蒸发冷却器出口温度，所以还需以出口温度到设定温度所需的水流量作为补偿水量：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转炉蒸发冷却器出口温度控制方法，包括转炉炼钢分为准备阶段、装料阶段、开氧阶段、冶炼阶段、补吹阶段、溅渣护炉阶段、出钢阶段和停炉阶段；所述准备阶段、装料阶段、开氧阶段、溅渣护炉阶段、出钢阶段和停炉阶段采用模糊控制方法进行温度控制；在所述准备阶段、出钢阶段和停炉阶段，在所述模糊控制中设定不进行温度控制；所述冶炼阶段和补吹阶段温度控制方法相同，采用PID控制方法进行温度控制；在所述开氧阶段，采用固定水量控制，所述固定水量控制为根据模糊控制规则，在开氧阶段根据入口温度查表找出喷水量，等到冶炼阶段或补吹阶段后自动转换成PID运算。2.如权利要求1所述的一种转炉蒸发冷却器出口温度控制方法，其特征在于：所述模糊控制方法为：所述转炉各冶炼阶段作为模糊控制器的第1个输入E1，入口温度与出口设定温度之差为第2个输入E2，喷水量与蒸汽作为控制器的输出U，建立模糊控制器输入输出模糊子集分别为：E1＝{NL，NM，NS，O，PS，PM，PL}E2＝{NL，NM，NS，O，PS，PM，PL}U＝{O，PS，PM，PL}上述式中：N、P、L、M、S、O分别表示负、正、大、中、小、零；模糊控制规则由if E1≤O then U＝Oif E1＝PS and E2<PM then U＝PSif E1＝PS and E2＝PM then U＝PMif E1＝PS and E2>PM then U＝PLif E1＝PM and E2<PM then U＝PSif E1＝PM and E2＝PM then U＝PMif E1＝PM and E2>PM then U＝PL系列模糊条件语句构成，通过模糊控制规则来判断各阶段喷水量；当if E1＝PL时，转炉冶炼过程到达冶炼阶段或补吹阶段，此时将模糊控制直接转换为串级PID控制。3.如权利要求1所述的一种转炉蒸发冷却器出口温度控制方法，其特征在于：所述PID控制方法为：通过设定入口温度、设定温度、出口温度计算出理论喷水量，再对出口温度与设定温度之差进行PID运算，结合理论喷水量、烟气流量、吹氧流量计算实际喷水量，通过喷水对出口温度进行调节。4.如权利要求1所述的一种转炉蒸发冷却器出口温度控制方法，其特征在于：所述冶炼阶段控制算法为：冶炼阶段的蒸汽压力单独采取压力PID控制，水阀开的全过程蒸汽阀保持开启，水阀关后温度继续降低到预设值才关闭；设定转炉烟气经过蒸发冷却器冷却后所释放的热量为Q
gas
，雾化冷却水吸收的热量为
Q
water
，此时Q
gas
＝Q
water
；由热量公式Q＝CmΔT和m＝ft；式中Q为热量，C为比热容，m为质量，ΔT为温差，f为质量流量，t为时间，可知，只需计算出水流量即可得出目标温度；所述蒸汽温度即为烟气温度，蒸汽质量即为水的质量，所以C
gas
m
gas
ΔT
gas
＝C
water
m
water
ΔT
water
+2258.4m
water
+C
′
water
m
water
ΔT
′
water
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中：C
gas
为烟气比热容；m
gas
为烟气质量；ΔT
gas
为烟气温差；C
water
为水比热容；m
water
为水质量；...

【专利技术属性】
技术研发人员：何刚，
申请(专利权)人：福建省三钢集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：