大型高炉高效生产技术开发应用（二）
时间：2015-01-12 13:31 来源：未知 作者：admin 点击：次
（2）操作平台型高炉专家系统的开发与应用
为了提高高炉操作的自动化水平，减少人工操作差异引起的炉况波动，开发了适应高炉工长日常操作需要的高炉专家系统。该专家系统包括实时在线运行的布料模型、炉型管理模型、炉温预报模型、炉缸炉底侵蚀预报模型等。专家系统建有知识库，将高炉专家的操作经验集中起来，可根据数学模型和专家子系统反映的炉况特征，向工长提供可选择的操作意见。这一专家系统最初用于1号高炉，后来推广到5号高炉。
1）布料模型与布料控制系统
以高炉开炉送风前实测的装料参数为依据，根据散料体运动与堆放的规律，建立高炉料流轨迹模型、料面形状模型及高炉径向矿焦比分布模型。通过这些模型判断布料时炉料运动及在炉内的分布情况。此外，根据炉顶红外摄像信息处理系统提供的煤气分布评估，建立了不同装料制度下的炉料分布规则库，形成了高炉布料专家子系统。该系统可在5min～30min内判定高炉布料的合理性，并及时给出提示，可有效防止布料不合理引起的煤气流分布失常，确保高炉高效化生产。
根据布料模型，并考虑武钢高炉原燃料及薄壁炉身结构的特点，开发了一种适应力强的典型高炉布料模式。沿半径方向，矿焦比自边缘向中心逐步降低，边缘区焦炭负荷高达7.5以上，将25%左右的小粒度烧结矿布到高炉边缘区域，采用中心加焦技术保持一定的中心气流。生产实践表明，在原燃料质量不够理想的条件下采用该布料模式，大型高炉可实现强化操作。
2）炉型管理与控制模型
维持合理的操作炉型是高炉强化冶炼的前提与基础。利用冷却壁温度数据，采用特征映射方法建立不同类型特征的炉型模式，通过数据采集和分类、算法设计、图像显示、炉型变化分析等过程，开发了炉型管理控制软件。利用该软件能实时分析高炉操作炉型的稳定或波动状况，提示高炉操作者应采取的调整措施，帮助工长优化高炉操作炉型。高炉工长根据获得的提示，可有效地避免因原燃料条件波动、设备系统故障等原因引起的炉型出现大的变化，维持高炉生产长时间的稳定顺行。
3）炉温预报与控制模型
高炉炉温水平对高炉顺行、能耗及生铁质量有重要影响。炉温预报与控制包含两个模型；
① 基于区域热平衡开发的炉热指数模型。炉热指数的变化趋势能及时反映炉温变化趋势，炉热指数降低时，铁水中[Si]含量也相应降低。该模型预报的炉温趋势变化的准确率达到100%。
② 基于模糊控制理论开发的铁水温度预报模型。此模型中用于对照的实际铁水温度是用红外线测温系统连续测定获得的。该模型包括变量的模糊化，建立模糊规则库，进行模糊推理并求解。此模型给出的铁水温度预报命中率（误差≤±8℃）达到94.3%。准确的炉温预报可保证高炉炉温稳定，实现高效生产。
4）高炉炉缸炉底侵蚀预报模型
高炉炉缸的工作状态直接影响高炉强化程度，若炉缸工作出现问题，高炉必须采取护炉措施，如降低冶炼强度、加钒钛矿护炉等，这将影响高炉各项指标的水平。该模型软件包括：
① 对炉缸炉底侵蚀采用二维非稳态热传导偏微分方程建模，用有限差分法及有限元仿真软件进行温度场计算。
② 用实测的炉缸炉底侵蚀与其温度的对应状况设置侵蚀样本。使用炉缸炉底侵蚀预报模型，可对炉缸炉底的工作状况进行实时监测，及时发现问题并采取措施，确保高炉安全和高效生产。
（3）布料技术创新
高炉运行过程中原燃料质量及操作参数波动难以避免，有时炉墙会出现粘结现象。传统的高炉操作是将小粒度烧结矿布在边缘区，以抑制边缘气流发展。武钢开发的这项布料技术，是将部分小块焦加到小粒度烧结矿中，改善边缘区的透气性，适当发展边缘气流，起到洗刷炉墙的效果。这可消除或预防炉墙粘结，维持高炉长期稳定顺行。
高炉布料一般模式是布料溜槽的11个角位的角度基本固定，只变更其布料环数。随着布料溜槽运行时间延长，溜槽衬板磨损，布料轨迹会发生变化。为适应高炉高效生产需要，将布料角位对应的角度适当调整。这一改进减少了溜槽衬板磨损对炉料分布的影响，使高炉可保持长时期的强化工作状态。
（4）高炉炉身静压力诊断技术创新
由于高炉的密封、高压、高温等特性，使炉腹到炉身中部区域的工作情况很难监测，为此开发了利用炉身煤气静压力诊断炉型的技术。该技术是利用炉腹到炉身中部安装的3层静压力测点（每层安装6个点），测出每一方向上的静压力，根据静压力的变化及各层静压力的差值变化，判断以下炉况变化：
① 出现管道行程的方位及程度；
② 造成下料难行或悬料的部位
③ 炉墙的光滑程度，帮助操作人员尽早采取调剂措施，消除炉墙结厚；
④ 利用下层静压力与热风压力的差值判定焦炭高温强度的变化；
⑤ 利用炉身静压力与风压的差值判定高炉软熔带根部位置及软熔带焦窗的透气性好坏等。
（5）高炉快速开炉后达产技术及休风后快速恢复炉况技术创新
大修或新建高炉因受多种因素影响，很难实现快速开炉后达产。2004年以来，武钢高炉在这方面有以下创新：
① 送风前设备充分试车运行，发现问题及时处理，提高设备工作的稳定性与可靠性；
② 合理选择开炉料，如烧结率＞50%，采用白云石、石灰石混合熔剂，维持渣中（Al2O3）＜15%，（MgO）＞9.5%等；
③ 采用枕木开炉，开炉装料维持中心焦柱畅通，同时保持适当的边缘焦炭量；
④ 打破常规，开炉时采用强化生产时的布料矩阵，送风第2天后喷煤，使用小块焦及小粒度烧结矿，逐步将矿石批重扩大到正常水平等。
采取以上措施使高炉开炉达产时间大大缩短。
3 项目的实施效果
武钢高炉利用系数在2007年、2008年和2009年分别为2.529t/m3.d、2.527t/m3.d和2.407t/m3.d。与国外利用系数最高的大型高炉相比，武钢大型高炉的利用系数指标也不逊色。例如，韩国浦项光阳3号高炉第2代（4600m3），投产一年后其平均利用系数为2. 616t/m3.d，最佳月均利用系数为2.970t/m3.d；武钢5号高炉第2代，投产后14个月的平均利用系数为2.675t/m3.d，最高月均利用系数为3.106t/m3.d。另外，武钢6号高炉2008年6月也曾创出月均利用系数3.005t/m3.d的高水平记录。
2003年武钢炼铁厂高炉的平均利用系数仅为2.091t/m3.d，2007~2009的三年因利用系数提高，增产生铁578万t，创经济效益5.19亿元。实施高效化生产技术使武钢高炉生产率和产能大幅度提高，在不启用3号高炉和2号高炉的情况下，满足了公司钢铁生产平衡的要求。
（来源：炼钢）
