一种根据静压差判断高炉异常炉况的预警方法

摘要

本发明公开了一种根据静压差判断高炉异常炉况的预警方法，根据高炉各方向不同高度的静压差的变化情况、高炉总体压差的变化，利用数据挖掘技术及时识别高炉气流和料柱的运动分布情况，推断影响炉况变化的时间和大小，进而采取有效措施将炉况及时恢复到正常状态，保证高炉的稳定和顺行。本发明通过高炉炉身静压差的变化提前预警出现悬料和管道行程，分析出产生异常炉况的位置，有针对性的采取措施，做到提前处理，使将要出现的异常炉况消除或将事故影响降低到最小。

说明书

技术领域

本发明涉及高炉异常炉况预报技术领域，具体地指一种根据静压差判断高 炉异常炉况的预警方法。

背景技术

高炉的操作制度中，送风制度是其中一项重要制度，高炉气流的调整关 系到高炉顺行的好坏。高炉是一种竖炉型逆流式反应器。在炉内堆积成料柱 状的炉料，受逆流而上的高温还原气流的作用，不断地被加热、分解、还原、 软化、熔融、滴落，并最终形成渣铁熔体而分离。

悬料一般定义为炉料停止下降，持续时间两批料不下。连续两次以上的 悬料称为连续悬料。

管道行程是高炉横断面某一局部气流过分发展的表现，它的行程和发展 主要是由于原燃料强度变差，粉末增多，风量与料柱透气性不适应而产生。

传统的判断方法主要是依靠高炉料柱的全压差来和料尺的下降进行判 断，基本是针对开始条件和结果进行分析，有时出现管道时，压差会很低， 通过静压差可以很明显看出高炉出现了较严重的问题，但从全压差上看则不 明显，容易给操作者误导。目前的高炉气流异常炉况判断方法主要是根据高 炉下部的送风制度和炉顶的十字测温或红外成像进行判断，属于高炉气流的 初始控制和结果检测，气流在下部到上部的过程检测基本没有，导致炉况出 现异常时处理手段滞后，容易出现异常产生结果后再进行处理。

高炉受操作影响，设备影响，高炉炉况出现波动，易产生管道行程、悬 料等现象，一旦发生悬料，则会对吨铁成本和高炉生产造成很大影响，提前 预警能及时采取相应措施，避免管道和悬料的产生，降低高炉波动的风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种根据静压差判断高炉异常炉况 的预警方法，根据高炉各方向不同高度的静压差的变化情况、高炉总体压差 的变化，利用数据挖掘技术及时识别高炉气流和料柱的运动分布情况，推断 影响炉况变化的时间和大小，进而采取有效措施将炉况及时恢复到正常状态， 保证高炉的稳定和顺行。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种根据静压差判 断高炉异常炉况的预警方法，包括以下步骤：

步骤1：将高炉沿圆周方向划分为若干个分区，同时将高炉沿高度方向 分成对应高炉的五部分，从高炉风口到高炉炉顶区域，从下到上分别对应高 炉的炉腹、炉腰、炉身下部、炉身中部、炉身上部；

步骤2：通过高炉炉身静压差监测装置获取上述每个分区的静压差实时 数据；

步骤3：将上述各个区域的高炉静压差实时数据构建成样本，将6～12 个月内的样本加入到高炉运行总数据库中，同时针对异常时期的炉况的静压 差变化进行分析比较；

步骤4：利用现有数据挖掘技术对高炉运行总数据库中的高炉静压差实 时数据进行数据挖掘，最终使每个高炉高度区间对应相应的静压差数据，同 时规定静压差数据变化超过15kPa时，说明高炉气流分布则出现异常情况， 并对出现静压差变化的部位进行判断，判断可能出现的异常炉况；

步骤5：操作中实时监控每个高度区间的静压差的数值范围，判断高炉 料柱下降和气流分布是否正常合理，如果静压差的数值超过正常范围15kPa 以上，将对应产生静压差波动的部位记录在高炉运行数据库中，判断出出现 静压波动的位置位于高炉的炉腹、炉腰、炉身下部、炉身中部、炉身上部的 哪个位置；

步骤6：当高炉静压差波动位置在炉腹时，同时结合冷却壁的波动情况， 冷却壁无明显波动，高炉高度方向上的五段的静压差均匀的偏高，则为高炉 向热，采取降低炉温的措施，将高炉铁水温度控制在正常范围，高炉则正常 运行；如冷却壁炉腹、炉腰出现波动大于50℃的情况，进入步骤7；

步骤7：高炉总压差高于正常值10kpa以上，则减风处理，同时观察高炉 各区域的静压差变化情况；冷却壁波动在50℃以上时，炉温会在半小时到一 小时内降低，铁水物理热会在半小时到1小时内降低，采取提高炉温的措施， 此阶段为异常炉况出现的时期，也为异常炉况的最初期，通过开放气流，控 制炉温措施消除异常炉况，如通过气流调整和炉温调整静压差回到正常值， 则流程结束，如静压差波动向炉腰发展，进入步骤8；

步骤8：当高炉静压差波动位置出现在炉腰时，说明炉腰局部出现管道， 结合当时的总体压差水平判断，当总压差低于正常压差时，进行观察跟踪， 根据炉温进行热量调节；当总体压差高于正常压差时，需要减风控制压差水 平在正常压差下限，以避免静压差波动扩大，此过程为异常炉况的形成时期， 处理得当仅会出现小的滑尺，在滑尺后静压差回恢复正常，流程结束，不会 对炉况产生较大影响；如静压差进一步上升到炉身下部时，进入步骤9；

步骤9：当高炉静压差波动位置在炉身下部时，需要结合冷却壁波动情况 和煤气利用率情况进行分析，如冷却壁波动在50℃以上时，伴随有煤气利用 率的下降，幅度小于1％，则需要控制总体压差在正常压差下限5kPa-10kPa， 说明局部管道已生成，且难以消除，需要进行减风和增加热量处理，避免管 道的扩大和其他异常炉况的发生，此阶段为异常炉况发展期，利用减风或风 温等措施，高炉可能出现较大的滑尺并伴随小的管道，出现滑尺和小的管道 之后，顶温会急剧升高，料尺会塌料0.5m以上，风压会陡升，需要控制压差 避免悬料，塌料后静压差恢复正常，流程结束，如静压差再往上发展到炉身 中部或上部，进入步骤10；

步骤10：如转换位置在高炉炉身中、上部时，同时对煤气分析实时数据 进行观察，煤气利用率升高，同时对炉顶中心气流偏弱，说明上部透气性变 差，采取开放中心气流的方式，增加中心焦炭的加入量；如上部静压波动较 大，煤气利用率下降1％以上，减风控制，防止风压陡升造成悬料，当煤气利 用急剧下降2％以上，说明已出现局部较大管道行程，则采取减风10％-15％处 理，同时在热制度上采取提炉温措施，此时极易出现悬料和大型管道炉况， 立即通过装料控制调整炉料在炉喉处的料线深度、位置和焦炭负荷，向高炉 内加附加焦碳，以及通过调整高炉下部鼓风机的风温、喷煤量和降低鼓风湿 度等措施将Si的质量百分比控制在0.3％～0.5％，通过降低鼓风风量来确 保高炉的总压差在正常压差以下，降低高炉料柱总体压差，避免出现塌料后， 料柱压力陡升造成的悬料。

所述步骤1中，将高炉沿圆周方向划分为3-4个分区。

本发明的有益效果：通过高炉炉身静压差的变化提前预警出现悬料和管 道行程，分析出产生异常炉况的位置，有针对性的采取措施，做到提前处理， 使将要出现的异常炉况消除或将事故影响降低到最小。

附图说明

图1是未根据本发明方法进行控制的高炉主要趋势画面。

图2是未根据本发明方法进行控制的高炉静压差趋势(圆周方向取三点 平均值)。

图3是根据本发明方法进行控制的高炉主要趋势画面。

图4是根据本发明方法进行控制的高炉静压差趋势(圆周方向取三点平 均值)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

本发明D根据静压差判断高炉异常炉况的预警方法，包括以下步骤：

步骤1：将高炉沿圆周方向划分为若干个分区，同时将高炉沿高度方向 分成对应高炉的五部分，从高炉风口到高炉炉顶区域，从下到上分别对应高 炉的炉腹、炉腰、炉身下部、炉身中部、炉身上部；

步骤2：通过高炉炉身静压差监测装置获取上述每个分区的静压差实时 数据；

步骤3：将上述各个区域的高炉静压差实时数据构建成样本，将6～12 个月内的样本加入到高炉运行总数据库中，同时针对异常时期的炉况的静压 差变化进行分析比较；

步骤4：利用现有数据挖掘技术对高炉运行总数据库中的高炉静压差实 时数据进行数据挖掘，最终使每个高炉高度区间对应相应的静压差数据，同 时规定静压差数据变化超过15kPa时，说明高炉气流分布则出现异常情况， 并对出现静压差变化的部位进行判断，判断可能出现的异常炉况；

步骤5：操作中实时监控每个高度区间的静压差的数值范围，判断高炉 料柱下降和气流分布是否正常合理，如果静压差的数值超过正常范围15kPa 以上，将对应产生静压差波动的部位记录在高炉运行数据库中，判断出出现 静压波动的位置位于高炉的炉腹、炉腰、炉身下部、炉身中部、炉身上部的 哪个位置；

步骤6：当高炉静压差波动位置在炉腹时，同时结合冷却壁的波动情况， 冷却壁无明显波动，高炉高度方向上的五段的静压差均匀的偏高，则为高炉 向热，采取降低炉温的措施，将高炉铁水温度控制在正常范围，高炉则正常 运行；如冷却壁炉腹、炉腰出现波动大于50℃的情况，进入步骤7；

步骤7：高炉总压差高于正常值10kpa以上，则减风处理，同时观察高炉 各区域的静压差变化情况；冷却壁波动在50℃以上时，炉温会在半小时到一 小时内降低，铁水物理热会在半小时到1小时内降低，采取提高炉温的措施， 此阶段为异常炉况出现的时期，也为异常炉况的最初期，通过开放气流，控 制炉温措施消除异常炉况，如通过气流调整和炉温调整静压差回到正常值， 则流程结束，如静压差波动向炉腰发展，进入步骤8；

步骤8：当高炉静压差波动位置出现在炉腰时，说明炉腰局部出现管道， 结合当时的总体压差水平判断，当总压差低于正常压差时，进行观察跟踪， 根据炉温进行热量调节；当总体压差高于正常压差时，需要减风控制压差水 平在正常压差下限，以避免静压差波动扩大，此过程为异常炉况的形成时期， 处理得当仅会出现小的滑尺，在滑尺后静压差回恢复正常，流程结束，不会 对炉况产生较大影响；如静压差进一步上升到炉身下部时，进入步骤9；

步骤9：当高炉静压差波动位置在炉身下部时，需要结合冷却壁波动情况 和煤气利用率情况进行分析，如冷却壁波动在50℃以上时，伴随有煤气利用 率的下降，幅度小于1％，则需要控制总体压差在正常压差下限5kPa-10kPa， 说明局部管道已生成，且难以消除，需要进行减风和增加热量处理，避免管 道的扩大和其他异常炉况的发生，此阶段为异常炉况发展期，利用减风或风 温等措施，高炉可能出现较大的滑尺并伴随小的管道，出现滑尺和小的管道 之后，顶温会急剧升高，料尺会塌料0.5m以上，风压会陡升，需要控制压差 避免悬料，塌料后静压差恢复正常，流程结束，如静压差再往上发展到炉身 中部或上部，进入步骤10；

步骤10：如转换位置在高炉炉身中、上部时，同时对煤气分析实时数据 进行观察，煤气利用率升高，同时对炉顶中心气流偏弱，说明上部透气性变 差，采取开放中心气流的方式，增加中心焦炭的加入量；如上部静压波动较 大，煤气利用率下降1％以上，减风控制，防止风压陡升造成悬料，当煤气利 用急剧下降2％以上，说明已出现局部较大管道行程，则采取减风10％-15％处 理，同时在热制度上采取提炉温措施，此时极易出现悬料和大型管道炉况， 立即通过装料控制调整炉料在炉喉处的料线深度、位置和焦炭负荷，向高炉 内加附加焦碳，以及通过调整高炉下部鼓风机的风温、喷煤量和降低鼓风湿 度等措施将Si的质量百分比控制在0.3％～0.5％，通过降低鼓风风量来确 保高炉的总压差在正常压差以下，降低高炉料柱总体压差，避免出现塌料后， 料柱压力陡升造成的悬料。

所述步骤1中，将高炉沿圆周方向划分为3-4个分区。

本发明通过实时监测高炉从风口区域到炉顶区域的五段静压差变化，通 过6-12个月的数据进行分析总结，同时结合异常炉况时的数据进行对比，总 结出静压差变化对于高炉异常炉况的发生规律，通过提前调整，避免异常炉 况的出现。

下面以天钢为例进行具体说明：

步骤1：将高炉沿圆周方向划分为若干个分区，一般为3-4个，同时将 高炉沿高度方向分成对应高炉冶炼区域的五部分。如天钢高炉目前静压点共 6层，分别为风口层、25米、29米、32米、36米、炉顶层，圆周方向分3 个分区，分别为52°、184°、293°。

步骤2：通过高炉炉身静压差监测装置获取上述每个分区的静压差，如 炉腹区域、炉身下部区域和炉身中上部区域的静压差实时数据；

步骤3：将上述各个区域的高炉冷却壁温度实时数据构建成样本，将6～ 12个月内的样本加入到高炉运行总数据库中，同时针对异常时期的炉况的静 压差变化进行分析比较；

步骤4：利用现有数据挖掘技术对高炉运行总数据库中的高炉静压差实 时数据进行数据挖掘，最终使每个高炉高度区间对应相应的静压差数据，同 时规定静压差数据变化超过15kpa时，说明高炉气流分布则出现异常情况， 并对出现静压差变化的部位进行判断。

步骤5：操作中实时监控每个高度区间的静压差的数值范围，判断高炉 料柱下降和气流分布是否正常合理，如果静压差的数值超过正常范围15kpa 以上，将对应产生静压差波动的部位记录在高炉运行数据库中，判断出出现 静压波动的位置，是上部还是下部。

步骤6：当高炉静压差波动位置在整个料柱的下部时，即风口区域到25m 位置时，可以结合冷却壁的波动情况，判断高炉的运行趋势，是哪种原因造 成的静压波动，整体的静压差偏高则为高炉向热，应采取降低炉温的措施， 压差过高则减风处理；如上下相邻的区间之前发生了静压差的转换，如相邻 的两个区间的压差总和不变，但两个区间的数据发生变化，下部降低，上部 上升，则说明气流出现变化，如总压差在正常范围内，可以观察静压差发展 趋势，

如转换位置在中上部时，同时对煤气分析实时数据进行观察，煤气利用 率升高，同时对炉顶中心气流偏弱，说明上部透气性变差，应采取开放中心 气流的方式，增加中心焦炭的加入量。如上部静压波动较大，煤气利用率下 降1％以上，说明气流出现异常，存在局部管道，应适当减风控制压差在正常 数值以下，防止管道堵塞风压陡升造成悬料，当煤气利用急剧下降2％以上， 说明已出现局部较大管道行程，则应采取大幅减风处理，同时在热制度上采 取提炉温措施，出现大幅波动时，进入步骤7.

步骤7：通过装料控制调整炉料在炉喉处的料线深度、位置和焦炭负荷， 向高炉内加附加焦碳，以及通过调整高炉下部鼓风机的风温、喷煤量和降低 鼓风湿度等措施将【Si】控制在0.3％～0.5％。通过降低鼓风风量来确保高 炉的总压差在正常压差以下，降低高炉料柱总体压差，避免出现塌料后，料 柱压力陡升造成的悬料。

正常情况下，高炉各部分的静压差变化不大，在很小的范围内波动，表 明高炉料柱的透气性均匀，料柱稳定下降，当局部出现气流时，判断局部气 流的大小，可以通过炉身静压的变化，哪个层次的变化开始引起的，料柱的 什么位置出现的，什么原因引起的，静压差变化多少范围能引起什么情况有 定量的判断。

正常情况下各部分的静压差值如下表：

静压差 压差值 36米到炉顶 30kpa 32m-36m 10kpa 29m-32m 10kpa 25m-29m 15kpa 风口-25m 105kpa

上表为正常情况下，在冶炼过程中，可能出现风口到25m范围静压差显 著升高的情况，说明下部压差升高，如达到125kpa以上，此时料尺下降缓慢， 则说明下部压差过高，需要采取措施降低下部压差，总压差过高则会出现下 部悬料的情况，。

下部压差持续升高的情况下，静压差可能出现向上转换的过程，即局部 出现管道，如25m-29m升高，进而往上部发展，如上升到32—36，且36m到 炉顶的压差也随之上升，极易出现上部悬料的情况。

一般下部压差升高不容易出现悬料的情况，总体的料柱压差升高会导致 局部静压差的转换，即出现局部的小管道，逐层往上部转换，既上部的静压 差会随之升高，当上部三个静压差持续升高，总和超过85kpa，即容易出现 上部悬料，上部2个压差升高，总和超过60，即容易出现上部悬料，36m到 炉顶超过45即容易出现上部悬料，处理悬料的难易程度为越靠近上部的悬料 越不容易处理。

如图1-2所示，为高炉的一次悬料的静压差趋势和高炉各项主要参数的 趋势，通过这两个图可以看出，当时高炉之前基本顺行，静压差出现波动后， 上部压差急剧上升，悬料前上不两个压差之和达到了85kpa，虽然总体压差 不高为165kpa，低于正常值，但仍发生悬料，且失常较长，如果提前减风控 制，能及时控制高炉悬料的发生。

如图3-4所示，为发生静压差波动时，及时采取措施后的高炉情况。通 过采取措施，减风后，高炉顺行情况得到及时控制。

通过生产实践，本发明能通过静压差的变化来对高炉炉况进行分析判断， 做出及时准确的调整方式，保证高炉的长期稳定顺行，避免大型波动的出现， 一年能避免悬料在4-5次，经济效益约500万元。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使 本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例 来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰， 仍落在本发明的专利范围内。