基于数据驱动的高炉料面煤气流发展过程研究
发布时间：2021-01-23 06:46
料面煤气流分布的发展过程对于保持高炉的稳定运行、指导高炉优化操作及其调控起着十分重要的作用。尽管目前已有多种检测方法和煤气流分布模型,但不能描述煤气流分布的动态发展,无法实现高炉煤气流分布特征及炉内状况的在线监测和自动控制。而大量煤气流分布随时间变化数据蕴藏着高炉冶炼过程深层次特性,挖掘煤气流发展过程的内在机理是实现高炉冶炼过程自动控制的关键所在。因此,针对煤气流动态发展特征及其影响因素尚不够明确的研究现状,本文以包钢6号高炉为研究对象,运用图像处理技术,人工智能技术、时间序列处理技术等进行“基于数据驱动的高炉料面煤气流发展过程研究”,探索布料周期之间煤气流发展的关联性,掌握布料周期煤气流分布的发展规律,寻找适合高炉自己合理的煤气流发展模式,为高炉布料提供帮助。本文结合包钢6号高炉实际生产数据,建立了料面煤气流分布的发展模型,将连续的煤气流发展过程划分为布料周期的“状态向量序列”,以表达每一个周期料面煤气流的变化特征,为监测和调控高炉煤气流的动态发展提供了新的研究思路。根据该模型结合布料周期中心和边缘特征分析该高炉运行状态得出:高炉布料周期料面煤气流发展分为四种模式,四种模式的旺盛期、...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究内容流程图
内蒙古科技大学硕士学位论文-10-（4）送风系统：包括鼓风机和热风炉。其作用是连续可靠地供给高炉冶炼时需要的热风。（5）煤气除尘系统：主要有干法除尘和温法除尘两种方式。其作用是除去煤气中的灰尘，进而回收煤气。利用回收的灰尘可作为烧结原料，回收的煤气可用用户使用。（6）渣铁处理系统：及时处理高炉排放出的渣、铁，保证高炉生产正常运行。（7）喷煤系统：分为直接或间接两种喷吹方式。高炉喷吹煤粉是一种节约焦煤资源，增加高炉操作，调节炉况的一种手段。图2.1高炉炼铁的工艺流程根据高炉内部物料存在形态的不同，可将高炉从上到下划分为五个主要区域[48]，分别为块状带、软熔带、滴落带、风口前回旋区和炉缸渣体聚集区，如图2.2所示。内部各区域主要反应及其特征如下：（1）块状带：炉料以块状存在的区域。在炉内料柱的上部，矿石和焦炭呈交替分布层状缓慢下降，层状逐渐趋于水平且厚度也逐渐变保主要反反应为矿石间接还原，碳酸盐分解，温度一般低于1000℃。（2）软熔带：高炉透气性最差的区域。矿石呈软熔状，对煤气流阻力大，主要反应为矿石的直接反应，渗碳和焦炭的气化反应。上缘温度为1150℃~1200℃，矿石开始软化收缩，下缘温度为1400℃，渣铁开始熔融滴落。
内蒙古科技大学硕士学位论文-11-（3）滴落带：焦炭下落，其间夹杂渣铁液滴。主要反应为非铁元素还原、脱硫渗碳、焦炭的气化反应。包括活性焦炭区和呆滞区。（4）回旋区：高炉唯一存在的氧化性区域，焦炭受到鼓风的作用在剧烈回旋中燃烧，产生一个半空状态的焦炭回旋区。主要反应为鼓风中的氧和蒸汽与焦炭和喷煤发生的燃烧反应，是炉内温度最高的区域，其鼓风的温度为1100℃~1300℃。（5）渣体聚集区：渣铁相对静止，并暂存于此。主要反应为在炉渣和铁水层间的交界面及铁滴穿过渣层时发生渣铁反应。图2.2高炉内部结构示意图2.2料面煤气流分析2.2.1煤气流的形成高炉模拟实验表明，高炉内部煤气流上升过程中经过三次分布：首先在风口回旋区燃烧带形成煤气流的初始分布区，煤气流自风口向上和向中自扩散行；之后，煤气穿过滴落带并在软熔带的焦窗作横向运动，形成第二次分布；最后，煤气流进入块状带受炉料分布不均的影响，发生了煤气流的重新分布，最终从料面离开，在炉喉处形成第三次分布，煤气曲折向上通过块状带[49]。风口区域是氧化性气氛，焦炭在风口作回旋运动，主要反应是在焦炭过剩条件下进行的。反应的最终产物就是初始煤气流，主要成分为CO、CO2、N2和少量的
【参考文献】：
期刊论文
[1]高炉炉顶红外视频图像的智能化处理技术研究[J]. 韩博,石琳,李明昕,于涛. 内蒙古科技大学学报. 2019(01)
[2]大型高炉布料参数对煤气流的影响[J]. 李壮年,储满生,柳政根,阮根基,李宝峰. 材料与冶金学报. 2019(01)
[3]基于大数据下煤气流不同发展时期温度场的定标研究[J]. 张生海,石琳,李明昕,于涛. 内蒙古科技大学学报. 2018(04)
[4]基于机理、数据和知识的大型高炉冶炼过程建模研究[J]. 李军朋,华长春,关新平. 上海交通大学学报. 2018(10)
[5]宁钢2号高炉并罐偏析对煤气流分布影响探析[J]. 李刚,俞晓林. 炼铁. 2018(02)
[6]炉腹角和炉身角对高炉煤气流分布的影响[J]. 左海滨,郭龙飞,王亚杰,郑劲. 钢铁. 2018(02)
[7]沙钢5800m3高炉合理煤气流分布的探索[J]. 赵华涛,杜屏,卢瑜,朱华,魏红超. 炼铁. 2017(05)
[8]莱钢2#1880m3高炉煤气流分布失常的处理[J]. 郭东. 山东冶金. 2017(04)
[9]基于高炉炉喉煤气分布的煤气利用率预测模型[J]. 石琳,刘文磊,李江鹏,赵娜. 内蒙古科技大学学报. 2016(02)
[10]深度学习中的自编码器的表达能力研究[J]. 王雅思,姚鸿勋,孙晓帅,许鹏飞,赵思成. 计算机科学. 2015(09)
博士论文
[1]面向指标优化的高炉料面建模与布料研究[D]. 张海刚.北京科技大学 2018
[2]基于多源信息融合的高炉料面温度场在线检测系统研究及其应用[D]. 安剑奇.中南大学 2011
硕士论文
[1]高炉冶炼过程煤气流的建模及其调控[D]. 赵彦兵.燕山大学 2017
[2]基于案例推理的工业生产过程优化方法的研究[D]. 陈智睿.东北大学 2014
[3]高炉炉喉煤气流分布检测方法的研究[D]. 张信.东北大学 2014
[4]基于多源信息的高炉料面温度场检测方法研究[D]. 方雄.浙江大学 2013
[5]河北省钢铁产业结构研究[D]. 黄晶.河北大学 2011
[6]高炉料面区域温度特征智能提取方法研究与应用[D]. 王昌军.中南大学 2010
[7]基于多源信息融合的高炉料面径向温度智能检测方法研究[D]. 薛崇盛.中南大学 2009
[8]高炉合理含铁炉料结构的研究[D]. 赵改革.中南大学 2009
[9]高炉料面温度场智能建模方法的研究[D]. 刘振焘.中南大学 2008
[10]高炉炉顶煤气温度分布模式识别神经元网络的研究[D]. 涂春林.武汉科技大学 2004
本文编号：2994759
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究内容流程图
内蒙古科技大学硕士学位论文-10-（4）送风系统：包括鼓风机和热风炉。其作用是连续可靠地供给高炉冶炼时需要的热风。（5）煤气除尘系统：主要有干法除尘和温法除尘两种方式。其作用是除去煤气中的灰尘，进而回收煤气。利用回收的灰尘可作为烧结原料，回收的煤气可用用户使用。（6）渣铁处理系统：及时处理高炉排放出的渣、铁，保证高炉生产正常运行。（7）喷煤系统：分为直接或间接两种喷吹方式。高炉喷吹煤粉是一种节约焦煤资源，增加高炉操作，调节炉况的一种手段。图2.1高炉炼铁的工艺流程根据高炉内部物料存在形态的不同，可将高炉从上到下划分为五个主要区域[48]，分别为块状带、软熔带、滴落带、风口前回旋区和炉缸渣体聚集区，如图2.2所示。内部各区域主要反应及其特征如下：（1）块状带：炉料以块状存在的区域。在炉内料柱的上部，矿石和焦炭呈交替分布层状缓慢下降，层状逐渐趋于水平且厚度也逐渐变保主要反反应为矿石间接还原，碳酸盐分解，温度一般低于1000℃。（2）软熔带：高炉透气性最差的区域。矿石呈软熔状，对煤气流阻力大，主要反应为矿石的直接反应，渗碳和焦炭的气化反应。上缘温度为1150℃~1200℃，矿石开始软化收缩，下缘温度为1400℃，渣铁开始熔融滴落。
内蒙古科技大学硕士学位论文-11-（3）滴落带：焦炭下落，其间夹杂渣铁液滴。主要反应为非铁元素还原、脱硫渗碳、焦炭的气化反应。包括活性焦炭区和呆滞区。（4）回旋区：高炉唯一存在的氧化性区域，焦炭受到鼓风的作用在剧烈回旋中燃烧，产生一个半空状态的焦炭回旋区。主要反应为鼓风中的氧和蒸汽与焦炭和喷煤发生的燃烧反应，是炉内温度最高的区域，其鼓风的温度为1100℃~1300℃。（5）渣体聚集区：渣铁相对静止，并暂存于此。主要反应为在炉渣和铁水层间的交界面及铁滴穿过渣层时发生渣铁反应。图2.2高炉内部结构示意图2.2料面煤气流分析2.2.1煤气流的形成高炉模拟实验表明，高炉内部煤气流上升过程中经过三次分布：首先在风口回旋区燃烧带形成煤气流的初始分布区，煤气流自风口向上和向中自扩散行；之后，煤气穿过滴落带并在软熔带的焦窗作横向运动，形成第二次分布；最后，煤气流进入块状带受炉料分布不均的影响，发生了煤气流的重新分布，最终从料面离开，在炉喉处形成第三次分布，煤气曲折向上通过块状带[49]。风口区域是氧化性气氛，焦炭在风口作回旋运动，主要反应是在焦炭过剩条件下进行的。反应的最终产物就是初始煤气流，主要成分为CO、CO2、N2和少量的
【参考文献】：
期刊论文
[1]高炉炉顶红外视频图像的智能化处理技术研究[J]. 韩博,石琳,李明昕,于涛. 内蒙古科技大学学报. 2019(01)
[2]大型高炉布料参数对煤气流的影响[J]. 李壮年,储满生,柳政根,阮根基,李宝峰. 材料与冶金学报. 2019(01)
[3]基于大数据下煤气流不同发展时期温度场的定标研究[J]. 张生海,石琳,李明昕,于涛. 内蒙古科技大学学报. 2018(04)
[4]基于机理、数据和知识的大型高炉冶炼过程建模研究[J]. 李军朋,华长春,关新平. 上海交通大学学报. 2018(10)
[5]宁钢2号高炉并罐偏析对煤气流分布影响探析[J]. 李刚,俞晓林. 炼铁. 2018(02)
[6]炉腹角和炉身角对高炉煤气流分布的影响[J]. 左海滨,郭龙飞,王亚杰,郑劲. 钢铁. 2018(02)
[7]沙钢5800m3高炉合理煤气流分布的探索[J]. 赵华涛,杜屏,卢瑜,朱华,魏红超. 炼铁. 2017(05)
[8]莱钢2#1880m3高炉煤气流分布失常的处理[J]. 郭东. 山东冶金. 2017(04)
[9]基于高炉炉喉煤气分布的煤气利用率预测模型[J]. 石琳,刘文磊,李江鹏,赵娜. 内蒙古科技大学学报. 2016(02)
[10]深度学习中的自编码器的表达能力研究[J]. 王雅思,姚鸿勋,孙晓帅,许鹏飞,赵思成. 计算机科学. 2015(09)
博士论文
[1]面向指标优化的高炉料面建模与布料研究[D]. 张海刚.北京科技大学 2018
[2]基于多源信息融合的高炉料面温度场在线检测系统研究及其应用[D]. 安剑奇.中南大学 2011
硕士论文
[1]高炉冶炼过程煤气流的建模及其调控[D]. 赵彦兵.燕山大学 2017
[2]基于案例推理的工业生产过程优化方法的研究[D]. 陈智睿.东北大学 2014
[3]高炉炉喉煤气流分布检测方法的研究[D]. 张信.东北大学 2014
[4]基于多源信息的高炉料面温度场检测方法研究[D]. 方雄.浙江大学 2013
[5]河北省钢铁产业结构研究[D]. 黄晶.河北大学 2011
[6]高炉料面区域温度特征智能提取方法研究与应用[D]. 王昌军.中南大学 2010
[7]基于多源信息融合的高炉料面径向温度智能检测方法研究[D]. 薛崇盛.中南大学 2009
[8]高炉合理含铁炉料结构的研究[D]. 赵改革.中南大学 2009
[9]高炉料面温度场智能建模方法的研究[D]. 刘振焘.中南大学 2008
[10]高炉炉顶煤气温度分布模式识别神经元网络的研究[D]. 涂春林.武汉科技大学 2004
本文编号：2994759
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