基于频谱分析的大型高炉喷吹系统智能防堵装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113088590A(43)申请公布日2021.07.09(21)申请号202110387287.8(22)申请日2021.04.09(71)申请人南京工程学院地址211167江苏省南京市江宁区科学园弘景大道1号(72)发明人杨小兰刘极峰洪磊陈亚崔润(74)专利代理机构南京钟山专利代理有限公司32252代理人张明浩(51)Int.Cl.C21B5/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称基于频谱分析的大型高炉喷吹系统智能防堵装置及方法(57)摘要本发明公开了基于频谱分析的大型高炉喷吹系统智能防堵装置及方法，涉及大型高炉喷吹系统及集控方法，通过对各级粒径的煤粉进行识别，并根据粒径分布区域结合称重参数，提前预判煤粉通过率，进行动态调整喷吹气压和超前控制气体流速，根除系统的煤粉堵塞现象，实现大型高炉喷吹系统无堵塞自适应集控方法，为高效高精度喷吹技术的实施提供保障，可有效提高喷吹系统生产效率和产品品位。CN113088590ACN113088590A权利要求书1/2页1.基于频谱分析的大型高炉喷吹系统智能防堵装置，包括输煤管道，所述的输煤管道入口处安装下料控制单元，所述的下料控制单元用于控制磨煤机输入输煤管道入口的煤粉量，其特征是：所述的输煤管道入口处或输煤管道中安装有物料称重控制单元，所述的物料称重控制单元能称量落在物料称重控制单元上的煤粉重量，所述的输煤管道入口和出口处分别安装入口压力信号采集单元和出口压力信号采集单元，所述的入口压力信号采集单元和出口压力信号采集单元分别用于采集输煤管道入口和出口处的压力信号曲线，智能防堵装置还包括喷吹流速控制单元和中央处理单元，所述的喷吹流速控制单元用于控制输煤管道内的风速，该风的方向为输煤管道入口流向出口，所述的中央处理单元能接收和分析入口压力信号采集单元、出口压力信号采集单元以及物料称重控制单元的信号，判断输煤管是否堵塞，并控制喷吹流速控制单元改变输煤管道内的风速，排除堵塞。2.根据权利要求1所述的基于频谱分析的大型高炉喷吹系统智能防堵装置，其特征是：所述的入口压力信号采集单元和出口压力信号采集单元均为压力传感器。3.根据权利要求1所述的基于频谱分析的大型高炉喷吹系统智能防堵装置，其特征是：所述的中央处理单元为采用DSP与FPGA的数字处理器。4.如权利要求1所述的基于频谱分析的大型高炉喷吹系统智能防堵装置的使用方法，其特征是：磨煤机输入输煤管道的煤粉粒径不一，会产生振幅和相位不一的谐波信号，中央处理单元接收入口压力信号采集单元和出口压力信号采集单元采集到的压力信号进行计算，得到各谐波信号的有效值，根据计算结果分析出当前信号下频率分布图，依据分布图判断出当前输煤管道内的颗粒直径分布状态，进而得到当前输煤管道状态，同时，中央处理单元中对物料称重控制单元采集的重量曲线实时求解一次导数值，计算增长速率，辅助判断当前输煤管道状态，中央处理单元根据输煤管道状态，控制喷吹流速动态控制单元调整喷吹压力，降低输煤管道的堵塞概率。5.根据权利要求4所述的基于频谱分析的大型高炉喷吹系统智能防堵装置的使用方法，其特征是：中央处理单元计算得到各粒径下的煤粉粒谐波信号的有效值的具体方法如下：其中URn为谐波信号的实部，UIn为谐波信号虚部，URMSn为煤粉粒谐波信号的有效值，uk为FPGA的采样数据点值，N为5000HZ的采样点数，即每秒钟采集5000点数据，采样间隔是200μs。这里的n取值范围为[1,19]，分别计算出1～19谐波下的有效值。6.根据权利要求5所述的基于频谱分析的大型高炉喷吹系统智能防堵装置的使用方法，其特征是：当10～100HZ范围内的谐波有效值大于标定值达到＞n％，重量曲线增长速率大于某一2CN113088590A权利要求书2/2页定值g时，且持续一定时间X后，中央处理单元执行排堵动作，所述的排堵动作包括减小磨煤机输入输煤管道的煤粉量，增大输煤管道内的风速。7.根据权利要求6所述的基于频谱分析的大型高炉喷吹系统智能防堵装置的使用方法，其特征是：n％>50时以及g>10时，持续时间取X＝100ms。n％>70时以及g>12时，持续时间取X＝60ms。n％>80时以及g>15时，持续时间取X＝30ms。3CN113088590A说明书1/4页基于频谱分析的大型高炉喷吹系统智能防堵装置及方法技术领域[0001]本发明涉及大型高炉喷吹系统及集控方法的技术领域，尤其涉及基于频谱分析的大型高炉喷吹系统智能防堵装置及方法。背景技术[0002]高炉喷吹燃料(fuelinjectionintoblastfurnace)，将气体、液体或固体燃料通过专门的设备从风口喷入高炉，以取代高炉炉料中部分焦炭的一种高炉