本发明涉及冶金领域中烧结系统的节能技术， 尤其是涉及一种主抽风机控 制方法及系统。 背景技术

随着现代工业的迅速发展，钢铁生产规模越来 越大，能源消耗也越来越多， 节能环保成为钢铁生产的重要指标。在钢铁生 产中，含铁原料矿石进入高炉冶 炼之前需要经过烧结处理。典型的烧结全过程 是，先将各种粉状含铁原料配入 适量的燃料和熔剂， 并加入适量的水， 经混合和造球后形成混合物料， 再将所 述混合物料布放在烧结系统台车上高温焙烧 ,使所述混合物料发生一系列物理 化学变化， 最后形成容易冶炼的颗粒状物料， 即烧结矿。

典型的烧结系统参见图 1 ,该系统主要包括烧结台车、混合机、主抽风� �、 环冷机等多个设备，其中，各种含铁原料、燃 料和溶剂等在配料室 1进行配比， 然后进入混合机 2进行混匀和造球形成混合物料，再通过圓辊� �料机 3和九辊 布料机 4将混合物料均匀散布在烧结台车 5上，然后由点火风机 6和引火风机 7为物料点火开始混合物料的焙烧过程。 烧结完成后得到的烧结矿经单辊破碎 机 8破碎后进入环冷机 9冷却， 最后经筛分整粒后送至高炉或成品矿仓。通过 烧结台车 5下方设置的多个竖直并排的风箱，以及风箱� �方水平安置的大烟道 (或称烟道） 11 , 由主抽风机 10产生的负压风量为烧结提供需要的氧气。

发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术 中为了适应各种产量， 主抽 风机 10始终需要提供足够多甚至是过量的风量，换� ��话说， 主抽风机 10需要 始终工作在比所有实际需求更高的功率状态甚 至是最大功率状态，这样就会导 致在实际中常常有大量的风成为未参与烧结的 无效风而被白白浪费，进而造成 产生这些无效风所消耗的电能的浪费。现有技 术中虽然有一些凭经验对主抽风 机进行简单调节的方案， 但是显然不能起到真正有效节约电能的效果。 发明内容

有鉴于此， 本发明实施例的目的是提供一种主抽风机控制 方法及系统， 通 过对主抽风机的精确控制来解决主抽风机能源 浪费的问题。

一方面， 本发明实施例提供了一种主抽风机控制方法， 所述方法包括： 1 )获取烧结台车风箱所需风量， 并根据所述风箱所需风量获取所需大烟 道风量；

2a )在预设的第一数据库中获取与所需大烟道风� �相对应的料层阻力， 并 根据所述料层阻力与所需大烟道风量获取所需 大烟道负压； 以及，

2b )在预设的第二数据库中获取与所需大烟道风� �相对应的管路阻力， 并 根据所述管路阻力与所需大烟道风量获取所需 消耗在管路上的负压； 以及， 2c )在预设的第三数据库中获取与所需大烟道风� �相对应的漏风阻力； 根据所述漏风阻力、 所需大烟道负压、 所需消耗在管道上的负压， 获取所 需管道漏风风量；

根据所需大烟道风量与所需管道漏风风量， 获取所需主抽风机总风量； 在预设的第四数据库中获取与所需大烟道风量 相对应的风门阻力，根据所 述风门阻力和所需主抽风机总风量， 获取所需消耗在风门上的负压；

3 )根据所需大烟道负压、 所需消耗在管路上的负压、 所需消耗在风门上 的负压， 获取所需主抽风机总负压；

4 )根据所需主抽风机总负压对主抽风机进行调� �。

优选的， 所述获取烧结台车风箱所需风量， 包括：

0 ₂ 、 N ₂ 、 NO、 N0 ₂ ;

ii )通过对比所述烟气中各气体含量和预设的正� �空气中 0 ₂ 、 N ₂ 含量获取 有效风率， 然后根据所述有效风率和预设的风箱所需有效 风风量， 获取烧结台 车风箱所需风量。

优选的， 步骤 ii )之前， 还包括：

iii )根据预设的垂直烧结速度和预设的单位物料� �结所需有效风风量， 获 取所述预设的风箱所需有效风风量。

优选的， 步骤 iii)之前， 还包括：

iv)分别采集烧结台车的运行速度、 烧结台车上的物料厚度以及烧结台车 的长度；

V)根据采集到的烧结台车的运行速度、 烧结台车上的物料厚度以及烧结 台车的长度获取所述预设的垂直烧结速度。

优选的，

步骤 2a)中， 具体利用 P烟道 =S _tt Q烟道 ² 获取所需大烟道负压 P烟道， 其中 Q 烟道为所需大烟道风量， S料为相对应的料层阻力；

步骤 2b) 中， 具体利用 P管消 =S*Q烟道 ² 获取所需消耗在管路上的负压 P管 消， 其中 S管为相对应的管路阻力；

步骤 2c ) 中， 具体利用 P烟道 +P管消 =S漏 Q漏 ² 获取所需管道漏风风量 Q漏， 其中 8 _¾ 为相对应的漏风阻力，

具体利用 Q « ₄ +Q _¾ =Q ^获取所需主抽风机总风量 Q主抽，

具体利用 P风 _n =S _n Q主抽 ² 获取所需消耗在风门上的负压 P ΛΠ, 其中 S风 π 为风门阻力；

步骤 3 ) 中， 具体利用 P =Ρ烟道 +P管消 +P风门获取所需主抽风机总负压 P总。 优选的，

步骤 ii) 中：

气 = 气中剩余 + 与反应

先利用 W空气 W烟气中剩余 + ^N 被氧化获取参与反应的氧气量 0参与反症，其中 0空气表 示预设的正常空气中的氧气量， N g气表示预设的正常空气中氮气量， 0«气中剩余 表示获取的反应后烟气中剩余氧气量， N烟气 _† «余表示获取的反应后烟气中剩余 氮气量， N被氧化表示获取的反应后烟气中被氧化成 NO、 N0 ₂ 的氮气量；

K= ⁰ 参与反应 χ100%

再利用 ⁰ 烟气中剩余 ^{+ 0} 参与反应 获取有效风率 Κ：。 优选的，

步骤 iii )中， 具体利用 Q箱有效 = V丄 X Q单位获取所述预设的风箱所需有效风 风量 Q 箱有效， 其中 为预设的垂直烧结速度， Q 单位为预设的单位物料烧结所 需有效风风量。

优选的，

步骤 V ) 中， 具体利用 V = ( H 物料 X V 台车 ） / L 台车获取所述预设的垂直烧 结速度 其中 H 物料为烧结台车上的物料厚度， 为烧结台车的运行速度， L 台车为烧结台车的长度。

优选的， 步骤 4 ) 包括：

通过调节主抽风机变频电机的频率， 和 /或通过调节主抽风机的液压马达， 对主抽风机进行调节， 以使主抽风机输出负压满足所述所需主抽风机 负压。 另一方面，本发明实施例还提供了一种主抽风 机控制系统，所述系统包括： 大烟道总风量获取单元， 用于获取烧结台车风箱所需风量， 并根据所述风 箱所需风量获取所需大烟道风量；

大烟道负压获取单元 ,用于在预设的第一数据库中获取与所需大烟� �风量 相对应的料层阻力，并根据所述料层阻力与所 需大烟道风量获取所需大烟道负 压；

管路负压获取单元，用于在预设的第二数据库 中获取与所需大烟道风量相 对应的管路阻力，并根据所述管路阻力与所需 大烟道风量获取所需消耗在管路 上的负压；

风门负压获取单元， 用于： 在预设的第三数据库中获取与所需大烟道风量 相对应的漏风阻力； 根据所述漏风阻力、 所需大烟道负压、 所需消耗在管道上 的负压， 获取所需管道漏风风量； 根据所需大烟道风量与所需管道漏风风量， 获取所需主抽风机总风量；在预设的第四数据 库中获取与所需大烟道风量相对 应的风门阻力，根据所述风门阻力和所需主抽 风机总风量， 获取所需消耗在风 门上的负压；

总负压获取单元， 用于根据所需大烟道负压、 所需消耗在管路上的负压、 所需消耗在风门上的负压， 获取所需主抽风机总负压；

主抽风机调节单元， 用于根据所需主抽风机总负压对主抽风机进行 调节。 与现有技术中凭经验对主抽风机进行调节的方 案不同，本发明实施例可以 对主抽风机进行更精确、 更符合实际的调节， 以避免风量的浪费。 具体来讲， 本发明实施例在全面地对各类负压、各类风量 、各类阻力及烧结垂直速度等进 行了详细分析的基 上，先是获取到保证正常烧结所需大烟道风量 ， 然后借助 试验阶段所准备的多个数据库，通过获取所需 大烟道负压、所需消耗在管路上 的负压、所需消耗在风门上的负压而获取到所 需主抽风机总负压， 最后再根据 所需主抽风机总负压对主抽风机进行控制。可 见本发明实施例中对主抽风机的 控制可以做到更精确、 更符合实际， 可以控制主抽风机只提供保证正常烧结所 需的负压和风量，避免了风量过量而造成的浪 费， 进而节约了主抽风机所消耗 的电能， 达到了节能目的。 附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解， 并且构成说明书的一部分， 与本发 明的实施例一并用于解释本发明， 并不构成对本发明的限制。 在附图中： 图 1是典型的烧结系统示意图；

图 2是本发明实施例一方法的流程图；

图 3是烟气成分分析仪安装位置示意图；

图 4是本发明实施例二方法优选步骤的流程图；

图 5是本发明实施例三系统的示意图。 具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明 ，应当理解， 此处所描述的 优选实施例仅用于说明和解释本发明， 并不用于限定本发明。

实施例一：

在传统的烧结工艺中， 某产量下烧结时经常会调整烧结台车的运行速 度， 但是发明人发现该做法将直接导致烧结台车的 物料流量发生波动，而物料流量 的波动会对各个工序的控制造成不利影响，例 如使得烧结本身或后续工序变得 更加复杂难控。 因此优选的， 本发明是以烧结台车匀速运行， 即物料流量稳定 为前提的。 当然本发明中的物料流量稳定与产量的变化并 不冲突， 因为物料流 量稳定指的是在某个固定产量下的物料流量稳 定， 当产量调整到另一个值时， 料层厚度等会与上一产量时不同，但是仍可以 重新保持烧结台车勾速运行、物 料流量稳定。

参见图 2, 为本发明实施例一方法的流程图。 本实施例提供了一种主抽风 机控制方法， 所述方法包括：

S201、获取烧结台车风箱所需风量，并根据所� �风箱所需风量获取所需大 烟道风量。 所需风量即保证正常烧结所需要的最少风量。 烧结台车下会有多个 风箱，将每个风箱所需风量相加即得烧结台车 所需风量，也即所需大烟道风量。 每个风箱所需的风量可以凭经验获得， 也可以通过统计获得，还可以通过精确 测量和计算得到， 对此本发明实施例不做限制。

S202a、在预设的第一数据库中获取与所需大烟� ��风量相对应的料层阻力， 并根据所述料层阻力与所需大烟道风量获取所 需大烟道负压； 以及，

S202b、在预设的第二数据库中获取与所需大烟� ��风量相对应的管路阻力， 并根据所述管路阻力与所需大烟道风量获取所 需消耗在管路上的负压； 以及，

S202c:

在预设的第三数据库中获取与所需大烟道风量 相对应的漏风阻力； 根据所述漏风阻力、 所需大烟道负压、 所需消耗在管道上的负压， 获取所 需管道漏风风量；

根据所需大烟道风量与所需管道漏风风量， 获取所需主抽风机总风量； 在预设的第四数据库中获取与所需大烟道风量 相对应的风门阻力，根据所 述风门阻力和所需主抽风机总风量， 获取所需消耗在风门上的负压。

因为主抽风机是从烧结台车自上而下抽风，气 流在经过主抽风机之前在各 处产生的气压均为负， 故称均称为负压。 由于有阻力故才会有负压， 阻力和负 压的关系可以通过试验统计得到， 也可根据基本公式 P=SQ ² 算得， 其中 P为 气压， S为阻力， Q为风量即风的流量。

欲对主抽风机进行节能控制， 需要先确定控制的目标参数， 本实施例是以 主抽风机总负压为目标参数的，也可以说是以 控制主抽风机产生的总负压满足 烧结所需总负压为控制标准。

主抽风机在烧结供风过程中，气流自上而下穿 过烧结台车上的物料再经过 台车下的各个风箱最后汇聚到大烟道中并被主 抽风机排除，期间会遇到三方面 阻力， 一是烧结台车的阻力， 主要是台车上的物料， 二是气流途经的各个管路 的阻力， 三是风门的阻力， 因此主抽风机总负压也由三部分组成， 即所需大烟 道负压、 所需消耗在管路上的负压、 所需消耗在风门上的负压， 或者换句话说 主抽风机总负压会消耗到三个地方， 一是消耗在大烟道上也即烧结台车上， 二 是消耗在管路上，三是消耗在风门上。执行 S202a〜S202c可分别获取这三部分 负压中的一个， 而它们三者相加就可以得到主抽风机总负压。

S202a与 S202b相似， 均是先利用数据库获取与所需大烟道风量相对 应的 料层 /管路阻力， 进而便可得到所需大烟道负压 /所需消耗在管路上的负压。 另 外 S202a与 S202b无相关性， 故其顺序也可颠倒。

S202c则稍复杂一些： S202c的最终目的是获取所需消耗在风门上的负� ��， 所述风门即主抽风机的风门。依旧可以先利用 数据库获取与所需大烟道风量相 对应的风门阻力，但是接下来计算得到所需消 耗在风门上的负压时， 不能再使 用大烟道风量， 而是应该使用主抽风机总风量。 理想情况下主抽风机总风量应 该等于大烟道风量，但是实际中各个管道不可 避免的会出现漏风现象， 因此主 抽风机总风量 =大烟道风量 +管道漏风风量， 故需要先获得管道漏风风量。 可 以在预设的第三据库中获取与所需大烟道风量 相对应的漏风阻力，那么根据所 述漏风阻力、 所需大烟道负压、 所需消耗在管道上的负压， 便可以得到所需的 管道漏风风量， 进而可以最终得到所需消耗在风门上的负压。

在本发明某些实施例中， 优选的， 在具体执行 S202a〜S202c时：

S202a中： 具体可以利用 P 烟道 =S 料 Q 烟道 ² 获取所需大烟道负压 P 烟道， 其中

Q 烟道为所需大烟道风量， S料为相对应的料层阻力；

S202b中：具体可以利用 P 管消 =S _f Q 烟道 ² 获取所需消耗在管路上的负压 P 管 消， 其中 S管为相对应的管路阻力；

S202c中： 具体可以利用 P 烟道 +P 管消 =S _¾ Q 漏 ² 获取所需管道漏风风量 Q 漏， 其中 8 _¾ 为相对应的漏风阻力，

具体利用 Q « ₄ +Q _¾ =Q ^获取所需主抽风机总风量 Q 主抽，

具体利用 P 风 _n =S _n Q 主抽 ² 获取所需消耗在风门上的负压 P ΛΠ , 其中 S 风 π 为风门阻力。

上述 S202a〜S202c步骤中还多次涉及通过预设的 "某数据库"获取与所需 大烟道风量相对应的 "某某阻力" 的过程， 其中各个数据库中存储的数据（包 括数据之间的关系）可以是一些经验数据， 也可以在实际运行过程中获得， 且 在随着实际生产过程的继续各个数据库也会实 时更新 ,对此本发明实施例并不 做限制。 举例来讲， 可以测得大烟道风量与料层阻力的对应数据， 例如令风门 全开， 测得大烟道风量为 fl时料层阻力为 rl , 或料层阻力为 r2时大烟道风量 为 f2, 甚至可以将这些对应数据拟合成函数， 然后将这些对应数据和 /或拟合 函数存储在第一数据库中，这样在随后生产中 进行到 S202a步骤时便可以通过 预设的第一数据库获取到与所需大烟道风量相 对应的料层阻力了。

5203、根据所需大烟道负压、 所需消耗在管路上的负压、 所需消耗在风门 上的负压， 获取所需主抽风机总负压。 优选的， 在本发明某些实施例中， 可以 通过如下方式获取所需主抽风机总负压： 利用 P ¾=P 烟道 +P 管消 +P 风门获取所需主 抽风机总负压 P 总。

5204、根据所需主抽风机总负压对主抽风机进� �调节。 优选的， 在本发明 某些实施例中具体可以通过调节主抽风机变频 电机的频率， 和 /或通过调节主 抽风机的液压马达，对主抽风机进行调节， 以使主抽风机输出负压满足所述所 需主抽风机负压。根据所需主抽风机总负压对 主抽风机进行调节的具体实现方 式， 可以利用本段所列举的优选的方式， 也可以通过现有技术中的其他方式， 对此本发明实施例并不做限制。 实施例二

本实施例基于实施例一， 所不同的是对步骤 S201中获取烧结台车风箱所 需风量的过程做了进一步细化。在本实施例中 ， 所述获取烧结台车风箱所需风 量， 具体可以包括： 包括 0 ₂ 、 N ₂ 、 NO、 N0 ₂ 。 在具体实施时， 可以在烧结台车下的大烟道内设置 烟气成分分析仪， 参见图 3所示，通过烟气成分分析仪对大烟道中的烟� �进行 分析， 获取烟气中的 NO、 N0 ₂ 含量以及反应后剩余的 0 ₂ 、 N ₂ 的含量， 此外 还可以获取烟气中的 CO、 C0 ₂ 含量。

S2012,通过对比所述烟气中各气体含量和预设的 正常空气中 0 ₂ 、 N ₂ 含量 获取有效风率， 然后根据所述有效风率和预设的风箱所需有效 风风量， 获取烧 结台车风箱所需风量。风箱所需风量（也即风 箱所提供的总风量）分为两部分， 一部分是参与烧结的， 称为有效风， 剩下一部分称为无效风。 风箱上面是待烧 结或正在烧结的物料， 物料耗氧量可以确定出来， 所以可以确定出风箱所需有 效风的风量，如果能再获取到风箱中有效风与 风箱所需风量的关系， 即有效风 率， 那么风箱所需风量也就可以得到。

在物料层烧结过程中， 不会将主抽风机产生的风量中的氧气完全消耗 掉， 而是仅仅有一部分氧气参与烧结反应，所以通 过分析反应后的烟气成分可以了 解烧结过程中物料消耗的氧气情况。在本发明 某些实施例中，检测大烟道烟气 成分， 主要检测是单位体积烟气中 0 ₂ 、 N ₂ 、 NO、 N0 ₂ 的含量， 此外还可以检 测 co、 co ₂ 的含量。

由于正常空气参与烧结反应过程中，氧气需参 与铁矿石固相反应及焦炭燃 烧等反应， 因此烟气中的氧气含量对比反应前会发生变化 ； 同时由于氮不参与 铁矿石的固相反应， 所以氮经过烧结过程后以 NO、 N0 ₂ 、 N ₂ 的形式存在， 在 烟气中可准确测量。

正常空气中氮气和氧气的含量稳定，根据物质 守恒定律，从烟气中氮气量 和被氧化的氮气量， 就可以计算得到进入到大烟道内的氮气和氧气 的量， 同时 根据测得的烟气中氧气量，利用公式可准确计 算得到参与反应氧气量。具体的：

气 = 气中剩余 + 与反应

可以先利用 w空气 w烟气中剩余 + w被氧化获取参与反应的氧气量 0 参与反症， 其中 0 空气表示预设的正常空气中的氧气量， N _s 气表示预设的正常空气中氮气量， 0 空 气/ N 空气相当于一个常数； 0 烟气中剩余表示获取的反应后烟气中剩余氧气 量， 可以 通过烟气分析仪中检测得到的 0 ₂ 量得到； N 烟气 +«余表示获取的反应后烟气中剩 余氮气量， N _{¾ ft} 表示获取的反应后烟气中被氧化成 NO、 N0 ₂ 的氮气量， 被氧 化氮气量可以通过烟气分析仪中检测得的 NO、 N0 ₂ 量得到， 烟气中剩余氮气 量可以通过烟气分析仪中检测得到的 N ₂ 量得到。 K = ⁰ 参与反应 χ100%

然后再利用 ⁰ 烟气中剩余 ^{+ 0} 参与反应 获取有效风率 Κ：。

最后根据风箱所需风量=风箱中有效风风量 /有效风率 Κ,便可获得风箱所 需风量。

步骤 S2012中风箱所需有效风风量为预设值，可以根� ��经验、试验数据或 现场精确采集、 计算得到， 对此本发明实施例并不做限制。 在本发明某些实施 例中， 当通过精确计算方式时， 可以包括如下步骤， 也即步骤 S2012之前的任 一位置， 优选的还可以包括：

S200、 根据预设的垂直烧结速度和预设的单位物料烧 结所需有效风风量， 获取所述预设的风箱所需有效风风量。 在实际中， 具体可以利用 Q 箱有效 = 丄 X Q ^获取所述预设的风箱所需有效风风量 Q 其中 为预设的垂直烧结 速度， Q 为预设的单位物料烧结所需有效风风量。 在某些情况下， Q ^可能 是标准状态 ( 1个大气压及 0°C ) 下的风量值， 这时算出来的 Q « 也是标准 状态下的风量， 然后再将其转换为实际工况下的风量值即可。

步骤 S200中垂直烧结速度为预设值， 可以根据经验、 试验数据或现场精 确采集、 计算得到， 对此本发明实施例并不做限制。 在本发明某些实施例中， 当通过精确计算方式时，可以包括如下步骤， 也即步骤 S200之前的任意位置， 优选的还可以包括：

S200\ 分别采集烧结台车的运行速度、 烧结台车上的物料厚度以及烧结 台车的长度； 根据采集到的烧结台车的运行速度、烧结台车 上的物料厚度以及 烧结台车的长度获取所述预设的垂直烧结速度 。虽然各风箱上方的料层阻力不 同， 在大烟道负压下， 各风箱的风量也会有所不同， 因此各风箱上面的物料的 垂直烧结速度也会不一样，但是在本发明实施 例中，将垂直烧结速度视为各风 箱位置处的平均垂直烧结速度，各风箱的所需 风量下视为各风箱的平均所需风 量。

具体实施时， 可以通过利用 V = ( H物料 X V ^ ) / 1^车获取所述预设的垂 直烧结速度 V ₁ 其中 H 物料为烧结台车上的物料厚度， 为烧结台车的运行 速度， 车为烧结台车的长度， 也即点火炉到烧结台车终点的距离。

图 4为本发明实施例二方法优选步骤的流程图，� �中省略了与实施例一相 同的部分。 实施例三

本实施例基于实施例一， 提供了一种主抽风机控制系统， 参见图 5所示， 所述系统包括：

大烟道总风量获取单元 501 , 用于获取烧结台车风箱所需风量， 并根据所 述风箱所需风量获取所需大烟道风量；

大烟道负压获取单元 502, 用于在预设的第一数据库中获取与所需大烟道 风量相对应的料层阻力，并根据所述料层阻力 与所需大烟道风量获取所需大烟 道负压；

管路负压获取单元 503 , 用于在预设的第二数据库中获取与所需大烟道 风 量相对应的管路阻力，并根据所述管路阻力与 所需大烟道风量获取所需消耗在 管路上的负压；

风门负压获取单元 504, 用于： 在预设的第三数据库中获取与所需大烟道 风量相对应的漏风阻力； 根据所述漏风阻力、 所需大烟道负压、 所需消耗在管 道上的负压， 获取所需管道漏风风量； 根据所需大烟道风量与所需管道漏风风 量， 获取所需主抽风机总风量； 在预设的第四数据库中获取与所需大烟道风量 相对应的风门阻力，根据所述风门阻力和所需 主抽风机总风量， 获取所需消耗 在风门上的负压；

总负压获取单元 505 , 用于根据所需大烟道负压、 所需消耗在管路上的负 压、 所需消耗在风门上的负压， 获取所需主抽风机总负压；

主抽风机调节单元 506, 用于根据所需主抽风机总负压对主抽风机进行 调 节。

最后应说明的是： 以上仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发 明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细 的说明，对于本领域的技术人员 来说， 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案 进行修改， 或者对其中部 分技术特征进行等同替换。 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。