第45卷 第10期 2010年10月

钢铁

Vol.45,No.10October 2010

IronandSteel

高炉铜冷却壁热面状况智能监测研究

陆祖安1, 吴俐俊1, 周伟国1, 孙国平1, 熊良勇2

(1.同济大学热能与环境工程研究所,上海200092; 2.南京钢铁联合有限公司炼铁厂,江苏南京210035)摘 要:针对南钢二号高炉的实际情况,对炉腰及炉腹新型铜冷却壁进行了传热分析和智能监测。借助冷却壁筋肋和本体的测点温度,并将人工神经网络技术引入高炉冷却壁数值仿真,采用冷却壁传热分析与人工神经网络结合的方式,使得仿真软件在对错综复杂的实际对象特性进行认知和模拟时具备一定的智能,实现了对冷却壁热面最高温度以及冷却壁热面炉渣厚度的预测,从而使高炉操作者对炉形状况及趋势一目了然。关键词:智能监测;高炉铜冷却壁;人工神经网络;数值仿真

中图分类号:TF538 文献标志码:A 文章编号:04492749X(2010)1020022205

IntelligentMonitoringofBlastFurnaceStaveHotSurfaceStatus

LUZu2an1, WULi2jun1, ZHOUWei2guo1, SUNGuo2ping1, XIONGLiang2yong2

(1.ThermalandEnvironmentEngineeringInstituteofTongjiUniversity,Shanghai200092,China;2.IronmakingPlant,NanjingIronandSteelUnitedCo.,Ltd.,Nanjing210035,Jiangsu,China)

Abstract:AccordingtotheactualsituationofNo.2blastfurnaceinNanjingIronandSteelUnitedCo.,LTD.,thethermalanalysisandintelligentmonitorofnewtypecastcopperstavelocatedinthefurnacebellyandboshwerecar2riedout.Withthehelpofthemeasuringpointtemperatureofcoolingstavebodyanditsrib,simultaneously,artifi2cialneuralnetworkwasintroducedintothenumericalsimulationofblastfurnace.Thesimulationsoftwarewhichhasthedefineintelligencetoacknowledgeandsimulatethecharacteristicsoftheactualobjectmakesthepredictiontothemaximumtemperatureandslagthicknessofcoolingstavehotsurfacecometruebythecombinationoftheheattrans2feranalysisandartificialneuralnetwork.Consequently,theblastfurnaceshapeandtrendareclearataglancefortheBFoperators.

Keywords:intelligentmonitoring;blastfurnacecopperstave;artificialneuralnetwork;numeralsimulation

南钢二号高炉炉腰、炉腹部位采用的是新型铜冷却壁,该铜冷却壁与以往的球墨铸铁冷却壁相比,冷却效果上得到了很大的提高,从而也大大提高了高炉寿命。由于新型铜冷却壁使用的时间较短,对其性能缺乏一定的认识,随之产生2个新问题:一是新型铜冷却壁热面随气流变化的状况难以估计,二是国内外许多专家认为铜的导热性能好固然是其优点,但也有可能由于其冷却强度较大而导致炉墙结厚。针对以上2个问题,需要对南钢二号高炉冷却壁热面状况进行实时监测。

对于高炉炉墙管理,过去通常采用高炉热负荷管理的办法,通过测量高炉各层冷却水流量及进出口水温,利用这些测量数据计算高炉各部位热负荷[1]。由于测量涉及冷却水的流量和温差,而软水密闭系统中冷却水都是串连的,因而单块冷却壁的进出水量很难测量,因此难以做到针对单块冷却壁的在线监测。对于冷却壁的智能监测方法方面,文

基金项目:国家自然科学基金资助项目(50974097)

献[2]针对高炉冷却壁传热数值模型的复杂性和智能仿真模型能用比较简单的形式反映各种复杂对象的特征,并首次较系统地提出基于传热模型的高炉冷却壁智能监测方法的研究。通过将人工神经网络与传统的传热数学模型相结合,可以使二者充分发挥各自的长处,使得高炉冷却壁的实时监测得以实现。

本文依据文献[2]的工作,针对南钢二号高炉的实际情况,对其进行了传热分析和智能监测。通过读取冷却壁筋肋和本体的测点温度,采用智能监测的方法,实现了对冷却壁热面最高温度及冷却壁热面炉渣厚度的预测,从而使高炉操作者对炉形状况及趋势一目了然。

1 新型铜冷却壁的传热数值模拟

针对南钢二号高炉S1、S2段新型铜冷却壁进行了数值模拟计算。铜冷却壁上现有测点为:对S1

:(),,博士生; E2:luzuan@163.; :22