一种基于激光测量数据计算高炉布料落点的方法
阅读说明：本技术 一种基于激光测量数据计算高炉布料落点的方法 (Method for calculating blast furnace material distribution drop point based on laser measurement data ) 是由 孙俊杰 毕传光 陈晨 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于激光测量数据计算高炉布料落点的方法,所述方法包括以下步骤：步骤一：基础数据的标定；步骤二：计算范围的划分；步骤三：基础料线下任一角度的计算；步骤四：任一料线下任一溜槽倾角的计算。该技术方案以高炉开炉时激光测量的料流数据为基础,利用一系列的推导计算方法计算矿石和焦炭在不同溜槽倾角下不同料线时的布料落点,为高炉上部制度的精细化调整提供准确的基础数据。(The invention relates to a method for calculating a blast furnace burden distribution drop point based on laser measurement data, which comprises the following steps: the method comprises the following steps: calibrating basic data; step two: dividing a calculation range; step three: calculating any angle below the basic stockline; step four: and calculating the inclination angle of any chute under any material line. According to the technical scheme, material flow data measured by laser when the blast furnace is opened is taken as a basis, and a series of derivation calculation methods are utilized to calculate the material distribution falling points of ores and cokes under different chute inclination angles and different material lines, so that accurate basic data are provided for fine adjustment of an upper system of the blast furnace.)
技术领域
本发明涉及一种方法，具体涉及一种基于激光测量数据计算高炉布料落点的方法，属于高炉炼铁技术领域。
背景技术
布料是高炉重要的操作控制内容之一，利用装料制度的改变来控制炉料分布被称为上部调剂。其基本原理是利用炉顶装料装置的功能和炉料特性，控制炉料装入炉内时的落点位置、堆积厚度、径向剖面形状、粒度及品种等的径向和圆周分布，来满足高炉冶炼过程的基本需要，即达到既能控制煤气流分布合理，使其热能化学能得到最大限度利用，又能保证炉料的顺利下降，维持高炉冶炼过程的稳定顺行。
由于高炉内部长期不可见，炉料的运动过程复杂，布料模型一直是高炉操作相关数学模型中的难点。布料操作是高炉上部最主要的操作，它直接决定炉料及气流在高炉上部的分布，影响着高炉的顺行以及热制度。当高炉炉况出现波动时，高炉操作者经常选择调整布料制度来稳定炉况。对梅钢高炉来说，炉料要经过6-8小时才会从炉顶到达风口附近，布料对炉况的影响有较长的滞后性，并且，由于高炉顶部工况复杂，生产过程中很难观察和检测布料制度改变后物料落点位置和料面形状的直接变化，只能凭借经验来制定方案，较长滞后性的反馈往往会迷惑高炉操作者对炉况的精确把握，因此，需要把不同布料制度对应的炉料落点位置定量的描述出来，以给高炉操作者提供准确有效的操作思路。因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种基于激光测量数据计算高炉布料落点的方法，该技术方案以高炉开炉时激光测量的料流数据为基础，利用一系列的推导计算方法计算矿石和焦炭在不同溜槽倾角下不同料线时的布料落点，为高炉上部制度的精细化调整提供准确的基础数据。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种基于激光测量数据计算高炉布料落点的方法，所述方法包括以下步骤：步骤一：基础数据的标定；
步骤二：计算范围的划分；
步骤三：基础料线下任一角度的计算；
步骤四：任一料线下任一溜槽倾角的计算。
作为本发明的一种改进，步骤一：基础数据的标定，具体如下，
在高炉开炉装料的同时，利用炉顶人孔，采用空间网架装置在炉内构成空间坐标系，通过激光测量的方法连续摄取矿石和焦炭在5～20个角度下料流轨迹的图像，通过计算机对摄取的图像进行处理，得到基础角度下个5～15个固定料线时的落点数据，整理数据如表2所示，即完成标定；
表2中内容如下表所示，表2固定料线时的落点数据
A1>A2和Ai>Ai+1，h1<h2和hj<hj+1。
作为本发明的一种改进，步骤二：计算范围的划分，具体如下，取布料矩阵中角度B，判断该角度在步骤一中基础角度的位置，即Ai>B≥Ai+1，判断布料矩阵中料线L在步骤一中基础料线的位置，即hj＜L≤hj+1，该步骤判定的Ai、Ai+1、hj、hj+1均为基础数据，后续将用于计算。
作为本发明的一种改进，步骤三：基础料线下任一角度的计算；基础料线是指表2中料线为(h1、h2...hj+1)时的料线，根据表1查出料线hj和hj+1下Ai和Ai+1对应的落点数据n(j，i)、n(j，i+1)和n(j+1，i)、n(j+1，i+1)，计算hj料线下溜槽倾角B的落点x1和hj+1料线下溜槽倾角B的落点x2，计算公式如下：
计算得到的x1和x2作为第二层的基础数据。
作为本发明的一种改进，步骤四：任一料线下任一溜槽倾角的计算，具体如下，根据步骤三得到的x1和x2计算料线L下倾角B的落点x，计算公式如下：
相对于现有技术，本发明具有如下优点，目前得到高炉布料落点位置的方法有两种，一种是在高炉开炉时利用激光测量设备，网格化测量基础溜槽倾角和基础料线下的物料落点，第二种是采用传统的动力学方法，利用高炉溜槽结构和物料特性(比如溜槽长度、挂点位置、物料摩擦系数等参数)把物料颗粒视为质点从理论上计算单个颗粒的落点位置。第一种方法是从现场测量得到的数据，准确性更好，但是该方法只能得到基础溜槽倾角和基础料线下的物料落点，得到的数据很有限，且不连续，高炉一旦变动溜槽倾角或者料线深度，该方法就失去效果；第二种方法不仅把物料视为质点，还需要对摩擦系数和球形度等参数进行假设，计算结果的精度也无法检测。本发明是在第一种现场测量方法的基础上利用公式推导的方法得到的落点数据，不仅可以有效解决第一种方法覆盖面窄的问题，还可以有效的规避第二种方法中单个质点、球形度、摩擦系数等关键参数的假设问题，有覆盖面广，计算精确度高的优势。在应用方面，精确的布料落点可以为高炉上部调剂提供更有效的参考，提高高炉煤气利用率，减少崩料、滑料和管道现象的发生，对高炉的稳定顺行、高效生产、降低能耗，减少碳排放提供更有效的指导。
附图说明
图1为固定料线时的落点位置示意图；
图2为具体实施1高炉开炉时测量结果示意图；
图3为具体实施2高炉开炉时测量结果示意图；
具体实施方式
：
为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。
实施例1：参见图1，一种基于激光测量数据计算高炉布料落点的方法，所述方法包括以下步骤：步骤一：基础数据的标定；
步骤二：计算范围的划分；
步骤三：基础料线下任一角度的计算；
步骤四：任一料线下任一溜槽倾角的计算。
步骤一：基础数据的标定，具体如下，
在高炉开炉装料的同时，利用炉顶人孔，采用空间网架装置在炉内构成空间坐标系，通过激光测量的方法连续摄取矿石和焦炭在5～20个角度下料流轨迹的图像，通过计算机对摄取的图像进行处理，得到基础角度下个5～15个固定料线时的落点数据，整理数据如表3所示，即完成标定；
表3中内容如下表所示，表3固定料线时的落点数据
A1>A2和Ai>Ai+1，h1<h2和hj<hj+1。
步骤二：计算范围的划分，具体如下，取布料矩阵中角度B，判断该角度在步骤一中基础角度的位置，即Ai>B≥Ai+1，判断布料矩阵中料线L在步骤一中基础料线的位置，即hj＜L≤hj+1，该步骤判定的Ai、Ai+1、hj、hj+1均为基础数据，后续将用于计算。
步骤三：基础料线下任一角度的计算；基础料线是指表1中料线为(h1、h2...hj+1)时的料线，根据表3查出料线hj和hj+1下Ai和Ai+1对应的落点数据n(j，i)、n(j，i+1)和n(j+1，i)、n(j+1，i+1)，计算hj料线下溜槽倾角B的落点x1和hj+1料线下溜槽倾角B的落点x2，计算公式如下：
计算得到的x1和x2作为第二层的基础数据。
步骤四：任一料线下任一溜槽倾角的计算，具体如下，根据步骤三得到的x1和x2计算料线L下倾角B的落点x，计算公式如下：
具体实施例1：一种基于激光测量数据计算高炉布料落点的方法，所述方法包括以下步骤：步骤一：基础数据的标定；
步骤二：计算范围的划分；
步骤三：基础料线下任一角度的计算；
步骤四：任一料线下任一溜槽倾角的计算，具体如下：
1、以一座高炉为例，计算溜槽倾角为37°，料线为1.3m时的矿石布料落点。
2、该高炉开炉时，对矿石在基础溜槽倾角和基础料线下的料流轨迹进行了测量，测量结果见附图2，对应的落点位置就是附图2中基础溜槽倾角的料流轨迹与基础料线的网格虚线交点，具体数值见表4，从表中可以看出，本次测量的基础溜槽倾角有9个，基础料线有8个。
表4矿石在基础溜槽倾角和基础料线下对应的落点位置
注:表中*代表该溜槽倾角在该料线时已经撞击炉墙，此处无数据。
3、对比表4发现，所要计算的溜槽倾角B＝37°位于A2＝38.8°和A3＝35.8°之间，即A2>B>A3，料线L＝1.3m位于h1＝1.0m和h2＝1.5m之间，即h1<L<h2，判定的A2、A3、h1、h2均为基础数据。
4、基础数据A2、A3、h1、h2在表4中对应的n(1，2)、n(1，3)和n(2，2)、n(2，3)分别为4317、3906、4517和4089mm，计算h1料线下溜槽倾角B的落点x1和h2料线下溜槽倾角B的落点x2，计算公式如下：
5、计算得到的x1＝4070mm和x2＝4260mm作为第二层的基础数据，接着计算料线L＝1.3m下倾角37°的落点x，计算公式如下：
6、4184mm即为溜槽倾角为37°，料线为1.3m时的矿石布料落点。
具体实施例2：一种基于激光测量数据计算高炉布料落点的方法，所述方法包括以下步骤：步骤一：基础数据的标定；
步骤二：计算范围的划分；
步骤三：基础料线下任一角度的计算；
步骤四：任一料线下任一溜槽倾角的计算，具体如下：
1、以一座高炉为例，计算溜槽倾角为34.5°，料线为1.2m时的焦炭布料落点；
2、该高炉开炉时，对焦炭在基础溜槽倾角和基础料线下的料流轨迹进行了测量，测量结果见附图3，对应的落点位置就是附图3中基础溜槽倾角的料流轨迹与基础料线的网格虚线交点，具体数值见表5，从表中可以看出，本次测量的基础溜槽倾角有11个，基础料线有8个。
表5焦炭在基础溜槽倾角和基础料线下对应的落点位置
注:表中*代表该溜槽倾角在该料线时已经撞击炉墙，此处无数据。
3、对比表5发现，所要计算的溜槽倾角B＝34.5°位于A3＝35.9°和A4＝32.8°之间，即A3>B>A4，料线L＝1.2m位于h1＝1.0m和h2＝1.5m之间，即h1<L<h2，判定的A3、A4、h1、h2均为基础数据。
4、基础数据A3、A4、h1、h2在表5中对应的n(1，3)、n(1，4)和n(2，3)、n(2，4)分别为3988、3576、4171和3742mm，计算h1料线下溜槽倾角B的落点x1和h2料线下溜槽倾角B的落点x2，计算公式如下：
5、计算得到的x1＝3802mm和x2＝3977mm作为第二层的基础数据，接着计算料线L＝1.2m下倾角34.5°的落点x，计算公式如下：
6、3872mm即为溜槽倾角为34.5°，料线为1.2m时的焦炭布料落点。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。
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