高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高炉冷却壁循环冷却水系统和装置，通过获取高炉冷却壁换热总功率随循环冷却水母管的循环水流量和循环水入口温度变化的换热总功率分布；根据获取的换热总功率分布，确定合理可接受的高炉冷却壁换热总功率分布区间；在确定的高炉冷却壁换热总功率分布区间内，计算出水泵和风机在各工况组合下的组合总功耗；从计算出的组合总功耗中，寻找出组合总功耗最低时水泵和风机输出的最佳组合点；根据寻找出的最佳组合点，将水泵和风机的输出流量供给调节至最佳组合点。本发明专利技术提供的高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法及装置，将整个循环冷却水系统视为一个有机的整体，使得流量供给和温度值更为合理，达到减少水耗和节约能源的目的。

Method and device for optimizing energy-saving control of circulating cooling water system of blast furnace cooling wall

The invention discloses a cooling wall of blast furnace circulating cooling water system and device, through the acquisition of blast furnace cooling wall heat circulating cooling water pipe with the total power of the circulating water flow and circulating water entrance temperature change heat exchanger total power distribution; according to the total heat power distribution is obtained, the cooling wall of blast furnace is acceptable the total heat power distribution; heat power distribution in the range of cooling wall of blast furnace is determined by calculating the pump and fan in different working conditions of the combination of total power consumption; from the combination of the total power consumption is calculated, to find out the best combination point of combination of the total power consumption of the pump and fan's output is low to find out the best combination point; according to the output flow supply pump and fan is adjusted to the best combination point. Optimization of energy saving control method and apparatus of the present invention to provide cooling wall of blast furnace circulating cooling water system, the circulating cooling water system as a whole, the flow rate and temperature of supply is more reasonable, to reduce the consumption of water and energy conservation purposes.

【技术实现步骤摘要】
高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法及装置
本专利技术涉及高炉冷却领域，特别地，涉及一种高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法及装置。
技术介绍
高炉是炼铁厂最为核心的工艺设备，高炉的安全、稳定和经济运行水平是炼铁厂技术管理能力最重要的体现。高炉装备有循环冷却水系统用于冷却炉壁，保护炉壁不被高温破坏。为提供所需要的流量和温度，高炉冷却壁循环冷却水系统运行中消耗了大量的能量，这些消耗来源于循环冷却水系统的水泵和风机。高炉的冷却壁的冷却是循环水和冷却壁内部管壁的对流换热过程，其总的冷却效果体现为换热总功率。一般地，为提高换热总功率需要增加水泵和风机的流量供给，从而造成系统能耗的增加。因此，提高换热总功率和降低系统能耗在一定程度上体现为技术矛盾，再加上高炉结构和运行工艺的复杂性，现有的公知的技术手段中未能提供高炉冷却壁循环水系统节能的满意方法。因此，对于高炉冷却壁循环水系统的节能，是一个亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法及装置，以解决高炉冷却壁循环水系统能耗大的技术问题。本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供一种高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法，应用于高炉冷却壁循环冷却水系统中，高炉冷却壁循环冷却水系统包括高炉、用于存储冷水的冷水池、用于将冷水池中存储的冷水泵入高炉中进行换热的多个水泵、用于对高炉换热后的水进行冷却并返回给冷水池的多个冷却塔、依次设置于冷水池、高炉和冷却塔之间用于循环导流的循环冷却水母管、以及与多个冷却塔对应设置用于对送至多个冷却塔的水进行冷却的多个风机，高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法包括步骤：获取高炉冷却壁换热总功率随循环冷却水母管的循环水流量和循环水入口温度变化的换热总功率分布；根据获取的换热总功率分布，确定合理可接受的高炉冷却壁换热总功率分布区间；在确定的高炉冷却壁换热总功率分布区间内，计算出水泵和风机在各工况组合下的组合总功耗；从计算出的组合总功耗中，寻找出组合总功耗最低时水泵和风机输出的最佳组合点；根据寻找出的最佳组合点，将水泵和风机的输出流量供给调节至最佳组合点。进一步地，获取高炉冷却壁换热总功率随循环冷却水母管的循环水流量和循环水入口温度变化的换热总功率分布的步骤包括：获取各段循环冷却水母管中的循环水流量、循环水入口温度与高炉冷却壁换热总功率之间的关系；根据获取的各段循环冷却水母管中的循环水流量、循环水入口温度与高炉冷却壁换热总功率之间的关系，计算出各段循环冷却水母管中的高炉冷却壁换热总功率，进而得到换热总功率分布。进一步地，各段循环冷却水母管中的高炉冷却壁换热总功率等于各段循环冷却水母管中的循环水流量、循环水出入口温差和循环水比热三者的乘积。进一步地，各工况组合包括循环水流量工况和循环水出入口温差工况，水泵和风机在各工况组合下的组合总功耗为水泵和风机在循环水流量工况和循环水出入口温差工况这两个维度的工况组合下高炉冷却壁循环冷却水系统内所有水泵和所有风机的功耗的代数和。进一步地，最佳组合点包括水泵的阀门开度、水泵的配套电机转速、水泵的启停状态、风机的配套电机转速和风机的叶片安放角度中二者或多者的组合。进一步地，根据寻找出的最佳组合点，将水泵和风机的输出流量供给调节至最佳组合点的步骤包括：使用调节手段将水泵和风机的输出流量供给调节至最佳组合点，调节手段包括控制水泵的阀门开度、水泵的配套电机转速、水泵的启停状态、风机的配套电机转速和风机的叶片安放角度。本专利技术还提供一种高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制装置，应用于高炉冷却壁循环冷却水系统中，高炉冷却壁循环冷却水系统包括高炉、用于存储冷水的冷水池、用于将冷水池中存储的冷水泵入高炉中进行换热的多个水泵、用于对高炉换热后的水进行冷却并返回给冷水池的多个冷却塔、依次设置于冷水池、高炉和冷却塔之间用于循环导流的循环冷却水母管、以及与多个冷却塔对应设置用于对送至多个冷却塔的水进行冷却的多个风机，高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制装置包括：获取模块，用于获取高炉冷却壁换热总功率随循环冷却水母管的循环水流量和循环水入口温度变化的换热总功率分布；确定模块，用于根据获取的换热总功率分布，确定合理可接受的高炉冷却壁换热总功率分布区间；计算模块，用于在确定的高炉冷却壁换热总功率分布区间内，计算出水泵和风机在各工况组合下的组合总功耗；搜索模块，用于从计算出的组合总功耗中，寻找出组合总功耗最低时水泵和风机输出的最佳组合点；调节模块，用于根据寻找出的最佳组合点，将水泵和风机的输出流量供给调节至最佳组合点。进一步地，获取模块包括获取单元和计算单元，获取单元，用于获取各段循环冷却水母管中的循环水流量、循环水入口温度与高炉冷却壁换热总功率之间的关系；计算单元，用于根据获取的各段循环冷却水母管中的循环水流量、循环水入口温度与高炉冷却壁换热总功率之间的关系，计算出各段循环冷却水母管中的高炉冷却壁换热总功率。进一步地，调节模块包括控制单元，控制单元，用于使用调节手段将水泵和风机的输出流量供给调节至最佳组合点，调节手段包括控制水泵的阀门开度、水泵的配套电机转速、水泵的启停状态、风机的配套电机转速和风机的叶片安放角度。进一步地，高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制装置包括可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器，用于控制变频器对水泵的配套电机转速和风机的配套电机转速进行变频调速。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法及装置，根据高炉冷却壁循环冷却水系统的大量历史监测数据，将整个高炉冷却壁视为一个由需求侧和供给侧组成的总系统进行研究，通过监测的循环冷却水母管的循环水流量和循环水入口温度数据，确定高炉冷却壁换热总功率分布；根据高炉实际炉况获得需求侧合理可接受的循环冷却水系统换热总功率的分布区间，并计算各工况点下供给侧的水泵和风机总功耗；最后在满足需求侧总换热功率的前提下获得系统能耗最低的供给侧工艺参数组合，使高炉冷却壁循环水系统达到最优的节能效果。本专利技术提供的高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法及装置，节能效果好、自动化程度高。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法第一优选实施例的流程示意图；图2是本专利技术高炉冷却壁循环冷却水系统优选实施例的结构框图；图3是本专利技术高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法中高炉冷却壁循环冷却水系统的分布图；图4是图1中获取高炉冷却壁换热总功率随循环冷却水母管的循环水流量和循环水入口温度变化的换热总功率分布的步骤的细化流程示意图；图5是本专利技术高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法第二优选实施例的流程示意图；图6是本专利技术高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制装置优选实施例的功能框图；图7是图6中获取模块的功能模块示意图；图8是图6中调节模块的功能模块示意图。附图标号说明：10、冷水池；20、高炉；30、冷却塔；40、循环冷却水母管；50、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法，其特征在于，应用于高炉冷却壁循环冷却水系统中，所述高炉冷却壁循环冷却水系统包括高炉(20)、用于存储冷水的冷水池(10)、用于将所述冷水池(10)中存储的所述冷水泵入所述高炉(20)中进行换热的多个水泵(50)、用于对所述高炉(20)换热后的水进行冷却并返回给所述冷水池(10)的多个冷却塔(30)、依次设置于所述冷水池(10)、所述高炉(20)和所述冷却塔(30)之间用于循环导流的循环冷却水母管(40)、以及与所述多个冷却塔(30)对应设置用于对送至所述多个冷却塔(30)的水进行冷却的多个风机(60)，所述高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法包括步骤：获取高炉冷却壁换热总功率随循环冷却水母管的循环水流量和循环水入口温度变化的换热总功率分布；根据获取的所述换热总功率分布，确定合理可接受的高炉冷却壁换热总功率分布区间；在确定的所述高炉冷却壁换热总功率分布区间内，计算出所述水泵和所述风机在各工况组合下的组合总功耗；从计算出的所述组合总功耗中，寻找出所述组合总功耗最低时所述水泵和所述风机输出的最佳组合点；根据寻找出的所述最佳组合点，将所述水泵和所述风机的输出流量供给调节至所述最佳组合点。...

【技术特征摘要】
1.一种高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法，其特征在于，应用于高炉冷却壁循环冷却水系统中，所述高炉冷却壁循环冷却水系统包括高炉(20)、用于存储冷水的冷水池(10)、用于将所述冷水池(10)中存储的所述冷水泵入所述高炉(20)中进行换热的多个水泵(50)、用于对所述高炉(20)换热后的水进行冷却并返回给所述冷水池(10)的多个冷却塔(30)、依次设置于所述冷水池(10)、所述高炉(20)和所述冷却塔(30)之间用于循环导流的循环冷却水母管(40)、以及与所述多个冷却塔(30)对应设置用于对送至所述多个冷却塔(30)的水进行冷却的多个风机(60)，所述高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法包括步骤：获取高炉冷却壁换热总功率随循环冷却水母管的循环水流量和循环水入口温度变化的换热总功率分布；根据获取的所述换热总功率分布，确定合理可接受的高炉冷却壁换热总功率分布区间；在确定的所述高炉冷却壁换热总功率分布区间内，计算出所述水泵和所述风机在各工况组合下的组合总功耗；从计算出的所述组合总功耗中，寻找出所述组合总功耗最低时所述水泵和所述风机输出的最佳组合点；根据寻找出的所述最佳组合点，将所述水泵和所述风机的输出流量供给调节至所述最佳组合点。2.根据权利要求1所述的高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法，其特征在于，所述获取高炉冷却壁换热总功率随循环冷却水母管的循环水流量和循环水入口温度变化的换热总功率分布的步骤包括：获取各段所述循环冷却水母管中的所述循环水流量、所述循环水入口温度与所述高炉冷却壁换热总功率之间的关系；根据获取的各段所述循环冷却水母管中的所述循环水流量、所述循环水入口温度与所述高炉冷却壁换热总功率之间的关系，计算出各段所述循环冷却水母管中的所述高炉冷却壁换热总功率，进而得到所述换热总功率分布。3.根据权利要求2所述的高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法，其特征在于，所述各段所述循环冷却水母管中的所述高炉冷却壁换热总功率等于所述各段所述循环冷却水母管中的所述循环水流量、循环水出入口温差和循环水比热三者的乘积。4.根据权利要求1所述的高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法，其特征在于，所述各工况组合包括循环水流量工况和循环水出入口温差工况，所述水泵和所述风机在各工况组合下的组合总功耗为所述水泵和所述风机在所述循环水流量工况和所述循环水出入口温差工况这两个维度的工况组合下所述高炉冷却壁循环冷却水系统内所有水泵和所有风机的功耗的代数和。5.根据权利要求1所述的高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法，其特征在于，所述最佳组合点包括水泵的阀门开度、水泵的配套电机转速、水泵的启停状态、风机的配套电机转速和风机的叶片安放角度中的二者或多者的组合。6.根据权利要求1所述的高炉冷却壁循环冷却水系统的优化节能控制方法，其特征在于，所述根据寻找出的所述最佳组合点，将所述水泵和所述风机...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翮辉，陈龙强，聂雄杰，杨灿，
申请(专利权)人：长沙山水节能研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43