基于工艺核算模型的煤气计量仪表在线校准技术
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完成单位:日照钢铁控股集团有限公司
登记编号:CAPE-CXCG-2024-J-2-757
登记年份:2024
发布时间:2024-07-17
王 旭、原 辉、范来良、郑德亮、韩东序、孙运涛、张 进、梁 森
钢铁企业的高炉、转炉煤气属高炉及转炉冶炼的副产物,产生量非常巨大,如吨铁冶炼产出高炉煤气约1600Nm3/t,吨钢冶炼产出转炉煤气约140Nm3/t,大量的煤气为热风炉、加热炉等设备提供热量及燃气发电机组进行发电,经济效益极为可观。但计量这些煤气却存在较大困难,也是行业内重点难题之一。煤气计量仪表受管道压力低、管径大、安装直管不足、煤气含湿(高炉煤气和转炉煤气中湿度影响均在7%以上)、煤气成分复杂等因素的影响,导致:1)计量存在较大差异,无法精准测量碳排放;2)产销不平衡,产生端、消耗端争议不断;3)碳排放、降本、节能等指标不能准确分配及考核。
基于以上原因,开发一套可信、全厂关联的高炉、转炉煤气在线校准系统显得尤为必要。研发团队经过1年多的研发,从现状分析、模型搭建(使用基于煤气管网连续性方程、煤气管网动量守恒方程、煤气湍流控制方程、煤气管道湿度补偿方程及煤气管道淤积算法,修正公司已安装的煤气流量计的直管段不足、含湿、管道淤积及小流量导致煤气计量不准;融入工艺参数及工艺核算,在线精准分析计量产、耗端煤气情况建立冶金物理化学反应法模型、物料平衡法模型(碳平衡法、氮平衡法等)、投入产出法模型、热平衡模型法和回归标定法模型(各模型即可彼此独立运行进行输出,又可相互校准和改进),将公司相关设备运行参数引入模型,综合分析、验证煤气计量仪表的计量准确性;当信号采集中断或不及时,可通过系统模型计算输出(如碳平衡模型),以保证煤气计量数据的精准、可靠。)、系统开发等方面进行攻关,解决高炉、转炉煤气系统产生端、消耗端煤气流量的计量不准的问题;支撑煤气消耗由粗放型向精细化管理转型,使煤气系统达到精准调度水平。充分利用煤气资源节能降耗的同时,稳定且减小产消差产消自适应平衡,减少煤气浪费,提升富余煤气发电量,提升炉窑效益,减少人员工作量。助力国家尽早实现碳达峰、碳中和目标。
该项目年降本150万元以上,已申请国家专利9项(全部在公示阶段),《助力国家“双碳”达标-公司煤气计量仪表在线校准》2022年荣获-山东省设备管理创新成果二等奖,国家级刊物发表《浅谈高炉煤气发生量工艺核算方法及应用》论文,《能源计量仪表准确性验证方法研究及应用》荣获日照市第十名届优秀科技论文三等奖》,2022年12月28日,山东省自动化学会鉴定委员会一致同意,该项目通过科技成果鉴定,项目整体达到了国内先进水平。