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一种准确获得干熄焦 碳烧损率的系统

阅读：476发布：2023-03-04

专利汇可以提供一种准确获得干熄焦碳烧损率的系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型一种准确获得干熄焦碳烧损率的系统，由干熄炉内的料位检测装置获得相邻两次信号接通的间隔时间T，并计算所述间隔时间T内的焦炭烧损量和所述间隔时间T内装入干熄炉的红焦装入量通过得到干熄焦的碳烧损率η。解决了目前国内大部分焦化厂通过统计方法计算碳烧损率精度不高、周期较长的不足，从而更加快捷、准确的获得碳烧损率，可以更有效地指挥生产。，下面是一种准确获得干熄焦碳烧损率的系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种准确获得干熄焦碳烧损率的系统，其特征在于，包括数据运算服务器、系统数据平台和显示和/或存储设备；所述数据运算服务器用于得到实时的干熄焦碳烧损率η；所述系统数据平台用于实时采集干熄焦生产过程数据，并传输给所述数据运算服务器。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统数据平台是干熄焦控制站DCS。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述系统数据平台还包括与所述干熄焦控制站DCS连接的干熄焦工程师站和/或干熄焦操作员站。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统数据平台包括PLC、气体成分检测仪、流量检测二次仪表之一，或其中至少二种方式的组合。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统数据平台通过通信网络与所述数据运算服务器连接；和/或所述系统数据平台通过控制电缆与干熄焦生产过程数据连接。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述通信网络是以太网或PROFIBUS；和/或所述控制电缆是KVVP电缆。
7.根据权利要求1至6之一所述的系统，其特征在于，所述数据运算服务器还包括将计算得到的G、和/或碳烧损率η、和/或相关中间计算数据输出的输出装置；
和/或所述输出装置是系统中的显示和/或存储设备，或数据运算服务器自带的显示器和/或打印机。

说明书全文

一种准确获得干熄焦 碳烧损率的系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及焦化行业焦炭生产过程中，一种准确获得干熄焦碳烧损率的系统。

背景技术

[0002] 焦炭是高炉的重要原燃料，其生产技术的先进程度、产品质量的优劣，直接影响到高炉的经济技术指标和生产操作。干熄焦是炼焦工艺中一个十分重要的环节，它在改善焦炭质量、回收利用能源以及保护环境等方面有着传统湿熄焦无法比拟的优势。近年来，在国家产业政策的要求下，国内干熄焦技术得到了空前发展。

[0003] 干熄焦是利用冷的惰性气体氮气N2在干熄炉中与赤热红焦换热从而冷却红焦的过程。吸收了红焦热量的惰性气体将热量传给干熄焦锅炉产生蒸汽，被冷却的惰性气体再被循环风机鼓入干熄炉中冷却红焦。所谓红焦是指温度在950℃-1050℃，刚从炭化室中推出的焦炭。从炭化室中推出的950℃-1050℃的红焦经过拦焦机的导焦栅落入运载车上的焦罐内，运载车由电机车牵引至干熄焦装置提升机井架底部，由提升机将焦罐提升至井架顶部，再平移到干熄炉炉顶，通过炉顶装入装置将红焦装入干熄炉。在干熄炉中，红焦与惰性气体直接进行热交换，冷却至250℃以下，冷却后的焦炭经排焦装置卸到胶带输送机上运出干熄焦系统。

[0004] 130℃的冷惰性气体由循环风机通过干熄炉炉底的供气装置鼓入炉内，与红焦炭进行热交换，出干熄炉的热惰性气体温度约为850℃左右。热惰性气体夹带大量的焦粉经一3
次除尘器进行沉降，气体含尘量降到6g/M 以下，进入干熄焦锅炉换热，在这里惰性气体温
3
度降至200℃以下，冷惰性气体由干熄焦锅炉出来，经二次除尘器，含尘量降到1g/M 以下，再进入副省煤气(热交换器)进一步换热至130℃以下，由循环风机送入干熄炉循环使用。

[0005] 在这个过程中，干熄炉、干熄焦锅炉以及将这二者连接的风道组成了干熄焦系统。

[0006] 上述的从炭化室中推出的950℃-1050℃的红焦经运焦、提升、装入干熄炉，在干熄炉中，红焦与惰性气体直接进行热交换，冷却至250℃以下，冷却后的焦炭经排焦装置卸到胶带输送机上运出干熄焦系统的过程，称为干熄焦过程或干熄焦生产，或干熄焦生产过程。该过程中产生的数据称为“干熄焦生产过程数据”。干熄焦锅炉产生的蒸气或并入蒸汽管网或送去发电。

[0007] 通常由于干熄焦系统的密封不可能达到非常严密，会漏入空气，而空气中的氧气(O2)与焦炭(主要成分是可燃的碳)和水蒸汽在高温下易发生反应分别产生可燃气体一氧化碳(CO)和氢气(H2)，对系统会带来安全隐患，因此需要在干熄炉内导入少量的空气将这些可燃气体氧化消耗。为了保持干熄焦系统中气体稳定流动，在导入空气的同时必须外排部分烟气，保持一定的循环气体量，因此排烟部分包括原来循环的惰性气体、通入的少量空气以及氧气与焦炭和水蒸汽的反应产物(CO，CO2，H2)。进入和排出干熄炉的气体如图1所示。

[0008] 干熄焦装置的主要设备包括：电机车、焦罐子及运载车、提升机、装料装置、排焦装置、干熄炉、鼓风装置、循环风机、干熄炉锅炉、一次除尘器、二次除尘器、二次换热器等。

[0009] 碳烧损率是评价干熄焦装置运行的重要指标，它与焦炭产量有直接关系。干熄焦碳烧损率控制的好坏，直接影响到焦化厂的收益。

[0010] 目前，国内大部分焦化厂对干熄焦碳烧损率的计算都是采用统计的方法得到，通过盘点一段时间内(比如一个月)干熄炉焦炭装入量、排焦量和焦粉产量，通过公式1计算得出。

[0011] 公式1

[0012] 然而，此方法存在着诸多不足之处，比如，公式中“干熄炉焦炭装入量”参数是通过对焦炉炭化室的装煤量的经验和粗略计算估计出来的，无从谈论精度；“干熄炉排焦量”通常是通过皮带秤(其原理是应变片感应)得到，但是由于在排焦过程中焦炭温度较高(至少几百度)，此时皮带秤上用于测量重量的应变片的测量不准确，因此数据精度也不高，“焦粉产量”是通过较长时间统计获得，因此统计周期较长，误差较大。上述各量的统计误差最终导致此方法计算得出的碳烧损率，对干熄焦的生产操作不具备指导意义。实用新型内容

[0013] 本实用新型提供了一种准确获得干熄焦碳烧损率的系统，解决了目前国内大部分焦化厂通过统计方法计算碳烧损率精度不高、周期较长的不足，从而更加快捷、准确的获得碳烧损率，可以更有效地指挥生产。

[0014] 一种准确获得干熄焦碳烧损率的系统，包括数据运算服务器、系统数据平台和显示和/或存储设备；所述数据运算服务器用于得到实时的干熄焦碳烧损率η；所述系统数据平台用于实时采集干熄焦生产过程数据，并传输给所述数据运算服务器。

[0015] 所述系统数据平台是干熄焦控制站DCS；

[0016] 所述生产过程数据包括料位检测装置发出的、用以判断信号是否接通的直接或间接数据，以及相邻两次信号接通的时间或其间隔时间T，在所述间隔时间T内的红焦装入量的数据，由干熄焦提升装置发出的每个升降过程用于计算焦罐中焦炭重量G即向干熄炉内加入的红焦装入量Q红焦装入量的电气运行参数、干熄焦系统运行过程的工艺参数中的至少一个。

[0017] 所述系统数据平台还包括与所述干熄焦控制站DCS连接的干熄焦工程师站和/或干熄焦操作员站。

[0018] 所述系统数据平台包括PLC、气体成分检测仪、流量检测二次仪表之一，或其中至少二种方式的组合。

[0019] 所述系统数据平台通过通信网络与所述数据运算服务器连接；和/或所述系统数据平台通过控制电缆与干熄焦生产过程数据连接。

[0020] 所述通信网络是以太网或PROFIBUS；和/或所述控制电缆是KVVP电缆。

[0021] 所述数据运算服务器还包括将计算得到的G、和/或碳烧损率η、和/或相关中间计算数据输出的输出装置；

[0022] 所述输出装置是系统中的显示和/或存储设备，或数据运算服务器自带的显示器和/或打印机。

[0023] 所述数据运算服务器包括用于计算相邻两次信号接通确定的间隔时间T的周期计算模块和计算碳烧损率的碳烧损率模块，所述周期计算模块将间隔时间T传输给碳烧损率模块，并由碳烧损率模块计算出碳烧损率η。

[0024] 所述碳烧损率模块包括用于计算间隔时间T内红焦装入量的装入量计算模块，用于计算焦炭烧损量Q焦炭烧损量并将其在间隔时间T内累加得到间隔时间内的焦炭烧损量的焦炭烧损量计算模块，以及用于计算碳烧损率的碳烧损率计算模
块；所述周期计算模块将间隔时间T分别传输给装入量计算模块、焦炭烧损量计算模块和碳烧损率计算模块，所述装入量计算模块和焦炭烧损量计算模块分别将计算得到的间隔时间T内的红焦装入量和焦炭烧损量传输给碳烧损率计算模块，所述
碳烧损率计算模块计算得到干熄焦的碳烧损率η。

[0025] 一种料位检测装置，用于上述的准确获得干熄焦碳烧损率的系统。

[0026] 本实用新型的技术效果：

[0027] 本实用新型一种准确获得干熄焦碳烧损率的系统，利用电子设备获取干熄焦生产过程数据，得到实时的、精确的干熄焦碳烧损率，从而解决了目前国内大部分焦化厂通过统计方法计算碳烧损率精度不高、周期较长的不足，从而更加快捷、准确的获得碳烧损率，可以更有效地指挥生产。

[0028] 本实用新型进一步的方案的系统数据平台采用干熄焦控制站DCS，便于对生产过程数据的采集、监控和管理。

[0029] 本实用新型进一步的方案在上述的干熄焦控制站DCS基础上又连接了干熄焦工程师站和/或干熄焦操作员站，便于对生产过程数据的随时提取、远程监控以及数据互传和共享。

[0030] 本实用新型进一步的方案提供了多种系统数据平台的可选方案，可以根据具体情况选择合适的硬件设备采集生产过程数据。

[0031] 本实用新型进一步的方案便于远程采集数据进行计算，和/或将计算结果远程发送给数据运算服务器，使得远离工作现场的数据运算服务器也可以及时得到生产过程数据，从而提供实时的计算结果。

[0032] 本实用新型进一步的方案提供了当前优选的通信网络和/或控制电缆，便于快速将上述方案进行实施。

[0033] 本实用新型进一步的方案的数据运算服务器可以自身带有输出装置，便于使用和维护。

[0034] 本实用新型进一步的方案的数据运算服务器包括周期计算模块和碳烧损率模块，提供了实施本实用新型的具体硬件模块。

[0035] 本实用新型进一步的方案提供了实施本实用新型的更细化的具体硬件模块。

[0036] 本实用新型进一步的方案提供了一种用于上述的准确获得干熄焦碳烧损率的系统的料位检测装置，因此具有上述各技术方案的技术效果。附图说明

[0037] 图1是进出干熄炉的气体示意图

[0038] 图2a是零点时刻的干熄炉示意图。

[0039] 图2b是加入红焦之后，t(t＜T)时刻的干熄炉示意图。

[0040] 图2c是T时刻的干熄炉示意图。

[0041] 图3a是本实用新型一个实施例的准确获得干熄焦碳烧损率的系统的示意图。

[0042] 图3b是本实用新型一个实施例的准确获得干熄焦碳烧损率的系统的示意图。

[0043] 图4a是本实用新型一个实施例的数据运算服务器的示意图。

[0044] 图4b是本实用新型一个实施例的数据运算服务器的示意图。

[0045] 图5是本实用新型一个实施例的周期计算模块的示意图。

[0046] 图6是本实用新型一个实施例的装入量计算模块的示意图。

[0047] 图7是本实用新型一个实施例的焦炭烧损量计算模块的示意图。

[0048] 图8是本实用新型一个实施例的碳烧损率计算模块的示意图。

[0049] 附图标记如下：

[0050] 11-干熄炉，12-γ射线料位计的放射源，13-γ射线料位计的探测器，14-焦炭，15-γ射线。

具体实施方式

[0051] 以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。

[0052] 本实用新型的准确获得干熄焦碳烧损率的方法，由现有的焦化行业焦炭生产过程中通常都会用到的料位检测装置获得相邻两次信号接通的间隔时间T，并计算所述间隔时间T内的焦炭烧损量和所述间隔时间T内装入干熄炉的红焦装入量
通过公式得到干熄焦的碳烧损率η，料位检测装置的接收器
接收到持续发出信号的信号发生器发出的信号时代表所述的信号接通，所述间隔时间T是所述料位检测装置的接收器在相邻两次信号接通时的时间间隔，Q焦炭烧损量1是单位时间的焦炭烧损量，也可以是实时的或瞬时的焦炭烧损量。所述料位检测装置的接收器接收到持续发出信号的信号发生器发出的信号时代表信号接通。所述的相邻两次信号接通即料位检测装置的接收器在第一次信号接通后记为时间零点(t＝0)，在第二次信号接通后记为时间T(t＝T)，则这相邻两次的信号接通之间的间隔时间为T-0＝T，即间隔时间也为T，当然若第一次信号接通后时间记为t1，第二次信号接通后时间记为t2，则其间隔时间T＝t2-t1。
所述的料位检测装置可以是γ射线料位计，也可以是电容式料位计或雷达料位计等其它干熄炉内料位检测装置。以下以常用的安装在干熄炉内的γ射线料位计为例对料位检测装置获得干熄焦碳烧损率的方法进行说明。但是本领域技术人员应当了解，该方法同样适用于使用其它各种料位检测装置测量、计算得到干熄焦碳烧损率，因此本实用新型不应限于料位检测装置的具体形式。所述γ射线料位计如图2a至2c所示，包括(1)放出γ射
线的放射源12；(2)接受射线并转换成电信号的探测器13(即上述的料位检测装置的接收器)；(3)将电信号转换成标准信号输出的信号转换器；以及(4)显示或记录料位标准信号的显示记录仪。将γ射线料位计的放射源12安装在干熄炉11内某个高度并沿水平方向
持续发出γ射线15(在图2a至2c中的方向是沿水平方向自左至右)，而探测器13安装在
能够接收放射源12沿水平方向发出的γ射线15的位置，即在放射源12和探测器13之间
无阻碍的情况下，探测器13能够接收到放射源12发出的γ射线15，如图2a所示。在工
作状态下，如图2b所示，当干熄炉11中焦炭14的料位超过放射源12的高度时，焦炭14阻挡住放射源12发出的γ射线15，使探测器13接收不到γ射线15信号。随着干熄炉11
中连续的排焦过程使干熄炉11中焦炭14的高度逐渐下降，当探测器13由上述被阻断的状态到刚刚接收到放射源12发出的γ射线15即所述的信号接通时，则代表干熄炉11中焦
炭14的料位刚好低于放射源12的位置，将此时的时间记为时间零点(当然也可以记作时间t1)，并开始计时，同时开始计算该时间零点(或时间t1)之后加入到干熄炉11中的红焦装入量以及焦炭烧损量。由于装焦操作是间断操作(根据焦炉的操作时间而定，比如间隔
10～15分钟装焦一次，每次装焦量大约为20～30t，甚至更多，也可以改变间隔和每次的装焦量)，而排焦操作是连续进行的，所以当刚装入一罐红焦，可以在一段时间内使焦炭14能够挡住γ射线15。排焦过程使焦炭14高度逐渐降低，当焦炭14的高度再次刚刚低于放射源12的高度时，探测器13再次接收到γ射线15的信号，即再次信号接通，记录此时的时间T(或记作时间t2)，此时的时间也就是相对于时间零点的间隔时间T(或间隔时间T＝t2-t1)，此过程也即是得到了相邻两次信号接通确定的间隔时间T。在此过程中，同时获得在间隔时间T内向干熄炉11内装入的红焦装入量和焦炭烧损量
就可以由公式得到干熄焦的碳烧损率η。使用其它类型的料位检测装置
也可以类似地获得间隔时间T以及该间隔时间T内的红焦装入量和焦炭烧损量

[0053] 用于本实用新型所述的准确获得干熄焦碳烧损率的系统以获得干熄焦碳烧损率的一种料位检测装置也应在本实用新型的保护范围之中。

[0054] 上述的Q焦炭烧损量1可以是由图1中的排烟部分的成分计算得到的焦炭烧损量，根据理论计算，单位为t/h(吨/小时)，其中：Q空气是干熄炉导入的空气流量(单位m3/h)，根据量纲可以看出这个量是单位时间的量，当然也可以是实时的或瞬时的空气流量；ΦCO是干熄焦系统循环气体中的CO浓度；是干熄焦系统循环气体中的CO2浓度；是干熄焦系统循环气体中的O2浓度。

[0055] 通常由于干熄焦系统的密封不可能达到非常严密，会漏入空气，而空气中的氧气(O2)与焦炭(主要成分是可燃的碳)和水蒸汽在高温下易发生反应分别产生可燃气体一氧化碳(CO)和氢气(H2)，对系统会带来安全隐患，因此需要在干熄炉内导入少量的空气将这些可燃气体氧化消耗。而由于导入空气中的氧气在消耗掉可燃气体一氧化碳(CO)和氢气(H2)的同时，必然会烧损掉一些焦炭，这即是造成碳烧损的原因。因此可以通过气体中各种成分和成分的变化得知焦炭的烧损量。导入的空气进入干熄炉后即成为循环气体中的一部分。为了保持干熄焦系统中气体稳定流动，在导入空气的同时必须外排部分烟气，保持一定的循环气体量，如图1所示，因此排烟部分包括原来循环的惰性气体、通入的少量空气以及氧气与焦炭和水蒸汽的反应产物(CO，CO2，H2)。可以在外排的烟气必经的管道处或开口处设置气体成分分析仪以主要检测氧气、一氧化碳、二氧化碳和氢气及其各自的浓度。优选地，气体成分分析仪设置在循环风机出口处，用来检测循环气体成分。

[0056] 以下对计算Q焦炭烧损量1的上述公式进行说明。焦炭烧损的过程即为参与反应的碳元素被所导入空气中的氧元素所“带走”的过程。相应的碳烧损率则可理解为固态的“碳”转化为气态的“碳”的速率。因为系统中氧元素含量基本保持不变，可根据氧的物料平衡建立气体成分测算干熄焦烧损率的数学模型，假设为导入干熄焦系统的氧＝导出干熄焦系统的氧，则数学表达式为：

[0057]

[0058] 其中，21％为氧气在空气中的百分比浓度，可以根据实际情况而定。因焦炭中的氢含量极少，对水的浓度忽略不计，上式可简化为：

[0059]

[0060] 公式变换后，

[0061] 其中，ΦCO是干熄焦系统循环气体中的CO浓度；是干熄焦系统循环气体中的CO2浓度；是干熄焦系统循环气体中的O2浓度。

[0062] 又因被氧所“带走”的碳即为系统中所烧损的焦炭，因此：

[0063]

[0064] 其中：碳的摩尔克数为12克/摩尔；气体摩尔体积为22.4升/摩尔；代入上式后得到由排烟部分的成分计算得到的焦炭烧损量Q焦炭烧损量1为：

[0065]

[0066] 其中，分母中的1000是将焦炭烧损量单位转换为吨/小时。

[0067] 对于上述的焦炭烧损量，在较长的检测时间范围进行测量，其精度可以满足工程要求，但如果是实时测量，或焦炭生产过程对焦炭烧损量的要求较高，则需
要对焦炭烧损量Q焦炭烧损量1增加校正项，使其更精确。则此时计算干熄焦的碳烧损
率的公式变为其中，即
是间隔时间T内干熄炉内更为精确的焦炭烧损
量；是校正项。由于生产方面的因素，干熄焦系统循环气体的用量需要经常调
整，由此造成对焦炭的烧损速度、烧损量的多少都会有影响，对应干熄焦系统循环气体的成分也会发生变化，因此可以通过循环气体及其成分变化计算得到焦炭烧损量的校正项Q焦炭烧损量2。单位为t/h(吨/小时)，其
3
中，Q循环气体是干熄焦系统循环气体流量(单位m/h)；ΔΦCO是干熄焦系统循环气体中CO浓度变化量；是干熄焦系统循环气体中CO2浓度变化量。计算校正项Q焦炭烧损量2的依据是干熄焦系统循环气体用量及其成分变化对焦炭烧损量的影响。循环气体及其成分变化造成的焦炭烧损量Q焦炭烧损量2为：单位kg/h(千克/
小时)。

[0068] 其中：ΔΦCO是干熄焦系统循环气体中CO浓度变化量；是干熄焦系统循环气体中CO2浓度变化量。碳的摩尔克数为12；气体摩尔体积为22.4。进行单位换算，则

[0069] 单位t/h(吨/小时)。

[0070] 其中，分母中的1000是将碳烧损单位由千克/小时转换为吨/小时。

[0071] 在焦炭烧损量Q焦炭烧损量中包含了排烟部分的成分计算得到的Q焦炭烧损量1和校正项——此处是由循环气体及其成分变化计算得到的焦炭烧损量的Q焦炭烧损量2。在此基础上，优选地，可以通过上述描述通过料位检测装置得到间隔时间T内的校正项从而获得更加精确的焦炭烧损量当然，校正项Q焦炭烧损量2也可以通过其它方法得
到，而不必需用上述的通过料位检测装置的方法获得，比如可以通过气体成分分析仪按一定间隔时间T采集和分析气体成分及其含量，并代入上述计算Q焦炭烧损量2的公式即可得到，或者在Q焦炭烧损量1基础上乘以由经验或理论得到的修正系数K作为校正项，即Q焦炭烧损量＝Q焦炭烧损量1+Q焦炭烧损量2Q焦炭烧损量1+KQ焦炭烧损量1＝(1+K)Q焦炭烧损量1。那么，没有校正项的情况即K＝
0的情况。

[0072] 上述的红焦装入量可以通过干熄焦提升装置(比如指焦罐提升机)的上升过程和下降过程分别计算得到容纳焦炭的焦罐在上升阶段的重量G1和下降阶段的重量G2，并由二者的差值G1-G2得到焦炭的重量G，即G＝G1-G2，所述G即为一次升降过程向干熄炉内加入的红焦装入量Q红焦装入量。对间隔时间T内的多次红焦装入量求和即

[0073] 在所述的干熄焦提升装置的上升过程和下降过程均是匀速直线运动的情况下，所述焦罐在上升阶段的重量焦罐在下降阶段的重量则焦炭的重量为其中F为焦罐负载受到拉动焦罐的拉索的拉力，μ和μ′
分别为上升阶段和下降阶段焦罐与拉索的滑动摩擦系数。

[0074] 在通过变频器能直接得到电机上升阶段输出转矩T1和下降阶段输出转矩T2的情况下，G1＝4T1·i/[d·(1+μ)]，G2＝4T2·i/[d·(1-μ′)]，则G＝G1-G2＝4T1·i/
[d·(1+μ)]-4T2·i/[d·(1-μ′)]，其中，d是拉索(比如钢丝绳)卷筒的直径，i是机
械传动机构(比如齿轮减速器)的传动比。

[0075] 其中，可以通过下式计算上升阶段焦罐与拉索的滑动摩擦系数μ和下降阶段焦罐与拉索的滑动摩擦系数μ’。其中ΔG1是两次上升阶段的焦罐重量的变化量，ΔT1是电机两次上升阶段的输出转矩的变化量；ΔG2是两次下降阶段的焦罐重量的变化量，ΔT2是电机两次下降阶段的输出转矩的变化量。

[0076] 在通过变频器能直接得到电机上升阶段的有功功率PW和下降阶段的有功功率 PW’的情况下，则
其中，d是钢丝绳卷筒的直径，i是机械传动
机构(比如齿轮减速器)的传动比，η是电机的机械效率，n是上升阶段电机的转速，n’是下降阶段电机的转速。

[0077] 其中，可以通过下式计算上升阶段焦罐与拉索的滑动摩擦系数μ和下降阶段焦罐与拉索的滑动摩擦系数μ’。其中，ΔG1是两次上升阶段的焦罐重量的变化量，ΔPW是电机两次上升阶段的有用功率的变化量；ΔG2是两次下降阶段的焦罐重量的变化量，ΔPW’是电机两次下降阶段的有用功率的变化量。

[0078] 在能够通过数据采集装置，比如下述的干熄焦控制站DCS或干熄焦工程师站、操作员站，能够得到上升阶段和下降阶段的电机电枢线的电压、电流、以及电机电枢电路的功率因素角的情况下，则G=G1-G2 其中，d是拉索(比如钢丝绳)
卷筒的直径，i是机械传动机构(比如齿轮减速器)的传动比，η是电机的机械效率，n和n’分别是上升阶段和下降阶段电机的转速，UL和UL’分别是上升阶段和下降阶段电机电枢线的电压，IL和IL’分别是上升阶段和下降阶段电机电枢线的电流，φ和φ′分别是上升阶段和下降阶段电机电枢电路的功率因素角。

[0079] 其中，可以通过下式计算上升阶段焦罐与拉索的滑动摩擦系数μ和下降阶段焦罐与拉索的滑动摩擦系数μ’。
ΔG1是两次上升阶段的焦罐重量的变化量，
Δ(UL·IL·cosφ)是两次上升阶段UL·IL·cosφ的变化量；ΔG2是两次下降阶段的焦罐
重量的变化量，Δ(UL’·IL’·cosφ’)是两次下降阶段UL’·IL’·cosφ’的变化量。

[0080] 所述方法也可以是准确获得干熄焦碳烧损率的实时方法，即实时获取和通过公式得到实时的干熄焦的碳烧损率η。

[0081] 一种干熄焦的碳烧损率实时计算系统，如图3a所示，包括数据运算服务器、系统数据平台和显示和/或存储设备(在图3a中，所述数据运算服务器和显示和/或存储设备是用一台工控机实现的，当然也可以分别用独立的硬件实现)。所述数据运算服务器通过上述的准确获得干熄焦碳烧损率的方法实时计算得到干熄焦碳烧损率η；所述系统数据平台用于实时采集干熄焦生产过程数据(有时还需进行处理)，并传输给所述数据运算服务器。所述“干熄焦生产过程”也可称为“干熄焦过程”或“干熄焦生产”，该过程中产生的数据称为“干熄焦生产过程数据”。“干熄焦提升装置数据”是“干熄焦生产过程数据”中的一部分。

[0082] 所述生产过程数据可以包括料位检测装置发出的、用以判断信号是否接通的直接或间接数据，还可能包含相邻两次信号接通的时间(比如上述t1和t2)或其间隔时间T，还可能包含在所述间隔时间T内的红焦装入量的数据，还可能包含由干熄焦提升装置发出的每个升降过程用于计算焦罐中焦炭重量G即向干熄炉内加入的红焦装入量Q红焦装入量的数据，比如机械传动机构(比如是齿轮减速器)的传动比i、电机上升阶段的有功功率PW和下降阶段的有功功率PW’、电机的机械效率η、上升阶段电机的转速n、下降阶段电机的转速n’、或者上升阶段和下降阶段的电机电枢线的电压、电流、以及电机电枢电路的功率因素角等，还可能包含干熄焦系统运行过程的工艺参数(比如温度、压力、流量)和干熄焦设备状态等。

[0083] 优选地，所述系统数据平台可以是干熄焦控制站DCS。在这种情况下，所述系统数据平台还可以包括与所述干熄焦控制站DCS连接的干熄焦工程师站和/或干熄焦操作员站，如图3b所示，用于实时显示和/或存储系统数据平台采集的干熄焦生产过程数据，所述的干熄焦工程师站和/或干熄焦操作员站可以是工控机，并可以与数据运算服务器连接并实现生产过程数据的互传和共享。在一个PLC的工厂自动化控制系统中，干熄焦工程师站一般用于所有控制系统硬件的配置和软件程序的编制和运行；而干熄焦操作员站则用于工厂调度控制室各种工艺生产段的监控和基本操作运行。例如手动修改具体生产参数等等。
当然在简单的情况下也可以不用干熄焦工程师站和/或干熄焦操作员站。

[0084] 所述系统数据平台还可以包括其它数据采集装置，如PLC，气体成分检测仪、流量检测二次仪表等，也可以是上述几种方式的组合，比如由DCS与流量检测二次仪表等相连作为一个生产数据采集装置。因此，数据采集装置的各种形式，以及数据采集装置与现有技术的各种组合均应在本实用新型的保护范围之中。

[0085] 所述系统数据平台可以与所述数据运算服务器直接连接，也可以通过通信网络与所述数据运算服务器连接。所述系统数据平台可以与生产过程数据直接连接，也可以通过控制电缆与干熄焦生产过程数据连接。

[0086] 所述通信网络可以是以太网或PROFIBUS，当然也可以是其它网络，比如无线网络；所述控制电缆可以是KVVP电缆，也可以是其它能连接并顺利传送数据的电缆。

[0087] 所述数据运算服务器还可以包括将计算得到的焦炭重量G、和/或碳烧损率η、和/或相关中间计算数据输出的输出装置。所述输出装置可以是系统中的显示和/或存储设备，也可以是数据运算服务器自带的显示器和/或打印机，将结果实时的显示给用户，也可以通过Excel文件形式予以归档。当然也可以通过网络和网络另一端的接收器(比如手机等)来获得想要的数据，这时，数据运算服务器的输出装置就通过网络将数据发送到接收器。

[0088] 如图4a所示，所述数据运算服务器可以包括用于计算相邻两次信号接通确定的间隔时间T的周期计算模块和计算碳烧损率的碳烧损率模块，所述周期计算模块将间隔时间T传输给碳烧损率模块，并由碳烧损率模块计算出碳烧损率η。所述周期计算模块可以是计时器。所述碳烧损率模块可以是PLC。

[0089] 在上述情况下，所述碳烧损率模块可以包括用于计算间隔时间T内红焦装入量的装入量计算模块(比如加法器)，用于计算焦炭烧损量Q焦炭烧损量并将其在间隔时间T内累加得到间隔时间内的焦炭烧损量的焦炭烧损量计算模块(比如
PLC)，以及用于计算碳烧损率的碳烧损率计算模块(比如PLC)，如图4b所示。所述周期计算模块将间隔时间T分别传输给装入量计算模块、焦炭烧损量计算模块和碳烧损率计算模块，所述装入量计算模块和焦炭烧损量计算模块分别将计算得到的间隔时间T内的红焦装入量和焦炭烧损量传输给碳烧损率计算模块，所述碳烧损率计算模
块计算得到干熄焦的碳烧损率η。

[0090] 上述的准确获得干熄焦碳烧损率的系统的使用方法，可以包括如下步骤(可参照图2a至2c和图4b)：

[0091] 1)在料位检测装置的接收器由未接收到信号到刚刚接收到信号的瞬时，激活上述的准确获得干熄焦碳烧损率的系统使其进入运行状态，并触发周期计算模块开始计时，记为时间零点(或时间t1)；并触发焦炭烧损量计算模块和装入量计算模块启动；

[0092] 2)焦炭烧损量计算模块通过气体成分分析仪检测排烟部分的成分和/或其成分变化，通过上述计算焦炭烧损量的方法对Q焦炭烧损量1或Q焦炭烧损量进行累加，即计算或每次通过干熄焦提升装置加入一
次红焦，装入量计算模块都根据上述通过干熄焦提升装置计算红焦装入量的方法对Q红焦装入量进行累加(当然也可以是其它计算红焦装入量的方法，比如轨道衡法、皮带秤法等)；

[0093] 3)在料位检测装置的接收器由再一次的未接收到信号到再一次刚刚接收到信号的瞬时，所述周期计算模块记录该时刻为间隔时间T(或时间t2)，并将该间隔时间T传输到所述焦炭烧损量计算模块和装入量计算模块，作为该两模块的停止计算时间点；所述周期计算模块、焦炭烧损量计算模块和装入量计算模块分别将间隔时间T、以及Q焦炭烧损量1或Q焦炭烧损量和Q红焦装入量在间隔时间T内的累加值或等数据和/或中间数据传输到碳烧损率计算模块，并计算出该间隔时间T内的碳烧损率。

[0094] 上述使用方法，还可以包括步骤4)：以所述时刻T作为新的时间零点继续计时，并重复上述步骤2)和步骤3)。

[0095] 上述使用方法，还可以包括步骤5)：将各模块采集的数据和/或计算数据和/或中间数据等显示和/或存储在所述显示和/或存储设备上。

[0096] 图4b中的各模块的结构示意图如图5至图8所示。

[0097] 所述周期计算模块如图5所示，它是整个所述的准确获得干熄焦碳烧损率的系统的逻辑控制功能块，可以是PLC或计时器或定时器等硬件和/或电路。它由模块输入、输出参数和运算模块构成，通过对“系统启动”输入参数的赋值，比如可以是二进制的“1”和“0”，也可以是文字的“是”或“否”，还可以是逻辑运算符的“Yes”或“No”等等，来激活所述准确获得干熄焦碳烧损率的系统进入运行状态，同时，该模型从系统数据平台获取“γ射线到来信号”数据信息，通过运算模块与“γ射线到来次数设定”参数设定值进行比较，结果通过参数“开始计算”与“碳烧损率更新”输出，向装入量计算模块、焦炭烧损量计算模块、碳烧损率计算模块发送消息，触发装入量计算模块、焦炭烧损量计算模块、碳烧损率计算模块开始执行。当该模块出现故障或计算错误时，可以通过置位模块的“运算模块复位”参数位，使本模块恢复到初始状态。

[0098] 所述装入量计算模块如图6所示，可以是加法器或PLC等硬件和/或电路。当接收到周期计算模块发送来的消息“开始计算”参数后，比如可以是二进制的“1”和“0”，也可以是文字的“是”或“否”，还可以是逻辑运算符的“Yes”或“No”等等。运算模块开始执行，模型从系统数据平台获取输入参数“干熄炉装焦信号”、“焦罐上升信号”、“焦罐下降信号”、“焦罐提升速度”、“焦罐提升电机电压”、“焦罐提升电机电流”、“焦罐提升电机功率”、“焦罐提升电机转矩”等相关数据信息，经运算模块运算后，将运算结果通过输出参数“红焦装入量”输出到碳烧损率计算模块。当该模块出现故障或计算错误时，可以通过置位模块的“运算模块复位”参数位，使本模块恢复到初始状态。

[0099] 所述焦炭烧损量计算模块如图7所示，可以是加法器或PLC等。当接收到周期计算模块发送来的消息“开始计算”参数后，比如可以是二进制的“1”和“0”，也可以是文字的“是”或“否”，还可以是逻辑运算符的“Yes”或“No”等等。开始执行运算模块，并从系统数据平台获取输入参数“干熄炉导入空气流量”、“循环气体流量”、“循环气体CO2浓度”、“循环气体CO浓度”、“循环气体O2浓度”等相关数据信息，经运算模块运算后，将运算结果通过输出参数“焦炭烧损量”、“循环气体CO2浓度变化量”、“循环气体CO浓度变化量”输出到碳烧损率计算模块。当该模块出现故障或计算错误时，可以通过置位模块的“运算模块复位”参数位，使本模块恢复到初始状态。

[0100] 所述焦炭烧损量计算模块根据模型的输入信息，通过如下公式1～3运算得出“焦炭烧损量”并输出给碳烧损率计算模块。

[0101] 公式1

[0102] 公式2

[0103] Q焦炭烧损量＝Q焦炭烧损量1+Q焦炭烧损量2 t/h 公式3

[0104] 所述碳烧损率计算模块如图8所示，可以是PLC等。当该模块接收到周期计算模块发送来的消息“开始计算”参数后，比如可以是二进制的“1”和“0”，也可以是文字的“是”或“否”，还可以是逻辑运算符的“Yes”或“No”等等，该模块便开始接收装入量计算模块和焦炭烧损量计算模块发送过来的数据“红焦装入量”和“焦炭烧损量”，当接收到周期计算模块发送来的消息“碳烧损率更新”参数后，模型计算更新输出参数“碳烧损率”数值，并可以通过显示装置实时的显示给用户。

[0105] 所述碳烧损率计算模块中“碳烧损率”的计算如公式4或公式5所示。

[0106] 公式4

[0107] 公式5

[0108] 应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面的理解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型专利的保护范围当中。

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一种准确获得干熄焦碳烧损率的系统

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