成果簡(jiǎn)介：

銅轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)判斷系統(tǒng)通過多光譜紅外測(cè)溫技術(shù)，對(duì)轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)熔體溫度場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，防止受人工經(jīng)驗(yàn)判斷失誤造成“噴爐”事故發(fā)生，指導(dǎo)根據(jù)爐溫變化適時(shí)加入冷料維持熱平衡，充分利用吹煉反應(yīng)熱能并提高轉(zhuǎn)爐壽命。通過光學(xué)遙測(cè)裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)爐內(nèi)煙氣成分PbO/PbS特征值，建立“銅轉(zhuǎn)爐吹煉造渣期數(shù)學(xué)模型”;通過紫外光源發(fā)送、接收裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)出口煙氣SO2濃度，建立“銅轉(zhuǎn)爐吹煉造銅期數(shù)學(xué)模型”，通過其變化梯度和趨勢(shì)，準(zhǔn)確判斷造渣期和造銅期終點(diǎn)時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線控制，從而減少人為判斷不確定因素造成生產(chǎn)過程中出現(xiàn)“過吹”或“欠吹”等不利的影響。通過粗銅、溶劑、冷料、送風(fēng)量等理論技術(shù)參數(shù)，優(yōu)化吹煉過程，達(dá)到銅轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝自動(dòng)檢測(cè)與智能控制。在國內(nèi)首次將多光譜技術(shù)應(yīng)用于銅吹煉轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)判斷，產(chǎn)品的成功研發(fā)及應(yīng)用，對(duì)銅冶煉、有色金屬領(lǐng)域的行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，以及提升企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，具有重要意義和作用。

該產(chǎn)品攻克的關(guān)鍵技術(shù)如下：

1)基于非接觸多光譜紅外測(cè)溫技術(shù)，把熔體溫度場(chǎng)與視頻圖像相疊加，直接獲得熔體溫度分布位置和細(xì)節(jié)。

2)基于非接觸輻射光譜檢測(cè)法，利用光學(xué)遙測(cè)裝置獲取熔體中PbS/PbO發(fā)射光譜，分析出PbS/PbO特征值，通過“銅轉(zhuǎn)爐吹煉造渣期數(shù)學(xué)模型”，獲得PbS/PbO變化梯度和趨勢(shì)，對(duì)造渣期終點(diǎn)時(shí)刻進(jìn)行預(yù)測(cè)和判斷。

3)基于吸收光譜檢測(cè)法，利用紫外光源發(fā)送、接收裝置獲取出口煙氣SO2吸收光譜，分析出SO2濃度，通過“銅轉(zhuǎn)爐吹煉造銅期數(shù)學(xué)模型”，獲得SO2變化梯度和趨勢(shì)，對(duì)造銅期終點(diǎn)時(shí)刻進(jìn)行預(yù)測(cè)和判斷。

4)針對(duì)銅轉(zhuǎn)爐吹煉過程中高溫、高粉塵、高腐蝕，甚至熔體噴濺等惡劣工況環(huán)境，設(shè)計(jì)特殊的冷卻、自動(dòng)除渣及防結(jié)焦裝置，能夠確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定工作。

5)針對(duì)銅轉(zhuǎn)爐吹煉過程中爐體位置(爐口角度)變化，冰銅、溶劑、冷料量變化引起的熔體液面高度變化，都會(huì)影響熔體測(cè)溫測(cè)量和爐內(nèi)煙氣成分測(cè)量，設(shè)計(jì)一種自動(dòng)控制轉(zhuǎn)臺(tái)，通過輻射光譜特征及強(qiáng)度變化自動(dòng)調(diào)整及跟蹤熔體液面，適應(yīng)不同生產(chǎn)工況下高效運(yùn)行。

該產(chǎn)品市場(chǎng)應(yīng)用社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益：

1)節(jié)能降耗，減少排放

通過轉(zhuǎn)爐的溫度在線監(jiān)測(cè)，提供冷料加入時(shí)機(jī)以控制爐內(nèi)溫度，充分利用轉(zhuǎn)爐吹煉過程中自身富余反應(yīng)熱，提高反應(yīng)熱利用率;同時(shí)，防止由于產(chǎn)生大量的熱量而縮短耐火磚的壽命。

2)避免事故，提高效率

經(jīng)實(shí)際應(yīng)用，對(duì)煙氣成分的在線監(jiān)測(cè)可實(shí)時(shí)調(diào)整優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備工藝參數(shù)，使生產(chǎn)設(shè)備得到穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，減少生產(chǎn)周期，提高了設(shè)備使用效率，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境。

3)行業(yè)輻射前景廣闊

本產(chǎn)品技術(shù)在鋼鐵、鉛、鎳等冶金行業(yè)、硅酸鹽工業(yè)、化工等領(lǐng)域有著較大的推廣價(jià)值，對(duì)推動(dòng)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步起到促進(jìn)作用。

應(yīng)用案例

金星機(jī)電研發(fā)的銅轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)判斷系統(tǒng)已成功應(yīng)用于銅陵有色集團(tuán)銅冶煉現(xiàn)場(chǎng)，通過高溫熔體溫度場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控、造渣期/造銅期終點(diǎn)智能判斷和預(yù)警，打破了轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)依賴人工經(jīng)驗(yàn)判斷的傳統(tǒng)方法，實(shí)現(xiàn)了銅轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與智能控制的目的。同時(shí)，該產(chǎn)品預(yù)警提示功能，指導(dǎo)爐操人員適時(shí)介入控制，降低人員操作強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，適應(yīng)不同生產(chǎn)工況下高效運(yùn)行。

成果照片

設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)圖

研發(fā)背景

銅轉(zhuǎn)爐工藝控制自動(dòng)化水平局限于相關(guān)設(shè)備的啟停及連鎖控制層面，工藝操作參數(shù)的確定與調(diào)整主要依靠操作人員的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，由人工自主決策。由于冶煉轉(zhuǎn)爐檢測(cè)技術(shù)的落后，直接導(dǎo)致冶煉轉(zhuǎn)爐出口廢氣排放量增大;銅冶煉企業(yè)二氧化硫污染物，已成為目前我國重要的廢氣污染物之一。國內(nèi)冶煉領(lǐng)域迫切需要先進(jìn)的集“熔體溫度和煙氣成份”同步實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的新型自動(dòng)化冶煉轉(zhuǎn)爐監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)終點(diǎn)判斷，推動(dòng)國內(nèi)基礎(chǔ)工業(yè)冶煉領(lǐng)域的監(jiān)測(cè)技術(shù)工藝變革，最大限度實(shí)現(xiàn)降低能源及材料消耗，提高產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量，提升企業(yè)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和勞動(dòng)生產(chǎn)率。

本產(chǎn)品的成功研發(fā)及應(yīng)用，對(duì)銅冶煉、有色金屬領(lǐng)域的行業(yè)技術(shù)進(jìn)步，以及提升企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，具有重要意義和作用。

作用原理

基于非接觸多光譜紅外測(cè)溫技術(shù)，把熔體溫度場(chǎng)與視頻圖像相疊加，直接獲得熔體溫度分布位置和細(xì)節(jié)?；诜墙佑|輻射光譜檢測(cè)法，利用光學(xué)遙測(cè)裝置獲取熔體中PbS/PbO發(fā)射光譜，分析出PbS/PbO特征值，通過“銅轉(zhuǎn)爐吹煉造渣期數(shù)學(xué)模型”，獲得PbS/PbO變化梯度和趨勢(shì)，對(duì)造渣期終點(diǎn)時(shí)刻進(jìn)行預(yù)測(cè)和判斷。

基于吸收光譜檢測(cè)法，利用紫外光源發(fā)送、接收裝置獲取出口煙氣SO2吸收光譜，分析出SO2濃度，通過“銅轉(zhuǎn)爐吹煉造銅期數(shù)學(xué)模型”，獲得SO2變化梯度和趨勢(shì)，對(duì)造銅期終點(diǎn)時(shí)刻進(jìn)行預(yù)測(cè)和判斷。

市場(chǎng)分析

本產(chǎn)品的研發(fā)成功及推廣應(yīng)用，為冶金行業(yè)的溶體溫度和煙氣成份的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)判斷提供了一個(gè)有效解決方案，推動(dòng)冶金轉(zhuǎn)爐在線控制技術(shù)的革新和發(fā)展的同時(shí)，有效促進(jìn)諸多相關(guān)高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，如紅外測(cè)溫技術(shù)產(chǎn)業(yè)、光譜分析技術(shù)產(chǎn)業(yè)、工業(yè)控制技術(shù)產(chǎn)業(yè)、節(jié)能減排技術(shù)產(chǎn)業(yè)等，為關(guān)聯(lián)技術(shù)高科技企業(yè)提供關(guān)的廣闊的應(yīng)用平臺(tái)，對(duì)推動(dòng)鋼鐵、鉛、鎳等各冶金領(lǐng)域的應(yīng)用，全面提升我國基礎(chǔ)冶煉行業(yè)節(jié)能減排，促進(jìn)行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，有著巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義，產(chǎn)業(yè)輻射作用顯著，市場(chǎng)前景關(guān)闊。