一种智能粗锡冶炼系统的制作方法

1.本实用新型涉及有色金属智能粗炼技术领域，更具体的说是涉及一种智能粗锡冶炼系统。


背景技术：

2.锡粗炼冶炼具有环节多、工艺及设施复杂等特点。近年来，锡冶炼技术取得较大进展，以澳斯麦特顶吹炉炼锡及富氧的加入，大幅度提升了锡冶炼效率。
3.随着现代工业和锡冶炼的技术飞速发展，生产规模日益扩大，工艺流程越来越复杂，对锡冶炼生产过程的智能化和控制的精细化要求越来越高。
4.传统的人工控制的方式和自动控制的方式相结合，已经很难达到生产设备控制的精细化要求。虽然锡冶炼流程部分环节已经采用了dcs控制系统，但这种控制系统相对独立。在实际的顶吹炉粗锡冶炼过程中，不乏误操作引起的设备事故，不乏操作责任心、操作经验不足引发的炉结等事故。
5.针对锡冶炼生产环节多，工艺及设施复杂的特点，从物料进厂至粗锡产品的产出的过程控制中，依靠操作工观察炉况、渣型对喷枪进行修正和操作；通过主控制室人员的调度电话反馈对配料皮带进料量进行修正控制；冶金配料计算依靠配料工程师临场决断，一旦冶金工程师缺乏经验或者人员配置不齐，对整个粗炼的冶炼经济技术指标都有很大的影响。
6.因此，针对上述情况，如何提供一种智能粗锡冶炼系统是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本实用新型提供了一种智能粗锡冶炼系统解决原有生产过程中各工序人工干预、控制独立和缺乏统一管控的问题。
8.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
9.一种智能粗锡冶炼系统，包括：经营管理层epr、执行制造层mes、控制层dcs和设备层；
10.所述经营管理层，用于接收经营计划，并将经营计划数据发送至所述执行制造层；
11.所述执行制造层包括：mes管理系统、冶炼专家系统和喷枪专家系统；所述mes管理系统用于接收所述经营管理层所发送的经营计划，根据经营计划生成生产管理数据；所述冶炼专家系统用于对实时采集到的冶炼数据与专家数据库内的数据进行比较，实现对冶炼过程的调节和控制，所述喷枪专家系统用于根据实时采集到的冶炼数据与专家数据库内的数据进行比较，实现对喷枪的控制以及对喷枪的损坏进行判断；
12.所述控制层用于接收实时数据对冶炼过程中的锅炉设备进行实时控制；
13.所述设备层采集冶炼过程中的锅炉设备的实时数据并发送至所述控制层和所述执行制造层。
14.优选的，所述mes管理系统包括环保管理模块、生产任务管理模块、检验管理模块和仓储管理模块；
15.所述环保管理模块用于对粗锡冶炼过程中产生的环境危害因素进行管理；
16.所述生产任务管理用于执行月生产计划，细分到日生产、班生产任务，结合原料仓的数据，选择最优的生产方案；
17.所述检验管理用于粗锡生产所需的物料成分分析以及产出的粗锡品质的分析；
18.所述仓库管理模块用于对含锡原料、辅料、粗锡产品的管理，与下一工序之间的交收管理。
19.需要说明的是：
20.环保管理模块、生产任务管理模块、检验管理模块和仓储管理模块之间在mes层可以相互调用数据，以满足相应的分析统计功能。
21.优选的，冶炼专家系统通过接收并分析环保管理数据、生产任务管理和检验管理数据，以及设备层所采集到的实时数据，来实现配料数据下发、物料平衡、热量平衡和渣型的选择及修正。
22.优选的，所述控制层包括：烟化炉控制模块和顶吹炉控制模块，分别用于根据所述设备层所采集到的实时数据对烟化炉和顶吹炉进行控制命令的调节修正进而实现对烟化炉和顶吹炉的控制。
23.优选的，所述控制层还包括：预热锅炉控制模块和制酸控制模块，分别用于根据所述设备层所采集到的实时数据对顶吹炉实现预热和对制酸工序参数的修正并进一步完成制酸。
24.优选的，所述控制层包括：所述设备层包括锅炉冷却系统、给煤系统、配料系统、喷枪运动系统和喷枪流体控制系统，其中：
25.所述锅炉冷却系统实时采集顶吹炉的用水量和温度，并采集熔池温度；
26.所述给煤系统实时采集燃煤量；
27.所述配料系统实时采集顶吹炉所产生的还原煤量、锡精矿量、返料量、石英和石灰石的量；
28.所述喷枪运动系统实时采集喷枪实时位置和喷枪上下操作数据；
29.所述喷枪流体控制系统实时采集喷枪风背压、套通风背压和氧气背压。
30.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种一种智能粗锡冶炼系统，具有以下技术效果：
31.(1)生产工序全流程自动化控制；
32.(2)能够对主要冶炼设备精细化控制以及智能化控制；
33.(3)对冶炼整个过程实现统一的智能化控制；
34.(4)为erp系统及上层决策提供数据支持；
35.(5)通过引入智能专家分析决策系统，可以有效解决粗炼中配料、熔炼、排放等环节的不协调，彻底克服经验主义操作。
附图说明
36.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
37.图1附图为本实用新型提供的结构示意图。
具体实施方式
38.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
39.本实用新型实施例公开了一种智能粗锡冶炼系统，其中：
40.一种智能粗锡冶炼系统，包括：经营管理层epr、执行制造层mes、控制层dcs和设备层；
41.经营管理层，用于接收经营计划，并将经营计划数据发送至执行制造层；
42.执行制造层包括：mes管理系统、冶炼专家系统和喷枪专家系统；mes管理系统用于接收经营管理层所发送的经营计划，根据经营计划生成生产管理数据；冶炼专家系统用于对实时采集到的冶炼数据与专家数据库内的数据进行比较，实现对冶炼过程的调节和控制，喷枪专家系统用于根据实时采集到的冶炼数据与专家数据库内的数据进行比较，实现对喷枪的控制以及对喷枪的损坏进行判断；
43.控制层用于接收实时数据对冶炼过程中的锅炉设备进行实时控制；
44.设备层采集冶炼过程中的锅炉设备的实时数据并发送至控制层和执行制造层。
45.为了进一步实现上述技术方案，mes管理系统包括环保管理模块、生产任务管理模块、检验管理模块和仓储管理模块；
46.环保管理模块用于对粗锡冶炼过程中产生的环境危害因素进行管理；
47.生产任务管理用于执行月生产计划，细分到日生产、班生产任务，结合原料仓的数据，选择最优的生产方案；
48.检验管理用于粗锡生产所需的物料成分分析以及产出的粗锡品质的分析；
49.仓库管理模块用于对含锡原料、辅料、粗锡产品的管理，与下一工序之间的交收管理。
50.为了进一步实现上述技术方案，冶炼专家系统通过接收并分析环保管理数据、生产任务管理和检验管理数据，以及设备层所采集到的实时数据，经过统计分析、找出最优的运行参数，来实现配料数据调整。让粗锡冶炼过程中的热量平衡和渣型的选择更趋于合理。
51.为了进一步实现上述技术方案，控制层包括：烟化炉控制模块和顶吹炉控制模块，分别用于根据设备层所采集到的实时数据对烟化炉和顶吹炉进行控制命令的调节修正进而实现对烟化炉和顶吹炉的控制。
52.为了进一步实现上述技术方案，控制层还包括：预热锅炉控制模块和制酸控制模块，分别用于根据设备层所采集到的实时数据对顶吹炉实现预热和对制酸工序参数的修正并进一步完成制酸。
53.为了进一步实现上述技术方案，控制层包括：设备层包括锅炉冷却系统、给煤系
统、配料系统、喷枪运动系统和喷枪流体控制系统，其中：
54.锅炉冷却系统实时采集顶吹炉的用水量和温度，并采集熔池温度；
55.给煤系统实时采集燃煤量；
56.配料系统实时采集顶吹炉所产生的还原煤量、锡精矿量、返料量、石英和石灰石的量；
57.喷枪运动系统实时采集喷枪实时位置和喷枪上下操作数据；
58.喷枪流体控制系统实时采集喷枪风背压、套通风背压和氧气背压。
59.需要说明的是：
60.利用顶吹炉粗炼技术，从仓储管理，检验管理中的物料检验数据，从配料、熔炼、排放(渣、烟气、金属)等环节实现智能化冶炼，主要设备实现全流程自动控制。通过引入erp和mes层的生产管理数据以及设备层的实时监测反馈数据进行计算分析，从而对主要运行参数实现智能分析，智能调整，自动优化运行参数，自动纠偏等功能，发生异常及时告警。配料环节可根据物料验收情况、历年生产指标、各种不同成分的锡精矿、各种不同成分的返料来自动分析需要达成的冶炼渣型，将杂质元素与主元素成分均进行分析，对金属平衡、热量平衡、重金属平衡进行分析。熔炼环节可根据入炉物料成分、所达成的目标渣型进行进料修正，根据自动测量的熔池温度和渣型进行喷枪深度操作和燃料调整，同时将产生的烟气成分与收尘、制酸进行关联，提前对制酸工序进行参数修正。排放环节，可根据实时监测数据和入炉物料数据分析对比，为后续工序提供操作指导和管理。
61.一种智能粗锡冶炼方法，包括以下内容：
62.实时采集冶炼过程中的锅炉设备的实时数据；
63.对经营计划数据、生产管理数据和实时数据进行计算分析，从而对主要运行参数实现智能分析，智能调整，自动优化运行参数以及自动纠偏，发生异常及时告警。
64.本实用新型集分析、统计、管理于一体，打破常规的单回路控制、比值控制，实现了锡冶炼粗炼的智能化冶炼，达到统一协调管控。
65.如图1所示，将传统的配料系统自动控制，引入专家系统。通过接受erp的经营情况和mes的生产计划，结合现有的物料库存、主金属、杂质成份信息，选择合理的冶炼渣型进行配料，将配料信息写入dcs的配料系统。同时，根据过程冶炼渣样分析结果对配料进行修正。引入大数据分析，对多年的渣型配料情况及经济技术指标进行比对，可优化出最合理的冶金渣型。
66.根据dcs配料系统中的实际进料情况，计算出所需的燃料量和实时渣池深度，通过进行热平衡计算，优化控制喷枪提升和下降量操作。在冶金专家系统中，引入喷枪风背压、套通风背压、氧气背压和熔池温度，燃料量以及喷枪位置信息，结合大数据分析，判断喷枪是否损坏，提示操作工是否需要更换喷枪。
67.通过对入炉物料和产出的物料平衡计算，将生产经济技术指标和操作关联，分析优化专家系统，为下一阶段操作提供指导。
68.通过采集投入、产出的有害杂质分析和计算，为下一工序提供生产指导。如：通过热平衡计算为余热发电的锅炉给水提供参考；通过物料中so2含量和氧气量(空气量)为制酸系统提供参考；通过采集各环节重金属成分分布，为环保管理提供决策依据。
69.在本实施例中：
70.1、在设备层，需要具备配料系统、炉子冷却水系统、给煤(燃料)系统、喷枪控制、流体控制、配料系统，各系统实现自动控制，将专家系统所需要的分析数据采集上传。
71.2、控制层需要建立稳定可靠的dcs系统，可实现与mes交互数据。
72.3、mes层需要整合整个粗锡生产的各类数据供专家系统使用，需要分析各个时期、时间段的生产数据，建立专家模型，向dcs发送分析结果。
73.4、经营管理层需建立经营决策的erp系统。
74.5、建立大数据分析模型。收集整理一定时间段的数据，对各项控制指标进行对比，优化。
75.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
76.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种智能粗锡冶炼系统，其特征在于，包括：经营管理层epr、执行制造层mes、控制层dcs和设备层；所述经营管理层，用于接收经营计划，并将经营计划数据发送至所述执行制造层；所述执行制造层包括：mes管理系统、冶炼专家系统和喷枪专家系统；所述mes管理系统用于接收所述经营管理层所发送的经营计划，根据经营计划生成生产管理数据；所述冶炼专家系统用于对实时采集到的冶炼数据与专家数据库内的数据进行比较，实现对冶炼过程的调节和控制，所述喷枪专家系统用于根据实时采集到的冶炼数据与专家数据库内的数据进行比较，实现对喷枪的控制以及对喷枪的损坏进行判断；所述控制层用于接收实时数据对冶炼过程中的锅炉设备进行实时控制；所述设备层采集冶炼过程中的锅炉设备的实时数据并发送至所述控制层和所述执行制造层。2.根据权利要求1所述的一种智能粗锡冶炼系统，其特征在于，所述mes管理系统包括环保管理模块、生产任务管理模块、检验管理模块和仓储管理模块；所述环保管理模块用于对粗锡冶炼过程中产生的环境危害因素进行管理；所述生产任务管理用于执行月生产计划，细分到日生产、班生产任务，结合原料仓的数据，选择最优的生产方案；所述检验管理用于粗锡生产所需的物料成分分析以及产出的粗锡品质的分析；所述仓储管理模块用于对含锡原料、辅料、粗锡产品的管理，与下一工序之间的交收管理。3.根据权利要求2所述的一种智能粗锡冶炼系统，其特征在于，冶炼专家系统通过接收并分析环保管理数据、生产任务管理和检验管理数据，以及设备层所采集到的实时数据，来实现配料数据下发、物料平衡、热量平衡和渣型的选择及修正。4.根据权利要求1所述的一种智能粗锡冶炼系统，其特征在于，所述控制层包括：烟化炉控制模块和顶吹炉控制模块，分别用于根据所述设备层所采集到的实时数据对烟化炉和顶吹炉进行控制命令的调节修正进而实现对烟化炉和顶吹炉的控制。5.根据权利要求1所述的一种智能粗锡冶炼系统，其特征在于，所述控制层还包括：预热锅炉控制模块和制酸控制模块，分别用于根据所述设备层所采集到的实时数据对顶吹炉实现预热和对制酸工序参数的修正并进一步完成制酸。6.根据权利要求1所述的一种智能粗锡冶炼系统，其特征在于，所述设备层包括锅炉冷却系统、给煤系统、配料系统、喷枪运动系统和喷枪流体控制系统，其中：所述锅炉冷却系统实时采集顶吹炉的用水量和温度，并采集熔池温度；所述给煤系统实时采集燃煤量；所述配料系统实时采集顶吹炉所产生的还原煤量、锡精矿量、返料量、石英和石灰石的量；所述喷枪运动系统实时采集喷枪实时位置和喷枪上下操作数据；所述喷枪流体控制系统实时采集喷枪风背压、套通风背压和氧气背压。

技术总结
本实用新型公开了一种智能粗锡冶炼系统，该系统包括：经营管理层，用于接收经营计划，并将经营计划数据发送至执行制造层；执行制造层包括：MES管理系统、冶炼专家系统和喷枪专家系统；控制层用于接收实时数据对冶炼过程中的锅炉设备进行实时控制；设备层采集冶炼过程中的锅炉设备的实时数据并发送至控制层和执行制造层。该方法包括：实时采集冶炼过程中的锅炉设备的实时数据；对经营计划数据、生产管理数据和实时数据进行计算分析，从而对主要运行参数实现智能分析，智能调整，自动优化运行参数以及自动纠偏，发生异常及时告警。本实用新型有效解决了原有生产过程中各工序人工干预、控制独立、缺乏统一管控的问题。缺乏统一管控的问题。缺乏统一管控的问题。


技术研发人员：肖本省 孟存 卢粉花 宋兴诚 王彦坤 雷胜 唐都作
受保护的技术使用者：云南锡业股份有限公司锡业分公司
技术研发日：2021.09.26
技术公布日：2022/3/8