工序模型（共7篇）
工序模型 篇1
0 引言
随着全三维数字设计产品数据管理技术的日渐成熟,三维机加工艺设计模型在实际生产应用中将逐步取代传统二维机加工艺图纸,实现对现场进行生产作业指导。基于数字化的三维机加工艺模型数据载体通常以轻量化演示文件格式进行存储并在专业演示软件中进行浏览,而演示文件的大小往往影响到三维机加工艺模型演示文件的数据管理难度与网络传输的效率,对工艺模型演示文件进行数据压缩成为其在应用中迫切需要解决的问题。在三维机加工艺模型中,大部分存储空间由几何模型数据占用,因此对三维机加工艺的几何模型的数据压缩显得尤为关键。针对三维CAD几何模型的压缩问题,国内外学者已进行了许多相关研究,例如文献[1]即通过对几何模型网格与顶点进行的简化。这些方法都是针对常规CAD模型提出的优化方案,而考虑到三维机加工艺的工序间模型存在大量重复三角面片的特点,通过对这些面片进行合理的重用往往可以有效地压缩三维机加工艺几何模型文件的大小。因此,本文将提出一种基于后缀数组的三维机加工艺几何模型的压缩方案,解决机加工艺演示文件的压缩问题。
1 几何模型STL文件格式与压缩方案
STL文件是当前CAD系统下较常用一种通用格式文件,其主要有文本文件(ASCII)和二进制文件2种格式[2]。实际应用时,由于ASCII文件格式占用空间较大,不适合模型轻量化文件的编码。本文主要介绍STL的二进制文件的组成方式,在STL二进制文件中保存的是模型的一个个三角面片的信息。文件的具体格式中起始部分存储着零件名称占80字节,接着是一个表示三角面片个数的4字节整数N,之后会有N组三角面片信息,每组三角面片信息由3个顶点数据,1个法向量数据,和三角面片属性数据组成,这些数据一共占用50个字节[3]。
对STL文件的轻量化压缩,已有许多经典解决方法,以下为2种较为常见的解决方案。
第1种压缩方式,是通过将STL文件里三角面片数据中的法矢量数据去除,进而为每个三角面片数据节省12字节的空间,虽然去除面片的法矢量可能会导致复杂表面的图形渲染效果下降,但是鉴于机械制造的零部件通常表面较规整,因此其对展示效果的影响是可以接受的。当数据加载后,需要对三角面片的法矢量进行补全,补全法矢量的方式是采用三角面片的是3个顶点直接计算该面片的外法矢量。外法矢量计算公式如下:
其中,为三维空间的法矢量,v1、v2、v3为三角面片的3个顶点坐标,且按逆时针分布。
第2种压缩途径是采用低空间占用的顶点索引来标记顶点的重复顶点,以节约文件存储空间[4],该方法常应用于GPU图形渲染等场景中。其方法是先将所有顶点去重排序后,保存为一个顶点序列,这样每个三维顶点就有唯一的4字节序列号,三角面片不再记录3个顶点的具体信息,直接记录3个4字节的索引序号,需要处理具体顶点时,再用顶点的索引序号在顶点序列中取出使用。由于三维零部件模型都是由封闭的几何面片构成,每个图形表面的网格顶点会被不少于3个不同的三角面片网格共用。以平均3个共享平面的下限计算,原本需要使用9个4字节的数据来记录着3个相同的顶点,而现在只需要3个4字节的数据记录顶点信息,同时用3个4字节的索引记录模型顶点的标号。因此该方案至少能实现顶点数据66.7%的压缩率,实际使用中,这个途径往往能达到40%以下的压缩率,可见该方案能有效地节约存储空间。
2 后缀数组
后缀数组是一种为文本索引设计的数据结构,该结构由记录了字符串的各个后缀的字典序索引的数组构成[5]。利用后缀数组的字典序特性可以快速实现字符串内相同连续子串的查找匹配问题。首先引入后缀数组相关定义。
定义1:1个n长字符串S的i后缀Suffix(S,i)指字符串S以第i个元素为起始字符的后缀,即Suffix(S,i)=SiSi+1Si+2…Sn[6]936。
定义2:1个n长字符串S的后缀数组SA指S所有后缀字典序排序后其索引构成的数组,即SA是1个由1~n排列构成的数组,且i<j时,满足Suffix(S,SA(i))<Suffix(S,SA(j))[6]936。
定义3:排序数组rank(i)指后缀Suffix(S,i)在后缀数组中的排序位置,即有SA(rank(i))=i。
定义4:对字符串S1与S2,定义lcp(S1,S2)指字符串S1与S2的最长公共前缀的长度[6]936。
定义5:对字符串S,定义height(i)表示SA(S)的i与i+1索引指代后缀的最长公共前缀长度,即height(i)=lcp(Suffix(S,SA(i)),Suffix(S,SA(i+1)))[6]936。
如表1所示为字符串S=aazbcbbcbcaa的后缀数组。
后缀数据的构造求解算法有许多,包括倍增算法、诱导拷贝算法与分治和递归算法[7]。本文主要介绍后缀数组的倍增算法的主体思想。
后缀数组的倍增算法过程:首先以每个后缀的第一关键字按计数排序的方式排序;之后假设当前索引数组已经完成n个字符串后缀按L长前缀为关键字的排序过程,再构造2L长前缀为关键字排序的索引数组,由于所有后缀串的L长前缀的排序已经完成,因此对于任意后缀Suffix(S,i)将其L长前缀排序位置作为第一关键字,而将后缀Suffix(S,i+L)的L长前缀的排序位置作为Suffix(S,i)的第二关键字,进行基数排序,通过这次基数排序索引数组可以完成n个后缀串的2L长前缀为关键字的排序,通过反复这个倍增过程最终获得所有后缀串的排序。因为,基数排序过程可以在O(n)的时间复杂度内完成,加之倍增过程恰有[log2n]次,所以整个过程的时间复杂度为O(nlog n)。
文献[8]介绍一种线性时间复杂度求解height数组的算法。改算法基于一个关于height数组的性质,当height(rank(i))=h时,height(rank(i+1))≥h-1。该算法流程如图1所示,该算法时间复杂度为O(n)。
3 机加工艺工序间模型压缩
3.1 机加工艺工序间模型文件原始编码
机加工艺通常由多个工序过程构成,每个工序会对上一步工序产生的零件物理模型做进一步的再加工而产生新的零件物理模型,通常将这些在整个机加工艺过程间各个过渡零件物理模型称为机加工艺的工序间模型。因此,一个三维机加工艺模型所包含的所有物理几何模型集合是从毛坯模型到加工零件成品模型的一系列工序间模型构成的。
参考传统STL格式文件的编码方式,本文对机加工艺工序间模型数据轻量化文件采用如下编码格式如图2所示。文件中起始部分是文件头,其中记录模型名称与工序间模型数量N这2个信息;紧接着是顶点数据段,存放所有工序间模型所涉及的顶点信息,其起始由4个字节的整型数据储存所有工序间模型包含的不同顶点数量,若一共有K个不同的顶点,那么接下来文件中依次存放K个浮点数三元集表示各个顶点的空间位置;再紧接着是工序间模型三角面片数据段,由N段数据块组成,每段数据块即一个工序间模型的三角面片数据,其中每段数据的起始4个字节是一个整型数据表示接下来有多少组三角面片数据组,每个三角面片数据组由3个整型顶点索引构成,每个整型索引代表顶点信息段中的对应顶点,3个顶点构成一个三角面片。
由于机加工艺中,其每一步工序只会在上一步工序产生的工序间模型基础上改变部分几何表面特征,而几何模型的大部分表面信息并没有发生变化,这使得相邻的工序间模型间存在大量相同的三角面片段,因此上述轻量化文件中的工序间模型三角面片数据段存在大量重复的数据片段。如果对这些重复的三角面片段数据信息进行合并,可以实现对机加工艺模型轻量化文件的进一步压缩。
3.2 重复数据段匹配
实现工序间模型的重复三角面片数据段压缩,首先要解决的是如何快速查找并匹配出相邻工序间模型的重复三角面片段。由于在轻量化文件中工序间模型的三角面片数据信息是由一串串索引序列组成,因此,相邻工序间模型的重复三角面片段匹配问题可以转换为2个字符串之间查找匹配重复连续子串的问题。
3.2.1 朴素匹配方法
该问题最简单的朴素求解方法是采用逐一匹配的方式完成。其具体过程是通过枚举2个待匹配字符串的起始位置,用指针依次匹配以该起始位置开始的后续字符串位置,直到不能匹配为止。对于长度为L1和L2的2个字符串,一共有L1·L2个起始匹配位置,每个起始位置最坏匹配min(L1,L2)个字符,因此该暴力算法的时间复杂度为O(L1·L2·min(L1,L2))。虽然对字符串长度在几百范围内的情况,这个算法在现代计算机上完全可以在很短的时间内解决,但是考虑到本文中编码构成的字符串是由几何模型三角面片的节点生成的,且工艺模型的三角面片常常出现数千至上万的级别,而在103~104的数量级上,该暴力算法会出现十分严重退化,往往运算时间会上升至几分钟甚至更多。
为了有效优化匹配效率,下文将利用后缀数组的方式来降低匹配过程的时间复杂度,从而实现高效的重复三角面片数据段匹配。
3.2.2 基于后缀数组算法的重复数据片段快速匹配
利用后缀数组进行工序间模型的重复三角面片数据段的快速匹配。首先将工序间模型的顶点索引序列视为字符串,每次匹配发生于相邻2个工序间模型之间,即如果总共有k+1个工序间模型,则需进行k次重复面片模型匹配。同时,在匹配过程中为了能使用基数排序算法,将所有顶点索引序号重映射至[0,N)的连续区间上。
匹配前先将待匹配的2个顶点序列串前后相连,并在相连接处加入不在区间[0,N)内的特殊序号$进行分割,即如带匹配的工序间模型顶点序列为sa与sb,则进行后缀数组运算的序列为s=sa+$+sb。其中,之所以加入特殊符号$是由于s的连续子串中包含由sa后缀串与sb前缀串组成的序列串,而这个序列串在sa与sb中都不存在,但这种本不存在的字符串会影响2个字符串间height数组的结果;因此加入特殊序号符$以保证height数组匹配出的最长公共前缀不会出现跨越sa与sb的情况。然后利用上述后缀数组的相关算法计算获得顶点序列s的SA数组、rank数组以及height数组。
根据所计算出的后缀数组相关信息,利用贪心算法,寻找顶点序列sb中在序列sa中出现的重复子序列。设sa与sb序列的长度分别为la与lb,其具体算法流程如下:
根据上述方法进行复杂度分析,后缀数组相关计算在O(Nlog N)的时间复杂度内完成,而上述过程最坏情况下也可O(N2)的时间复杂度内完成,因此2个相邻工序间模型的重复顶点子序列匹配可在O(N2)复杂度内完成。
实际上,上述贪心的匹配过程还存在优化的空间,其中STEP 06与STEP 08对应的过程可以在贪心算法开始前对SA数组进行扫描并预处理出每个下标对应的最近满足SA(i)<la的位置,这样贪心过程的STEP 06与STEP08可以降为O(1)的时间复杂度,同时在STEP 07与STEP 09处采用线段树等高级数据结构,可以将STEP 07与STEP 09的单次计算时间复杂度降为O(log N)甚至更低。因此,进行适当优化,该贪心算法时间复杂度可降为O(Nlog N)。但是出于本课题的应用场景字符串长度只在一般不超过104的数量级上,O(N2)复杂度已经十分有效。
3.3 重复数据段压缩编码与解压
新的数据编码方式在文件头与定点信息段部分采用3.1节所述原始编码方式进行数据编码。对于工序间模型三角面片数据段进行如下压缩编码,首先第一组工序间模型数据段与原始编码方式一致,其内容不变;当第k组工序间模型编码完成后,对第k+1组工序间模型进行压缩编码,其初始4个字节的整型数据依旧是该工序间模型所包含三角面片数量,接下来的三角面片数据段依次检测每一个索引字符,如果该索引字符在匹配中没有出现则正常写入文件,否则检测匹配段在第k组工序间模型中对应的匹配区间时,就不再写入该区间数据,而是直接用该区间的起始终止索引代替这段数据,例如第k+1个工序间模型三角面片段中[L1,R1]区间与第k个工序间模型三角面片段中[L0,R0]区间相同,那么在构造压缩文件时第k+1组工序间模型的三角面片数据在写到[L1,R1]区间时直接以2个4字节整型数据{-L0,-R0}代替,之所以采用负数,是为了区分该数据是索引还是区间序号。通过这个方法扫描一遍原始轻量化文件数据,即可获得压缩后的数据文件。
利用该方式压缩的工序间模型三角面片数据解压缩过程非常简单,通过依次扫描各个工序间模型的三角面片数据段,将压缩后的三角面片数据中的代表区间序号的数据用上一个工序间模型三角面片段对应区间中的数据填充,即可完成解压过程。
4 实验论证
为了验证所述工序间模型三角面片段重用方案的有效性,本文挑选了5个轻量化机加模型案例,分别采用经典压缩方法与三角面片段重用方法进行实验测试。表2为实验结果。
从表中不难看出,本文方法能有效地对原模型文件进行压缩,平均能将原始模型压缩至16%左右,尤其是针对模型文件较大较复杂的情况下,其优化效果更加明显。进一步分析发现这些模型工序较多,重复三角面片段出现的概率更大,因此优化效果更佳。
通过实验结果可以判断,本文所述三角面片重用方法是有效的。
参考文献
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变换工序硫化管线改造 篇2
1 催化剂选型方案与原理
变换工段采用三段变换 (串联) 和热量回收工艺 (3个废锅) 。中温变换炉 (R-2101) 和低温变换炉 (R-2102、R-2103) 均采用Co-Mo系耐硫变换催化剂。在变换炉前设置2台并联的过滤器 (V-2102A/B) , 其主要作用是捕捉粗煤气中的杂质、灰尘等。各设备内催化剂型号及装填量如表1所示 (注:表中所列装填体积均是设计值;考虑工艺上的要求, 在催化剂厂家的指导下, R-2102在2013年1月更换催化剂时, 实际装填体积为68m3) 。
Co-Mo系催化剂出厂时活性组分以氧化态形式存在, 使用前必须进行硫化, 以获得较高的催化活性[1]。经过硫化以后, 催化剂活性组分Co、Mo以硫化物形式存在, 对CO的变换反应起到催化作用。硫化剂可采用H2S或CS2, 考虑到运输和贮存等问题, 我公司在催化剂厂家的配合下, 采用N2加H2加CS2的方法对催化剂进行硫化。硫化过程为放热反应, 发生的化学反应如下:
2 硫化工艺流程
硫化过程采用N2循环升温, 废锅 (E-2102、E-2103、E-2105) 和脱盐水预热器 (E-2106) 皆走旁路。通过调整N2控制阀V2和高压蒸汽控制阀V4, 控制催化剂床层升温速率不超过50℃/h。当变换炉第一点温度达到230℃ (床层各测点温度均超过200℃) 后, 打开H2控制阀V3, 使H2、N2混合气中H2含量在20%~30% (体积分数;H2含量自各变换炉出口导淋取样分析) 之间, 然后缓慢打开CS2控制阀V1, 引入硫化剂。硫化反应是放热反应, 应密切关注变换炉床层温度变化, 避免CS2加入量过大造成催化剂床层飞温而损害催化剂。在硫化过程中, 控制变换炉出口H2含量在10%~20%之间。控制系统压力在0.3MPa (G) 左右;如压力偏高, 打开放空阀V5进行部分放空。硫化流程如图1所示 (实线部分) 。催化剂硫化时, CS2、H2、N2混合气体按顺序依次通过3台变换炉。
E-2111—开工加热炉;R-2101—第一变换炉;R-2102—第二变换炉;R-2103—第三变换炉;E-2102—2.5 MPa废锅;E-2103—1.5MPa废锅;E-2105—0.5MPa废锅;V-2103—第一水分离器;V-2104—第二水分离器;V-2105—第三水分离器;E-2106—脱盐水预热器;E-2107A/B—水冷器;K-2101—氮气鼓风机
使用CS2作硫化剂, 无法准确控制变换炉入口H2S的浓度, 只能靠调节加入的CS2的量进行间接控制。理论上, 根据催化剂中活性组分Co、Mo的含量, 每吨催化剂消耗硫化剂CS2约80kg (催化剂厂家提供数据) ;在实际硫化过程中, 当连续3次分析变换炉出口气体中H2S含量>20g/m3时, 认为硫化结束。
3 催化剂硫化存在的问题
3.1 运行状况
在生产过程中, 来自气化的水煤气按流程依次通过3台变换炉, 其中第一变换炉运行的条件比较苛刻———除高负荷、高水气比 (约为1.2) 外, 气化来的水煤气含有大量的粉尘和焦油。第一变换炉承担着主要的变换负荷, 将进口水煤气中的CO由49% (干基, 体积分数;下同) 降至出口的4% (初期) , 末期约为7%。第二变换炉将第一变换炉出口的CO浓度再次降低, 初期在0.8%, 末期在1.2%。在第三变换炉中反应的CO量最少, 当第二变换炉热点温度下移至床层底部时, 第三变换炉的反应才会明显增加。
据运行过程中床层温升、热点位置和床层阻力等数据, 我们于2012年3月对一变催化剂进行了更换 (使用33个月) ;在2013年1月, 对二变催化剂进行了更换 (使用43个月) ;三变催化剂自2009年7月投用至今, 尚在使用中。
3.2 存在的问题
使用状况表明, 三炉催化剂的运行环境和更换周期不同。在硫化过程中, 我们对这两次硫化过程中的温度进行了重点关注。在一变催化剂硫化时, 床层入口温度最高达到290℃, 床层热点温度最高达到322℃;在二变催化剂硫化时, 床层入口温度最高达到270℃, 床层热点温度最高达到295℃。按照催化剂厂家的建议, 单炉催化剂硫化时, 为了达到较好的硫化效果, 硫化主期床层热点温度应达到300~400℃。对比发现, 目前的硫化工艺配置未能达到催化剂的最佳硫化条件。
硫化温度偏低, 导致催化剂硫化不彻底, 将直接影响催化剂的性能。分析原因, 主要有: (1) 开工加热炉 (E-2111) 所用高压蒸汽管径偏小 (DN50) , 不能提供足够的热量; (2) 硫化时, 硫化气体按顺序依次通过一变炉、二变炉和三变炉。导致在硫化一变催化剂时, 床层入口温度尚能达到290℃;在单独硫化二变催化剂时, 由于一变炉的热量损失, 床层入口温度仅能达到270℃。据此推测, 单独硫化三变催化剂时, 床层入口温度将更低。
4 改造措施及效果
4.1 改造措施
开工加热炉所用高压蒸汽来自电厂锅炉, 管道较长 (超过700m) , 且压力、温度等级较高。鉴于此, 我公司于2013年5月份对变换界区内硫化工艺管线进行了改造:增加开工加热炉出口至第二变换炉、第三变换炉的单独硫化管线, 如图1所示 (虚线部分) 。此次改造所用材料如表2所示。
4.2 改造效果
此次改造, 对以后的硫化工作可谓是一劳永逸。改造之后, 硫化工艺管线较好地适应了3个变换炉催化剂使用周期不同的特点, 可实现对更换催化剂的单独硫化;据硫化一变催化剂 (2012年3月) 的数据可以推测, 单独硫化二变或三变催化剂时, 床层热点温度均可超过300℃, 硫化质量大大提高。此外, 此次改造还避免了因硫化二变或者三变催化剂时硫化气体需经过前面变换炉而吸附硫化剂, 如此既节约了硫化剂又可以准确地控制目标单元硫化剂的用量。
5 结语
催化剂在生产中的地位举足轻重[2], 耐硫变换催化剂的硫化效果则直接影响着催化剂的性能和寿命。在开工加热炉用热源偏小的情况下, 此次硫化工艺管线的改造可有效提高二变和三变催化剂的硫化温度, 提高催化剂的硫化效果, 从而促进催化剂性能的发挥及延长其使用寿命。
参考文献
[1]林玉波主编.合成氨生产工艺[M].北京:化学工业出版社, 2009, P137~138.
施工工序的质量控制 篇3
1 工序质量控制的概念
工程项目的施工过程,是由一系列相互关联、相互制约的工序所构成,工序质量是基础,直接影响工程项目的整体质量。要控制工程项目施工过程的质量,首先必须控制工序的质量。
工序质量包含两个方面的内容:一是工序活动条件的质量;二是工序活动效果的质量。从质量控制的角度来看,这两者是相互关联的,一方面要控制工序活动条件的质量,即每道工序投入品的质量(即人、材料、机械、方法和环境的质量)是否符合要求;另一方面又要控制工序活动效果的质量,即每道工序施工完成的工程产品是否达到有关质量标准。
工序质量的控制,就是对工序活动条件的质量控制和工序活动效果的质量控制,据此来达到整个施工过程的质量控制。
2 工序质量控制的内容
进行工序质量控制,应着重于以下四个方面的工作。
(1)严格遵守工艺规程
施工工艺和操作规程,是进行施工操作的依据和法规,是确保工序质量的前提,任何人都必须严格执行,不得违犯。
(2)主动控制工序活动条件的质量
工序活动条件包括的内容较多,主要是指影响质量的五大因素:施工操作者、材料、施工机械设备、施工方法和施工环境等。只要将这些因素切实有效地控制起来,使它们处于被控制状态,确保工序投入品的质量,避免系统性因素变异发生,就能保证每道工序质量正常、稳定。
(3)及时检验工序活动效果的质量
工序活动效果是评价工序质量是否符合标准的尺度。为此,必须加强质量检验工作,对质量状况进行综合统计与分析,及时掌握质量动态。一旦发现质量问题,随即研究处理,自始至终使工序活动效果的质量满足规范和标准的要求。
(4)设置工序质量控制点
控制点是为了保证工序质量而需要进行控制的重点、或关键部位、或薄弱环节,以便在一定时期内、一定条件下进行强化管理,使工序处于良好的控制状态。
3 质量控制点的设置
质量控制点设置的原则是根据工程的重要程度,即质量特性值对整个工程质量的影响程度来确定。为此,在设置质量控制点时,首先要对施工的工程对象进行全面分析、比较,以明确质量控制点;尔后进一步分析所设置的质量控制点在施工中可能出现的质量问题,或造成质量隐患的原因,针对隐患的原因,相应地提出对策措施予以预防。由此可见,设置质量控制点,是对工程质量进行预控的有力措施。
质量控制点的设计面较广,根据工程特点,视其重要性、复杂性、精确性、质量标准和要求,可能是结构复杂的某一工程项目,也可能是技术要求高、施工难度大的某一结构构件或分项、分部工程,也可能是影响质量关键的某一环节的某一工序或若干工序。总之,无论是操作、材料、机械设备、施工顺序、技术参数、自然条件、工程环境等,均可作为质量控制点来设置,主要是视其对质量特征影响的大小及危害程度而定,本文结合工程实践,举例说明如下:
(1)人的行为
某些工序或操作重点应控制人的行为,避免人的失误造成质量问题。如对高空作业、水下作业、易燃易爆作业,重型构件吊装或多机抬吊,动作复杂而快速运转的机械操作,精密度和操作要求高的工序,技术难度大的工序等,都应从人的生理缺陷、心理活动、技术能力、思想素质等方面对操作者全面进行考核。事前还必须反复交底,提醒注意事项,以免产生错误行为和违纪违章现象。
(2)物的状态
在某些工序或操作中,则应以物的状态作为控制的重点。如加工精度与施工机具有关;计量不准与计量设备、仪表有关;危险源与失稳、倾覆、腐蚀、毒气、振动、冲击、火花、爆炸等有关,也与立体交叉、多工种密集作业场所有关等。也就是说,根据不同工序的特点,有的应控制机具设备为重点,有的应以防止失稳、倾覆、过热、腐蚀等危险源为重点,有的则应以作业场作为控制的重点。
(3)材料的质量和性能
材料的质量和性能是直接影响工程质量的主要因素;尤其是某些工序,更应将材料的质量和性能作为控制的重点。如预应力筋加工,就要求钢筋匀质、弹性模量一致,含硫(S)量和含磷(P)量不能过大,以免产生热脆和冷脆;又如,石油沥青卷材,只能用石油沥青冷底子油和石油沥青胶铺贴,不能用焦油沥青冷底子油或焦油沥青胶铺贴,否则,就会影响质量。
(4)关键的操作
如预应力筋张拉,在张拉程序为0→1.05σcon(持荷2min)→σcon中,要进行超张拉和持荷2min。超张拉的目的,是为了减少混凝土弹性压缩和徐变,减少钢筋的松弛、孔道磨阻力、锚具变形等原因所引起的应力损失;持荷2min的目的,是为了加速钢筋松弛的早发展,减少钢筋松弛的应力损失。在操作中,如果不进行超张拉和持荷2min,就不能可靠地建立预应力值;若张拉应力控制不准,过大或过小,亦不可能可靠地建立预应力值,这均会严重影响预应力构件的质量。
(5)技术间隙
有些工序之间的技术间歇时性很强,如不严格控制亦会影响质量。如分层浇注混凝土,必须待下层混凝土未初凝时将上层混凝土浇完。卷材防水屋面,必须待找平层干燥后才能刷冷底子油,待冷底子油干燥后,才能铺贴卷材。砖墙砌筑后,一定要有6～10d时间让墙体充分沉陷、稳定、干燥,然后才能抹灰,抹灰层干燥后,才能喷白、刷浆等。
(6)技术参数
有些技术参数与质量密切相关,亦必须严格控制。如外加剂的惨量,混凝土的水灰比,回填土、三合土的最佳含水量,灰缝的饱满度,防水混凝土的抗渗标号等,都将直接影响强度、密实度、抗渗性和耐冻性,亦应作为工序质量控制点。
(7)常见的质量通病
常见的质量通病,如渗水、漏水、起壳、起砂、裂缝等,都与工序操作有关,均应事先研究对策,提出预防措施。
综上所述,质量控制点的设置是保证施工过程质量的有力措施,也是进行质量控制的重要手段。
4 工序质量的检验
工序质量的检验,是贯穿于整个施工过程的最基本的质量控制活动,包括施工组织内部的工序作业质量自检、互检、专检和交接检验;现场监理机构的旁站检查、平行检测等。工序质量的检验是施工质量验收的基础,分部分项工程施工质量,必须在施工单位完成自检并确认合格后,才能报送监理机构进行检查验收。
前道工序作业质量经验收合格后,才能进入下道工序施工。未经验收合格的工序,不得进入下道工序施工。
5 结束语
地籍测量关键工序探讨 篇4
1.1 区别
首先, 二者的用途不同, 地形测量的成果表现为地形图, 是国家基本图, 广泛用于国防、工程设计、国民经济建设;而现代地籍测量成果表现为地形图、地籍图、宗地图和房产图等综合成图, 不仅有地形图的各项功能, 而且还可用于土地管理、房产管理, 行使国家对土地的行政职能, 是处理房地产纠纷的具有法律效力的文件, 可供分析土地利用合理配置等基本情况, 是国家土地信息库的重要资料来源。
1.2 联系
地籍测量实质是在数字地形测量基础上增加了地籍要素、房产要素测量等的综合测量工作。它的土地信息系统可将地形要素、地藉要素、房产要素分层管理、分类出图, 实现所谓“三图并出”, 达到现代地籍测量成果一测多用、提高效益、节约经费的效果。
2 坐标系的选择
我国地籍测量主要遵循的行业技术标准是《城镇地籍调查规程》 (TD1001—93) 、《第二次全国土地调查技术规程》 (TD/T1014—2007) 、《地籍测绘规范》 (CH5002—94) 和《城市测量规范》 (CJJ8—99) 等。根据上述“规程”和“规范”的基本精神和要求, 地籍平面控制测量坐标系统尽量采用国家统一坐标系统, 条件不具备的地区可采用地方坐标系和任意坐标系。在实际工作中, 采用国家统一坐标系的前提条件是:投影长度变形<2.5cm/km, 而这样的测区是不多的, 亦即我国大多数地区采用国家统一坐标系的条件是不具备的。由此可见, 当长度变形值>2.5cm/km时, 不可盲目采用国家统一坐标系统和片面强调、推崇国家坐标系的统一性, 而应该对不同地区、不同情况作具体分析后, 再加以合理选择和应用。一般地方坐标系的选择可依次采用如下3种形式:
(1) 投影于抵偿高程面上的高斯正形投影3°带平面直角坐标系统。
(2) 沿海地区 (高程<160m时) , 投影于1985国家高程基准面上的高斯投影任意带平面直角坐标系。
(3) 高原或高山地区 (高程>160m时) , 投影于测区平均高程面上的高斯投影任意带平面直角坐标系。
3 工序管理
地籍测量工序流程归纳如下:
(1) 权属调查工序:应该由土地办人员与测量人员合作完成。它是地籍调查工作的核心, 包括选择调查工作底图 (各种地形图或DOM) →行政界复核与转绘→调查区及街坊划分→宗地划分、地籍编号→土地登记申请→指界通知→权源材料→界址认定→“四清”、“四到”→界址编号→界标设置→界址边勘丈→绘制宗地草图→填写地籍调查表。其中, 界址调查和确认是权属调查的关键。
(2) 数字地籍测量工序:由专业测量队伍完成。包括数据采集 (全站仪、GPS进行地籍控制数据采集, 地籍细部数据采集、航测数据采集以及原图数字化数据采集等) →数据传输→数据处理 (地籍成图软件自动成图→展绘控制点、细部点坐标文件→检查、确认界址点的正确性→检查结果的处理→地籍图绘制→宗地面积量算→宗地图绘制→房屋面积量算→房产图绘制→地块分类面积量算→内业成果整理、装订成册) →数据输出→上交成果验收。其中, 检查、确认界址点的正确性是数字地籍测量的关键。
(3) 建立土地信息系统工序:由测绘部门或土地管理部门完成。包括数据库管理→地籍图加属性数据→形成分类统计、网络查询功能→GIS与CAD相接→地籍调查资料入库→数字地籍测量成果、成图文件入库等。特殊情况下, 如果测区没有可供使用的工作底图, 则必须先进行数字地形图测量之后再进行地籍测量工作, 即其工序变为:数字地形测量→权属调查→数字地籍测量→建立土地信息系统。这里, 界址点必须在数字地形图和权属调查的基础上重新测量。
4 地籍图的编绘与入库
《第二次全国土地调查技术规程》中明确规定:“界址点测量一般采用解析法”, 这就为数字地籍测量过渡为现代地籍测量创造了有利条件。
地籍图的编绘宜采用数字地籍测量成图方法, 传统成图方法将被淘汰。野外采集数据一般采用全站仪或GPS并绘制草图的无码作业, 以及全站仪与掌上电脑配合使用, 或全站仪与GPS联合测量等方法, 使数字地籍测量实现内外业一体化作业。当然, 特大范围的数字地籍测量工作可采用数字航空摄影测量或已有图形数字化的方法。但需注意, 精度要求较高的界址点和重要建筑物必须用解析法才能达到《规程》或《规范》的要求。
地籍测量的数据入库分为图形文件与地籍调查资料的入库。地籍调查资料经过扫描以图片的形式可以直接输入GIS系统;现代地籍图的入库是在Auto CAD图形文件的基础上进行改造, 然后经过转换成中间的文本格式文件而与GIS产生接口。
Auto CAD与GIS在数据与功能上的互操作性与集成应用已越来越重要。因此, 首先通过对Auto CAD数字化的地籍图数据进行格式检查、逻辑检查、属性检查和全面性检查后, 再应用中间技术将Auto CAD数据转换成符合GIS数据要求的文本格式, 并同步进行数据转换的质量控制, 这样才能保证高质量的地籍测量数据, 并与地籍调查资料形成严密的关联, 从而为用户访问、集成、可视化、分析和输出地籍测量信息, 完成各种复杂的分析和决策提供更全面的依据和服务, 实现城乡一体化地籍管理信息系统。
5 精度
地籍测量的精度应分为地籍图精度与界址点及重要建筑物等细部精度2方面来探讨。地籍测量的主要成果是地形图、地籍图、房产图、界址点坐标册和地籍测量外业调查表等。若界址点坐标是在测图时与其它碎部点同精度测定, 则地籍图的成图精度也就与界址点精度相一致;若界址点坐标采用单独现场实测的方法获得, 而地籍图由数字航空摄影测量或已有图形数字化的方法得到, 则现代地籍测量的成图精度与界址点坐标的精度应分属2个不同的指标。
5.1 数字地籍原图的基本精度
(1) 相邻界址点、界址点与邻近地物点的间距中误差应为±0.3mm。
(2) 宗地内部与界址边不相邻的地物点, 相对于邻近图根点的点位中误差应为±0.5mm;邻近地物点的间距中误差应为±0.4mm。
5.2 界址点精度指标
界址点精度指标的确定, 应根据划分权属单元时没有争议、用户满意为原则。按测区土地经济价值和界址点的重要程度来加以选择。《城镇地籍调查规程》将城镇地区的权属界址点分为2类, 街坊外围界址点及街坊内明显界址点为一类;街坊内部隐蔽界址点及村庄内部界址点为二类。
6 几点建议
(1) 关于工序管理, 设立界址点调查、核实“四清四到”和“界址点坐标正确性判断”2个关键点, 可确保界址点坐标数据无误, 提高地籍测量的效率和质量。
(2) 关于坐标系的选择, 不可盲目套用国家统一坐标系, 而应该对测区不同情况进行具体分析、区别对待, 投影变形值<2.5cm/km才符合地籍测量对坐标系的要求。
(3) 关于与地形测量的关系, 二者不可截然分开。地形测量是基础, 地籍测量是地形测量增加了地籍要素和房产要素后的丰富、扩充和综合。
(4) 关于地籍图的编绘与入库, 应该统一数据格式, 整合各种成图系统软件, 形成统一的数据库管理规范, 便于GIS建库、兼容和共享。为实现数字城市、数字中国、数字地球打下坚实的基础。
(5) 关于精度, 以“够用、经济”为原则, 以“用户满意”为目标, 用最经济的手段生产出用户满意的产品。不可盲目追求高精度或“一刀切”, 既不现实, 也不可取。
(6) 关于面积量算, 应尽量采用坐标解析法或数字地藉图上的坐标图解法进行面积量算, 以确保地籍测量产品的先进性、适应性, 更好地为建立土地信息系统服务。对于农村土地和未利用地的面积量算, 可综合运用各种量算方法, 只要注意2次量算的差和根据图幅理论面积校核的较差不超过限差, 即可进行面积的平差和汇总, 满足土地调查的要求。另外, 20世纪90年代颁布的《规程》和《规范》中有的内容已不符合现今地籍测量的要求, 应及时予以修订。
摘要：地籍测量是服务于土地管理的一种专业测量, 有其自身的特殊背景, 它是地籍调查中不可分割的重要组成部分, 研究地籍测量不仅可以促进国土资源管理水平的提高, 还能促进当代高新测绘技术在地籍测量中的应用不断的发展与创新。
关键词：地籍测量,坐标系,工序管理,编绘入库
参考文献
[1]TD/T1014-2007.中华人民共和国国土资源部.第二次全国土地调查技术规程[S].北京:中国标准出版社, 2007.
[2]建设部.城市测量规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 1999.
兔皮软化工序的影响因素 篇5
裘皮产品的柔软性一方面取决于原料皮纤维结构的紧密度,另一方面取决于加工过程中对皮纤维的松散程度,而后者则主要受裘皮生产过程中软化和浸酸工序的影响。因此浸酸、软化工序进行的好坏,对裘皮的质量影响甚大[1]。软化是利用酶制剂对皮中纤维间质进行水解从而使胶原纤维得到良好分散,胶原纤维分散得越好,越有利于裘皮的柔软性。但是酶对皮板进行软化的同时,也对毛被和皮板连结的坚牢度有不同程度的影响,因此浸酸、软化的工艺参数与裘皮的质量密切相关。据此,研究北京泛博公司的裘皮专用软化酶ARS于兔皮软化工序中的应用,并对软化工序的影响因素进行评述。
1 试验部分
1.1 主要材料及仪器
盐干兔皮(浙江桐乡森王皮草有限公司);威斯软化酶ARS,威斯润湿剂Q-39,威斯毛皮脱脂剂JA-50、TL-80(北京泛博科技有限责任公司);六联划槽(中国无锡新达轻工机械有限公司);GI热泵循环不锈钢控温试验转鼓Φ600 mm×300 mm(无锡市德润轻工机械厂)。
1.2 试验方法
1.2.1 试验用兔皮的准备
以常规裘皮准备工段工艺对盐干兔皮进行加工,至软化工序前的工艺流程为:组批→去头、尾→称重→预浸水→洗皮→主浸水→揭里、去肉→脱脂。工艺如下:
浸水:液温25 ℃,威斯润湿剂Q-39 1 ml/L,划动30～60 min,过夜,次日出皮;
洗皮:液温43 ℃,威斯毛皮脱脂剂JA-50 2 ml/L,纯碱 1 g/L,60 min后出皮,水洗;
复浸:液温25 ℃,元明粉10 g/L,硫酸0.5 ml/L,威斯润湿剂Q-39 0.5 ml/L,划动30 min后,过夜,揭里,去肉;
脱脂:液温40 ℃,威斯毛皮脱脂剂TL-80 2 ml/L,纯碱0.5 g/L,60 min后出皮,水洗,将脱脂兔皮剪成10 cm×10 cm的小块待用。
1.2.2 软化工艺实验的设计
对脱脂后的兔皮进行软化工艺的平衡研究,对影响兔皮软化效果的pH值、温度T、软化工艺时间t及酶的用量U等4因素进行L16(44)正交试验(见表1),以加工结束后毛皮的手感及软化前后毛皮的质量和面积变化率等作为兔皮软化效果的评价指标(以10分制表示,3者所占比例分别为50%、25%和25%)。
1.2.3 酸介质对软化效果的影响
毛皮软化工序一般在浸酸浴中进行,不同种类的酸进行的毛皮软化工艺,其结果有可能不同。本试验在前述所得最优软化工艺的基础之上,控制浸酸浴的pH值相同,考察有机酸、无机酸及有机酸和无机酸的混合酸3种不同酸介质对兔皮软化效果的影响。
1.2.4 应用评价
对所做正交试验的兔皮以常规工艺加工至成品,并以标准方法[2]检测成品的物理机械性能,以评价软化工艺对成品相关性能的影响。
2 结果与讨论
2.1 软化工艺的优化
对经过预处理后的兔皮采用L16(44)进行正交试验,试验方案和结果见表2。试验结果表明,对兔皮软化效果影响最大的因素是温度,其次的影响顺序为:pH值>时间>酶的用量。
温度对软化效果的影响主要表现在:在其它条件相同的情况下,随温度的升高,酶对纤维间质、弹性蛋白以及糖蛋白等的作用逐渐增强,从而使胶原纤维分散得更加均匀,毛皮产品更柔软。如果温度过高,超过40 ℃时,酶的作用会过于剧烈而使毛皮产品受损。pH值主要影响酶软化的环境条件。如超过酶作用的最适条件,则酶的活性大受抑制,其水解纤维间质、弹性蛋白以及糖蛋白的能力就会下降,软化效果就差,因而需控制软化浴pH值在该酶的最适条件下,从而才能最大限度地发挥酶软化的作用。在所用酶用量的范围内,随酶用量的增加,纤维分散的效果提高,毛皮也更加柔软,手感更好。而软化时间与温度及酶用量有关,温度高、酶用量大,软化时间就短;温度低、酶用量小,所需软化时间就长。实际上,在整个酶软化的过程中,软化时间、温度、pH值及酶用量等工艺参数都是相互关联的,要根据实际情况进行合理控制。而根据正交试验的结果可知,第11组试验工艺应用于兔皮软化工艺中,所得兔皮的软化效果最好,也即在软化pH值控制在3.0左右、温度为35 ℃、酶用量为3.0 g/L、软化作用时间6 h为最佳。
2.2 酸介质对软化效果的影响
用2.1中最优软化工艺,利用不同的酸介质控制软化浴pH值在3.0左右,进行兔皮软化工艺。其软化效果的评价结果见表3。
由表3可以看出,无论是从软化后兔皮的手感,还是软化前后兔皮的质量及面积变化率来说,有机酸优于无机酸,而有机酸和无机酸的混合酸的总体效果最好。研究[3]表明,浸酸对毛皮柔软性的作用主要有两个,一是去除纤维间质及黏多糖;二是酸膨胀作用,使胶原纤维适度松散。黏多糖去除得越彻底,胶原纤维表面越洁净,将来的成品也越柔软。但在胶原纤维分散的同时,也有可能使胶原水解,其结果适得其反,起不到软化的作用。显然,无机酸水解胶原的作用强于有机酸,但酸膨胀的效率高于有机酸,因而,从总体上考虑,在工艺一致的情况下,无机酸和有机酸的混合浸酸效果要优于前二者。
2.3 应用评价
对所得软化兔皮按常规工艺加工至成品,并测定其物理机械性能,其结果见表4。结果表明:11和13样品的总体性能最好,成革柔软而且各项性能指标比较均衡。其它样品或多或少由于软化工艺的不当,使胶原纤维分散得不好或不均匀,从而造成某些指标稍差。
3 结论
(1)兔皮软化效果的影响因素依次为:温度>pH值>时间>酶的用量。在整个酶软化过程中,上述工艺参数是相互关联的,要根据实际情况进行合理地控制。经过在25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃条件下,工艺优化得到一个较好的兔皮软化工艺,即软化pH值控制在3.0左右,温度为35 ℃,酶用量为3.0 g/L,软化作用时间6 h,其成品各项性能相对较优。
(2)软化浴中的酸介质对软化效果具有一定的影响,无机酸、有机酸以及无机酸和有机酸的混合酸3种介质,以无机酸和有机酸的混合酸的效果最好。
参考文献
[1]韩清标.毛皮化学及工艺学[M].北京:中国轻工业出版社,1996.
[2]西北轻工业学院皮革教研室编著.皮革分析检验[M].北京:中国轻工业出版社,2000.
高炉炼铁工序节能技术综述 篇6
关键词：高炉,炼铁,节能,技术
1前言
近年来,受国际、国内宏观经济不景气及钢产能总体过剩的影响,我国钢铁行业整体处于低迷状态, 大部分企业经济效益下滑,部分企业经营困难甚至出现亏损的局面。尽管如此,钢铁工业仍然是我国重要的基础产业,对国民经济的持续、稳定、健康发展有着举足轻重的作用,面对大气污染治理的严峻形势,各钢铁企业一方面必须致力于创建环境友好型企业,另一方面,由于钢铁工业能耗占全国能源总消费量的比重较大,是能源消耗大户,必须在节能降耗上下功夫,努力降低生产成本,提高赢利水平。
高炉炼铁作为最主要的炼钢用铁来源,其工序能耗占钢铁生产总能耗的50% 以上。因此,降低高炉炼铁工序的能耗,是钢铁联合企业节能挖潜、降低生产成本的重要环节。
2高炉炼铁工序节能技术
2.1提高入炉料质量
2. 1. 1入炉料要坚持精料方针高炉生产的实践证明,坚持高炉入炉原料的“精料化”方针是炼铁生产节能降耗的重要技术手段,尽可能提高烧结矿、球团矿及块矿等入炉含铁原料的含铁品位,通过强化原料系统混匀、中和工序以及稳定生产操作过程等手段减少入炉原料的TFe、碱度波动,控制碱金属及Zn、Pb等有害杂质含量,全面提高入炉原燃料质量, 是炼铁原料精料化的重要目标。
进入本世纪以来,随着国内钢铁产量的大幅度提高,对全球优质铁矿粉的需求呈现爆炸式增长,从而造成品位高、成分均匀的优质矿粉资源越来越少, 不仅国内自产的高质量矿粉稀少、供应短缺,就连曾长期占据我国进口矿市场的澳粉、巴西粉、秘鲁粉等传统优质矿资源也呈现出了很明显的品位下降趋势。针对这种对精料方针极为不利的客观情况下, 应通过完善炼铁系统原料准备环节的生产工艺、加强操作管理等方式,切实提高入炉原料的质量均匀性与稳定性,用入炉含铁原料质量稳定性的提高来弥补品位的下降,从而为高炉工序优化操作创造条件,达到节能降耗的目的。
2.1.2进一步优化炉料结构,提高球团矿入炉比例
对于钢铁联合企业来说,炼铁系统包括焦化、烧结、球团、高炉等铁前全部工序,整个系统的节能工作应以高炉为中心统盘考虑,以降低全系统综合能耗和成本为目的,在高炉入炉含铁原料质量基本稳定的前提下,因炉制宜制定合理的炉料结构是高炉炼铁优质、高产、低耗、长寿的关键,也是降低高炉炼铁工序生产成本的重要手段。我国高炉入炉含铁原料结构一般为: 烧结矿75% 左右,球团矿15% 左右, 生块矿10% 左右。与烧结矿相比,球团矿品位高, 生产过程能耗低,是世界上工业发达国家钢铁企业造块技术发展的主方向,在当前烧结矿品位出现明显下滑的不利形势下,应尽可能提高球团矿入炉比例,从而提高入炉料综合品位,为高炉工序节能降耗创造有利条件。
2. 1. 3提高入炉焦炭质量对于高炉炼铁来说,焦炭是高炉内所有料柱的骨架,焦炭质量的好坏对保证生产过程炉内料柱的透气性和透液性起着决定性作用,将直接影响高炉是否能够顺行,同时对能否提高燃料喷吹比起着关键作用。根据生产实践,应努力提高焦炭M40和热强度,降低M10和热反应性, M10对燃料比的影响很大,焦炭M10的微小波动都将会引起燃料比的明显变化。近年来,随着干法熄焦技术的逐步推广、应用,一大批焦炉由湿法熄焦改为干法熄焦,焦炭的强度和反应性等质量指标得到明显提高。同时,由于我国炼焦煤资源的短缺,推动了捣固炼焦技术的推广和应用,从而提高了国内中、 小型高炉入炉焦炭的整体质量。
2.2优化工艺操作
2. 2. 1维持合理的冶炼强度对于高炉生产来说, 当冶炼强度处于较低的水平时,若小幅度提高冶炼强度,可以提高利用系数和生铁产量,但是应注意燃料比是否上升,并有可能会对生产稳定及高炉寿命产生不利影响。过去,我国有相当部分的中小型高炉为片面追求高产,曾长期采用高冶炼强度的操作方针。生产实践表明,高炉应进行中等冶炼强度操作,特别是对于大中型高炉来说,当冶炼强度保持在1. 2t / m3·d左右时,可实现在较低燃料比同时获得最佳技术经济指标,若继续提高冶炼强度,产量可能会得到小幅度的提升,但焦比、燃料比会明显增加, 成本升高。目前,首钢京唐5 500 m3高炉综合冶炼强度控制在1. 10 t/m3·d左右,利用系数为2. 3t/ m3·d左右; 沙钢5 800 m3高炉冶炼强度控制在1. 15 t / m3·d左右,利用系数平均为2. 4 t/m3·d。
2. 2. 2降低燃料比高炉固体燃料消耗占整个炼铁工序能耗的75% 以上,我国先进水平的高炉燃料比在490 kg /t左右,而国际先进水平的燃料比在450 kg / t以下,两者相比仍有较大的差距。我国部分特大型高炉的装备水平已居世界前列,包括燃料比在内的各项经济技术指标具备达到世界先进水平的潜力。因此,在高炉冶炼强度达到规定的水平后, 应根据“利用系数 = 冶炼强度 ÷ 燃料比”这一高炉炼铁基本理论,努力通过控制燃料比来提高高炉利用系数,在降低炼铁固体燃料消耗的同时增加生铁产量。
2. 2. 3提高并稳定风温热风带入高炉的热量占高炉冶炼热量总收入的20% 左右,正常情况下,风温每提高100℃,可以降低燃料比15 kg /t左右。提高风温是降低焦比和燃料比的重要途径,应通过改进热风炉结构、助燃空气和煤气双预热、减少管路及风口的风温损失等措施尽可能提高入炉风温。目前,我国大中型高炉的风温已基本稳定在1 200 ℃ 以上,部分企业已达到1 250 ℃ 左右。在实际操作中,要注意在保持高炉顺行的情况下稳定提高风温, 当风温达到较高的水平后,不要轻易地进行降低风温操作。同时,要根据设备情况,不断探索和优化操作,采取更加合理的烧炉、换炉及送风制度,在保证拱顶寿命的前提下,尽可能缩小拱顶温度和热风温度的差值,不要随意调整风温,尽可能减小风温波动。
2. 2. 4适宜的高喷煤量作为高炉炼铁工序的重大技术进步,高炉喷吹煤粉是炼铁系统节能的中心环节,由于煤粉制备及喷吹工序的能耗远远低于焦化工序能耗,用煤粉代替部分焦炭可大幅度地减少焦炭用量,降低生铁成本。实际生产表明,高炉用煤粉代替焦炭,每喷吹1吨煤粉可降低炼铁系统能耗约70 kgce /t左右。因此,在过去的一段时间里,我国大部分钢铁企业曾盲目地追求高喷煤比,以实现高产,部分高炉曾达到200 kg /t的喷煤量。宝钢高炉喷煤量曾经超过250 kg /t,在燃料比没有上升的情况下,成功降低了焦炭消耗。但是随着原料条件及冶炼强度的变化,各企业已不再片面追求高喷吹比,转而在降低综合燃料比上下功夫,努力提高煤粉在炉内的利用率,维持较高的置换比。因为虽然煤粉可以代替部分焦炭作为炉内热量的来源并提供部分还原气氛,但是过高的喷煤量将会影响炉内料柱的透气性,当喷煤量达到一定的程度后,如果焦比没有相应地下降,这说明煤粉在炉内的燃烧可能不完全,从而出现因片面提高煤比造成的燃料比升高,因此高喷煤比的最佳临界点应该是提高喷煤量之后, 炼铁燃料比并没有升高。
2. 2. 5高富氧率近年来,作为高炉强化冶炼、增产节焦的重要技术手段,富氧鼓风得到了大规模的推广应用。鼓风富氧率每增加1% ,可以增加喷煤量12 ~ 13 kg /t,燃料比将下降0. 5% 左右,增产2. 5% ~ 3% 。目前,我国先进水平的高炉富氧率已达到5% 左右,沙钢5 800 m3高炉富氧率曾达到8% 以上,对降低燃料比、提高产量起到了积极的作用。
2. 2. 6高顶压炉顶煤气压力每提高10 k Pa,高炉可增产1. 9% ,燃料比约下降0. 3% ~ 0. 5% 。因此, 在设备条件允许的情况下,提高炉顶压力,煤气在炉内停留的时间延长,煤气流速降低,煤气流稳定性得到一定程度的提高,与矿石的接触时间及反应会更充足、充分,提高了煤气、燃料在炉内的利用率,促进了间接还原,有利于高炉的稳定顺行和焦比降低,为炼铁生产过程减少波动提供了保障。目前,我国大型高炉炉顶压力均已达到200 KPa左右,为生产过程的稳定和后续炉顶压力的充分利用创造了条件。
2.3高炉大型化
大型高炉装备完善,热交换充分、煤气利用率高、热量损失少、系统能效高,具备实现高富氧、高风温、大喷煤、高顶压的能力。高炉容积越大,其相对占地面积小,单位投资成本越省,生产稳定、指标先进,生产效率越高,能耗越低,污染物排放少,寿命长,生产成本低。同时,由于环保标准的不断提高, 高炉大型化是国内外高炉炼铁的必然发展趋势。 2009年,国家制定钢铁产业振兴规划时,进一步将高炉淘汰标准提高到1 000 m3,此后,我国炼铁高炉大型化取得了较快的进展,新建高炉炉容基本都在2 000 m3以上,随着首钢京唐5 500 m3、沙钢5 800 m3等一批特大型高炉相继建成投产,我国炼铁高炉大型化取得了与世瞩目的成就。但是,整体来看,由于1 000 m3以下的高炉数量仍占2 /3左右,特别是还有相当一部分450 m3以下高炉仍在生产,造成我国炼铁产能分散较严重,平均能耗较高。因此,用新建大型高炉来强制替代并淘汰小型高炉的落后产能是高炉炼铁工序实现大幅度节能减排的重要手段, 也是高炉炼铁生产向高效化、清洁化发展的重要步骤。
2.4重视二次能源的回收利用
2. 4. 1全面采用高炉炉顶煤气余压发电( TRT) 技术近年来,作为高炉炼铁工序能源综合利用及节能的重要技术手段,高炉炉顶煤气余压发电技术 ( TRT) 是国际上公认的有价值的二次能源回收装置,得到了普遍的推广和应用。采用TRT装置,吨铁可以产生电力40 k W. h左右,占高炉鼓风系统所需能量的30% 以上。由于TRT发电既不消耗任何燃料,也不产生环境污染,成本低,经济效益十分显著,近年来新建的绝大多数高炉均配套建设了TRT发电系统。
2. 4. 2推广高炉煤气干法袋式除尘技术干法除尘与湿法除尘相比,具有煤气含尘量低、节水节电、 煤气热值高、煤气温度高的明显优点,可以显著提高TRT发电量。采用全干法布袋除尘技术处理后的净煤气含尘量可以降至5 mg /m3以下,煤气温度提高100℃ 以上,TRT发电量增加30% 以上。自上世纪90年代以来,高炉煤气干法除尘作为高炉炼铁工序又一重大节能环保新技术,首先在中小型高炉上得到推广和应用。对于大型高炉而言,由于煤气流量大、压力高、温度波动大、温度控制困难等情况,高炉煤气干法除尘技术发展较慢。进入本世纪以来,国内相关科研院所及环保企业通过对国外相关干法除尘技术的引进、消化吸收和优化,并随着滤袋材质改善、耐热性能提高等一系列关键技术的突破,加上国家环保政策的引导和支持,2003年以后,高炉煤气袋式干法除尘技术逐步在大中型高炉上得到大范围推广,许多原来采用高炉煤气干法除尘的企业已逐步改造为干法袋式除尘。2005年,包钢2 200 m3高炉在国内2 000 m3以上高炉率先配备煤气干法布袋除尘技术; 2009年,首钢京唐公司在5 500 m3高炉上采用煤气全干法袋式除尘技术,创造了高炉煤气全干法除尘技术在特大型高炉上成功应用的世界记录。
2. 4. 3回收热风炉烟气余热现有的热风炉烟道废气温度一般在200℃ ~ 300℃,因废气量大,带走的热量非常多,充分利用这一部分废气的显热通过热交换器来预热热风炉烧炉用的煤气和助燃空气, 可以将煤气和助燃空气温度预热到150 ~ 200℃,明显提高煤气和助燃风温度,减少高炉煤气或者焦炉、 转炉煤气的消耗量,降低热风炉能耗。充分利用热风炉烟气余热回收技术,在单烧高炉煤气条件下,送风温度可以达到1 200℃ 左右,炼铁工序节能10 kgce / t生铁。
2.4.4高炉煤气综合利用
2.4.4.1采取蓄热技术提升高炉煤气燃烧温度
由于高炉煤气的热值一般在3 500 KJ/Nm3左右,属于低热值燃料,燃烧温度低,在大型钢铁联合企业曾长期与焦炉煤气混合使用,以提高燃烧温度和燃烧效率。但是在部分小型钢铁企业,由于没有焦炉煤气等高发热值煤气来源,为了综合利用仅有的高炉煤气,减少放散,先后开发了高炉煤气预热技术,通过预热炉燃烧部分高炉煤气来预热高炉煤气和助燃空气,提高纯高炉煤气燃烧温度,广泛用在烧结点火炉、石灰窑、轧钢加热炉等工序,满足烧结点火、石灰石煅烧以及钢坯加热等的需要。
2.4.4.2高炉煤气燃烧发电
为了充分利用自产高炉煤气,自上世纪80年代起,高炉煤气燃烧发电技术首先在小型钢铁企业得到了较大的发展,随着钢铁企业生产经营形势的严峻,为了减低生产成本,节约能源,高炉煤气发电在各大中型钢铁企业也逐渐得到了普及,特别是与钢铁生产其它环节产生的余热联合使用,大大提高了发电机组的运行稳定性和发电量。
由于高炉煤气锅炉汽轮机发电的工艺热效率只有25% 左右,为了提高能源转换效率,近年来,高炉煤气燃气轮机联合循环发电技术得到了较块的发展,采用燃气轮机技术,高炉煤气热效率可以达到40% 以上,先后在我国宝钢、邯钢、链钢、沙钢、重钢等大型钢铁企业得到了推广应用,在为企业带来可观经济效益的同时,也为国家节能减排政策的落实做出了积极贡献,是高炉煤气燃烧发电的发展方向。
3结束语
( 1) 高炉炼铁作为我国钢铁工业最大的能源消耗工序,必须全方位重视节能降耗工作。
炼钢厂电炉工序优化改造 篇7
随着电炉大方坯连铸机的建成投产, 电炉系统各工序间的产能匹配出现新的不平衡, 即连铸产能大于初炼炉产能, 迫切需要初炼炉提高生产节奏, 提高炉前产能。其次, 随着公司铁水产能的提高, 增加部分的铁水需转炉和电炉共同消化, 方能基本保持公司铁钢产能的基本平衡, 使公司利润最大化。再者, 从优化初炼炉生产工艺的角度出发, 必须对现有的炉壳进行改造, 淘汰无改造价值并且不能适应当前生产要求的炉壳, 以保证出钢时合适的留钢量及最少的下渣量, 同时在炉壳砌筑时亦能够保证和提高炉壳砌筑质量, 从而提高生产节奏, 提升产品质量。
随着公司铁水产能的增加, 电炉初炼炉铁水的兑入量由原来的30%提高到现有的60%, 现有的供氧及喷粉系统已不能满足生产要求, 因此, 此次改造同时对炉体的供氧及喷粉系统进行优化升级改造, 出钢车增加称重装置。
二主要技改内容
1. 主要改造内容:
炼钢厂电炉初炼炉现役使用2个炉壳, 分别为1#炉壳和2#炉壳。这两个炉壳分别存在不同程度的问题, 均无法满足生产的要求。1#炉壳问题严重, 炉壳偏心箱高度偏低, 偏心箱区域与炉子主体过渡部分向上倾斜角度过大, 给砌炉及炉体部分的生产工艺优化带来无法克服的困难。针对2#炉壳所存在的问题, 在现有的基础上只需要小的改动即可适应生产的需要。首先设计新的炉壳, 等新的炉壳投入使用后改造2#炉壳, 1#炉壳淘汰。
2. 经讨论分析电炉工序现有其他设备还存在的部分问题, 需要进行工艺优化及部分设备改造:
(1) 提高喷淋水压力, 减小喷嘴口径, 以减少并最终杜绝喷淋水进入炉内。
(2) 通过扩大胎具减薄炉底捣打料厚度, 以增大装入量及留钢量, 提高生产节奏。
(3) 通过优化碳粉枪、氧枪系统、水冷系统, 提高氧气、碳粉利用率及设备作业率, 提高炉龄, 达到提高产能降低成本的目的。
(4) 利用计算机控制模型, 合理控制冶炼强度, 进行成本核算, 提高自动化水平。
(5) 加高下炉壳高度, 减小上炉壳高度, 相应地减小水冷炉壁高度, 减少热损失, 减少水冷事故。
(6) 出钢车加电子称, 保证出钢量的稳定及加入合金的精准, 进而保证精炼座包成分的稳定, 保证精炼效果, 减轻精炼压力。
3. 现有40 t LF进行移位扩容改造:
改造后的精炼炉将布置在炼钢跨C柱列以南, 占用现有连铸机位置即15#~19#柱区域, 精炼工位则布置在C柱列17#~19#柱间。
可利旧设备为:电极升降立柱、钢包车 (或原连铸机钢包回转台) 及适当改造后的除尘系统。
需改造的设备:
(1) 变压器:
容量:10000 k VA
电压:高压侧35 k V, 低压侧185 V~278 V, 9级
电流:高压侧160 A, 低压侧24500 A
(2) 二次短网;
(3) 导电横臂;
(4) 液压系统;
(5) 自动化系统;
(6) 高压柜;
(7) 高压电缆;
(8) 自动加料系统;
(9) 除尘系统移位;
(10) 水冷炉盖。
说明:新上35 k V高压出线柜需安装在公司220 k V变电站, 但其前提是220 k V变电站必须进行35 k V等级的增容后方可满足运行要求。
三主要技术指标的目标值 (或改进值)
1. 现在的主要技术指标。
出钢量:53吨
留钢量:≥5吨~8吨
生产周期:60分钟
2. 改造后的主要技术指标。
出钢量:53吨
留钢量:≥10吨
生产周期:<50分钟
精炼炉:
升温速度:≥3.5℃/min
精炼周期:50 min
四投资费用估算
1. 初炼炉及相关设备。
(1) 新炉壳投资费用估算为41万元, 其中:上炉壳8万元, 下炉壳31万元, 出钢口开闭机构2万元。
(2) 喷粉系统改造预计20万元 (包括设备、电器及安装) 。
(3) 氧枪系统优化预计50万元 (包括设备、电器及安装) 。
(4) 出钢车电子称费用10万元。
(5) 设计费用20万元。
(6) 新炉砌筑费用8万元 (两个炉壳) 。
(7) 2#炉壳改造费用10万元。
(8) 不可预计费用20万元。
(9) 新上空压机一套, 费用70万元 (包括设备、电器、加压装置及安装) 。
合计:249万元。
2.40 t LF移位扩容费用。
(1) 变压器一台:150万元
(2) 二次短网一套:50万元
(3) 导电横臂一套:50万元
(4) 液压系统:50万元
(5) 自动化系统一套:80万元
(6) 35 k V高压柜5面 (其中:PT柜1面, 配电室进线柜1面, 变压器出线柜1面, 阻容保护柜1面, 220 k V站出线柜1面) :67万元
(7) 35 k V高压电缆700米:50万元
(8) 自动加料系统一套:60万元
(9) 除尘移位:60万元
(10) 水冷炉盖:30万元
(11) 土建施工及公辅设施移位:100万元
(12) 安装调试 (含钢结构) :120万元
(13) 不可预见费:30万元
合计:897万元
此项改造所涉及到的其他项目可利用现有设备进行改造, 或报新备件计划即可实现, 无需进行投资改造。
3. 总费用:1146万元。
五经济效益测算
改造完成后, 每日钢产量比项目实施前可增加200吨, 最终成材率按90%计, 则公司年纯增钢材产量为:
200 (t) ×330 (天) ×90%=5.94万吨
吨钢利润按100元计算, 则新增产能所创经济效益为:
5.94万吨×100元/吨=594万元
新增年折旧费用为:1146×90%/15=69万元
新增年备件费用为:100万元
年创综合经济效益为:594-69-100=425万元
投资回收期:1146/425=2.70年
六小结
随着各部分的改造完成, 加快了电炉的生产节奏, 对钢产量有着显著的提升。另一方面, 在公司出铁量增加的情况下, 电炉工序的升级改造有效地实现了钢、铁量的平衡, 对公司的生产组织有着巨大的贡献。
参考文献
[1]濮良贵.机械设计[M].北京:高等教育出版社, 1996