热风炉自动燃烧

营口钢厂热风炉自动燃烧控制的方案

一、背景说明：

热风炉是高炉炼铁生产过程中的重要设备之一，是提供高炉热风热量的，其提供的热量约占高炉炼铁生产耗热的25%左右，热风温度对高炉炼铁生产产量和节能至关重要，热风炉风温对提高高炉炼铁的许多经济技术指标非常明显，其主要表现在：降低焦比、提高煤比、提高产量。

热风炉的主要作用是把鼓风机站供来的冷风加热到高炉要求的温度，供高炉生产用，热风炉是一种利用蓄热原理工作的换热设备，其工作原理决定它的工作方式是循环周期性的。需要多座（通常是3到4座）交替循环工作，才能满足高炉连续生产的需要。每座热风炉工作又分燃烧阶段和送风阶段。

燃烧阶段：将热风炉内的蓄热体加热，先将冷风阀关闭，煤气和助燃空气按一定的空燃比燃烧，烟气通过烟道排出。

送风阶段：鼓风机站送来冷风进入热风炉与蓄热体充分热交换，达到一定温度时由热风管道送入高炉。对每一座热风炉是一种序批式生产过程。不同的送风制式有：两烧一送，交错并联，两烧两送，半并联方式。

这种序批式生产过程是对燃烧阶段和送风阶段在相对时间内互相

衔接切换，只有燃烧自动化的实现，才有可能实现燃烧阶段和送风阶段相互按照管理要求切换，达到最大节能效果。实现热风炉优化操作。热风炉在其结构上有多种形式，其工作原理是基本相同的，而热风炉的自动化控制也基本相同，主要分为燃烧控制和各设备间的逻辑顺序控制，顺序控制基本能够实现自动。

热风炉自动燃烧控制，据掌握的资料情况和现在的文献看，除引进的高炉外，实现有效的自动燃烧控制很少见，其热风炉的燃烧控制几乎都是在操作站画面上手动（HMI手动），由于手动受人为的因素影响，一人不可能同时操作煤气和助燃空气两个调节阀，就不可避免的出现燃烧状况时好时坏的波动现象。也不能保证空燃比的恒定，经常造成时而煤气过量不能充分燃烧，时而空气过量温度烧不上来，达不到节省能源效果。

二、具体说明：

利用PLC控制系统控制热风炉自动燃烧的方法：

系统构成除工艺和电气的相关设备外，主要仪表设备包括PLC控制系统及热风炉操作站，热风炉各部位温度检测，煤气总管压力调节阀，助燃空气压力调节阀及助燃风机调节门，每座热风炉煤气流量检

测和流量调节阀、助燃空气流量检测和流量调节阀，热风炉烟道烟气残氧检测仪，构成自动化系统的硬件平台。在操作站画面上为每一座热风炉设置一套温度调节器来控制该热风炉的煤气流量和空气流量按照设定的空燃比进行燃烧。基于该燃烧控制器的建立，就能实现根据拱顶温度与烟道烟气温度管理制度进行自动燃烧控制，或者按照工艺提供热风炉燃烧数学模型进行燃烧控制，同时实现热风炉自动燃烧与热风炉自动换炉相互连锁。

热风炉自动燃烧的方法其特征在于控制系统中为每一座热风炉设置一套温度调节器来控制该热风炉的煤气流量和空气流量按照设定的空燃比进行自动燃烧。减少在操作站画面上操作，减少人为因素（手动分别操作煤气和助燃空气流量）影响燃烧温度波动和能源损耗。

还可根据拱顶温度与烟道烟气温度管理制度进行自动燃烧控制，避免高温过烧和低温燃烧不够现象，通过热风炉炉身温度记录和计算机的自学习功能，来得到热风炉的温度自上而下梯度传导时间，保证热风炉换炉最佳时机就是热风炉燃烧完成时间。最大效率节约能源。具体来说：在燃烧开始时，燃烧控制器按照拱顶设定温度燃烧，在t1时段达到设定温度拱顶温度T拱顶SP时，由烟道温度达到换炉设定温度和时间t2来确定烟道温度上升率，从而设定燃烧控制器设定值。使得t2达到时就是换炉时刻，见附图。

这种利用PLC控制系统控制热风炉自动燃烧的方法，就是设置一套交叉限幅温度调节器来控制该热风炉的煤气流量和空气流量按照设定的空燃比进行燃烧，空燃比通过计算机由高炉煤气气体分析仪提供的检测参数自动进行计算，得到实时理论空燃比。同时可以通过设置烟道烟气残氧检测仪的数值，计算机实时调整空燃比。在操作站画面上也可以直接输入空燃比，同时显示实际的空燃比，燃烧效果一目了然。交叉限幅目的是要升温时先是助燃空气流量开大到限幅值时再开煤气流量使得温度逐步上升至目标值，降温时反之，先是降煤气流量到限幅值时再降助燃空气流量使得温度逐步下降目标值。

三、目的和意义

目的是：提高热风炉燃烧精度、提高热风温度、节约能源、减少环境污染、提高工作效率、减轻劳动强度、能保证炉顶温度不超过一定数值，延长热风炉的寿命。可实现自动化管理提升生产管理水平。都有非常大实际意义。

四、系统组成：

系统除了由仪表和PLC硬件组成外。还包括系统软件，其主要内容是建立系统计算块（计算机自动进行计算空燃比，热风炉燃烧按照拱顶温度与烟道烟气温度管理制度进行自动燃烧）、建立温度及流量等调节器及相互调节关系，实现热风炉自动燃烧。系统温度压力流量

等参数显示、画面显示说明、烟气氧气含量检测与空燃比调节，重要参数的历史趋势。

五、技术方案具体实施方式。

六、附图及说明

图（1）高炉热风炉检测与控制流程图。

图（2）热风炉燃高炉煤气自动燃烧控制系统图。

图（3）热风炉燃高炉煤气自动燃烧控制框图。

图（4）热风炉拱顶温度与烟道烟气温度管理制度曲线

图（1）高炉热风炉检测与控制流程图

图（2）热风炉燃高炉煤气自动燃烧控制系统图

图（3）热风炉燃高炉煤气自动燃烧控制框图

图（4）热风炉拱顶温度与烟道烟气温度管理制度曲