热风炉燃烧温度控制系统的设计

工号：JG-0054889

酒钢炼铁保障作业区

论文设计

题目热风炉燃烧温度控制系统设计

厂区炼铁厂

作业区保障作业区

班组维护班

姓名陈现伟

2011 年05 月08 日

论文设计任务书

职工姓名：陈现伟工种：维护电工

题目: 热风炉燃烧温度控制系统的设计

初始条件：炼铁高炉采用内燃式热风炉,燃烧所采用的燃料为高炉煤气和转炉

煤气。两种燃料混合后进入热风炉燃烧室,再与助燃空气一起燃烧,要求向高炉送风温度达到1350℃，则炉顶温度必须达到1400℃±10℃。

要求完成的主要任务:

1、了解内燃式热风炉工艺设备

2、绘制内燃式热风炉温度控制系统方案图

3、确定系统所需检测元件、执行元件、调节仪表技术参数

4、撰写系统调节原理及调节过程说明书

时间安排

4月29－30日选题、理解设计任务，工艺要求。

5月1－3日方案设计

5月4－7日参数计算撰写说明书

5月8日整理修改

主管领导签字：年月日

目录

摘要.............................................................. I 1内燃式热风炉工艺概述. (1)

2热风炉温度串级控制总体方案 (2)

2.1内燃式热风炉送风温度控制方案选择... (2)

2.2内燃式热风炉温度串级控制系统框图 (4)

3系统元器件选择 (4)

3.1温度变送器 (5)

3.2温度传感器 (5)

3.3控制器及调节阀 (6)

3.3.1调节阀的选择 (6)

3.3.2控制器即调节器的选择 (6)

4参数整定及调节过程说明 (7)

4.1参数整定 (7)

4.2调节过程说明 (8)

学习心得及体会 (10)

参考文献 (11)

摘要

过程控制通常是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术中最重要的组成部分之一。过程控制的主要任务是对生产过程中的有关参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度、pH值和物性等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化，在保证产品质量和生产安全的的前提下，使连续性生产过程自动地进行下去。由于控制对象的特殊性，除了具有一般自动化所具有的共性之外过程控制系统相对于其他控制系统还具有以下特点：控制对象复杂、控制要求多样；控制方案丰富；控制多属慢过程参数控制；定值控制是过程控制的一种主要控制形式；过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成。

本次课程设计是炼铁生产中负责给高炉送风的内燃式热风炉燃烧温度控制系统的设计。在课程设计的任务中给出了向高炉送风的温度要求，同时要满足送风温度则需炉顶温度达到某一要求，因此本温度控制系统采用串级控制系统，因为随着燃料流量的变化，首先影响的是炉壁温度的变化，然后通过传热过程逐渐影响向高炉的送风温度，从燃料流量变化经过三个变量后，才引起送风温度的变化，这个通道时间常数很大，反应缓慢，而采用串级控制恰好能克服这一缺点，故而本温度控制系统采用串级温度控制系统。

关键字：过程控制热风炉串级控制

热风炉温度串级控制系统的设计1内燃式热风炉工艺概述

图1-1热风炉、高炉炼铁工艺图

如图1-1所示为热风炉、高炉冶铁,近年来我国炼铁生产技术取得了长足进步 ,但是热风的温度提高不大 ,生产的钢铁质量与国际水平仍然有差距。因此热风的温度控制便成为制约炼铁质量的主要因素。我国大多数钢铁企业风温低的主要原因有:热风炉老化严重;高热值煤气缺乏;热风炉潜力没有充分发挥;高炉接收风温的能力低等。煤气热值低是提高风温的主要困难 ,随着高炉的大型化 ,原料的改善 ,操作的改进 ,高炉煤气的物理和化学性能越来越被高炉充分利用 ,致使高炉煤气日益贫化 ,许多现代化高炉的煤气热值已经降低很多,而高热值煤气(焦炉煤气、天燃气等)的短缺情况会越来越严重 ,因此 ,如何利用低热值煤气获得较高的风温,在我国具有特殊的意义。实现煤气的合理燃烧 ,才能将其能量充分利用热风炉才有可能在消耗同样煤气量情况下 ,蓄到更多的热量 ,为提高送风温度创造条件。由于高炉的操作或炉况等种种原因 ,造成煤气压力不稳定 ,煤气热值也往往存在波动 ,因而热风炉燃烧控制是热风炉最难、最关键的控制环节之一 ,燃烧控制得好坏将直接影响到热风炉的拱顶温度

及燃烧的热效率，从而对高炉送风温度产生影响，最终对高炉炼钢的质量产生影响，故内燃式热风炉的温度控制显得至关重要，热风炉的种类很多，下图1-2

图1-2无管式热风炉结构示意图 所示为热风炉的一种形式。在图中数字1到10所代表的分别是：炉排、炉门、燃烧室、壳体、散热片、冷风罩、冷风进口、炉蕊、热风出口和排烟口。 2热风炉温度串级控制总体方案

2.1内燃式热风炉送风温度控制方案选择

热风炉是高炉冶铁工艺中的重要组成部分，其向高炉的送风温度对对高炉冶铁质量有重要影响，因此其温度控制也显得非常重要。内燃式热风炉所用燃料为高炉煤气和转炉煤气的混合气体，另外还有助燃空气，本设计要求向高炉送风温度达到1350 ℃，为满足要求炉顶温度必须达到1400 ℃±10℃。在该温度控制系统中要求按照相关的计算使助燃空气无论在燃料流量为多少时皆使其充分燃烧，故不再考虑其影响，从而混合煤气的流量Q 为控制变量，而影响送风温度的干扰则有冷风流量()1f t 、冷风入口温度()2f t 、燃料压力()3f t 和燃料热值()4f t 。

如果以向高炉送风温度()1n t 为被控参数，仅根据送风温度变化来控制燃料阀门开度，通过改变燃料流量将送风温度控在规定的数值上，那么这是一个简单的控制系统，当燃料压力或燃料热值变化时，先影响炉顶的温度，然后通过传热