高炉热风炉的控制

高炉热风炉的控制

1. 概述

钢铁行业的激烈竞争，也是技术进步的竞争。高炉炼铁是钢铁生产的重要工序，高炉炼铁自动化水平的高低是钢铁生产技术进步的关键环节之一。

炉生产过程是，炉料（铁矿石，燃料，熔剂）从高炉顶部加入，向下运动。热风从高炉下部鼓入，燃烧燃料，产生高温还原气体，向上运动。炉料经过一系列物理化学过程：加热、还原、熔化、造渣、渗碳、脱硫，最后生成液态生铁。

高炉系统组成：

1)高炉本体系统

2)上料系统

3)装料系统

4)送风系统

5)煤气回收及净化系统

6)循环水系统

7)除尘系统

8)动力系统

9)自动化系统

高炉三电一体化自动控制系统架构：

组成：控制站和操作站二级系统

控制内容：

仪表、电气传动、计算机控制自动化

包括数据采集及显示和记录、顺序控制、连续控制、监控操作、人机

对话和数据通信

2．热风炉系统

(1) 热风炉系统温度检测

(2) 热风炉煤气、空气流量、压力检测

(3) 热风炉燃烧控制

(4) 热风炉燃烧送风换炉控制

(5) 煤气稳压控制

(6) 换热器入口烟气量控制

(7) 空气主管压力控制

热风炉燃烧用燃料为高炉煤气，采用过剩空气法进行燃烧控制，在规定的燃烧时间内，保持最佳燃烧状态燃烧；在保证热风炉蓄热量的同时，尽量提高热效率并保护热风炉设备。

热风炉燃烧分三个阶段：加热初期、拱顶温度管理期和废气温度管理期。

⑴加热初期：

设定高炉煤气流量和空燃比，燃烧至拱顶温度达到拱顶管理温度后，转入拱顶温度管理期。在加热初期内，高炉煤气流量和助燃空气流量均为定值进行燃烧。

⑵拱顶温度管理期：

保持高炉煤气流量不变，以拱顶温度控制空燃比，增大助燃空气流量，将拱顶温度保持在拱顶目标温度附近，燃烧至废气温度达到废气管理温度后，转入废气温度管理期。在拱顶温度管理期内，高炉煤气流量为定值进行燃烧，助燃空气流量进行变化以控制拱顶温度。

⑶废气温度管理期：

依据废气温度逐渐减小煤气流量，同时以拱顶温度调节控制助燃空气流量，将拱顶温度保持在拱顶目标温度附近，至废气温度达到废气目标温度后，如果热风炉燃烧制选择为“废气温度到”，则燃烧过程结束；如果选择为“燃烧时间到”，则调节煤气流量减小到仅供热风炉保持热状态的需要，直到燃烧时间到时燃烧过程结束。

热风炉是烧炉、送风交替进行的，其循环周期根据高炉生产和送风制度确定。例如，配备三台热风炉时可选择二烧一送模式，或半并联交叉送风的模式。二烧一送的模式，其循环周期表如下：

1 2 3 4 5 6

1#炉

2#炉

3#炉

燃烧期 送风期

换炉燃烧和送风顺序可在控制系统中任意设定。此外，也可以通过“手现行装料制度，设定重量，第三班结束时，打印全天各种物料消耗量。

热风炉控制：

（1）热风炉系统由三座热风炉组成，采用陶瓷燃烧器。助燃空气采用集中供风的方式，设有二台助燃风机，其中一台工作，另一台备用，备用的助燃风机与风管道用切断阀隔开。

（2）正常情况下三座热风炉投入工作，采用“二烧一送”的工作制

度。热风炉转换顺序由现场设定。

（3）特殊情况下，可以采用二座热风炉工作，即一座热风炉“燃烧”，另一座热风炉工作，采用“一烧一送”工作制度。

热风炉换炉操作：

（1）热风炉换炉操作

通过热风炉阀门开关的顺序转换，实现热风炉的换炉操作。即完成热风炉由“燃烧”转“送风”和“送风”转“燃烧”的转换。其换炉操作方式有全自动、半自动和手动操作三种方式。

(2)全自动操作

热风炉按换炉设定条件（例如以时间为设定），自动完成换炉过程中各阀门的顺序动作，各阀门动作严格按顺序进行，保持一定的连锁关系。

(3)半自动操作

当需要进行换炉时，人工发出一个换炉指令，此后热风炉将自动完成换炉过程中各阀门的顺序动作，各阀门的动作保持一定的连锁关系。手动操作，设下面二种方式：

手动集中操作：——在操作室内人工手动操作各阀门的动作，以完成换炉，各阀门的动作保持一定的连锁关系。

机旁手动操作——人工在机旁操作各阀门的动作，各阀门之间解除连锁关系。此方式只有在检修和单体试车时使用。

热风炉操作显示:

热风炉操作室内设有热风炉系统的彩色显示器画面显示,其主要内容应有:

（1）操作方式选择画面；

（2）热风炉系统画面；

（3）1号热风炉画面；

（4）2号热风炉画面；

（5）3号热风炉画面；

（6）热风炉事故监控画面。

在热风炉画面中应显示各阀门的开/并状态，和热风炉所处的状态（送风、燃烧、闷炉等）。热风炉的热工参数。助燃风机的开/停等等。

热风炉换炉过程中各阀门的开关程序：

（1）热风炉由“燃烧”转为“送风”状态

当换炉指令到达后：

①启动液压系统，使液压系统工作正常。

②各阀门的动作顺序为：

关煤气调节阀→关煤气切断阀（同时停止着火检测的工作）→关空气调节伐→关空气切断阀→关煤气燃烧伐（同时打开煤气放散阀→关烟道阀，此时热风炉处于“闷炉”状态。）→开冷风充压阀进行均压→冷风阀前后压差达到规定值后，开热风伐→全开冷风阀。热风炉进入“送风”状态。

（2）热风炉由“送风”转为“燃烧”状态（三座热风炉工作时）

接到换炉指令后，本热风炉各阀门的动作顺序为：

关冷风阀（同时关充风阀）→关热风阀（此时热风炉处于“闷炉”状态）→开废气伐→（热风炉均压）→烟道伐前后压差到达规定值后，开烟道伐→关废气阀→开煤气燃烧阀（同时关闭煤气放散阀）→开空气切断阀→开煤气切断阀→小开空气调节阀→小开煤气调节阀→已着火→开空气调节阀→开煤气调节阀，热风炉由“送风”转为“燃烧”状态。

上述过程中在煤气调节伐打开延时后（此值可调），如无着火信号，