高炉热风炉冷风压力控制系统

内蒙古科技大学

过程控制工程课程设计说明书

题目：高炉热风炉冷风压力控制系统设计

学生姓名：XXX

学号：XXXXXXXXXXX

专业：XXXX

班级：2009-1

指导教师：XXX

目录

前言 (1)

1 工艺过程概述 (2)

1.1高炉炼铁送风系统 (2)

1.2高炉热风炉基本结构 (2)

1.3高炉热风炉工艺过程 (2)

1.4热风炉的送风操作 (3)

1.4.1单炉送风 (3)

1.4.2并联送风 (3)

1.4.3半并联交叉送风 (3)

1.5热风炉冷风阀 (4)

2 高炉热风炉冷风压力控制系统设计 (5)

2.1系统控制参数确定 (5)

2.1.1被控参数选择 (5)

2.1.2控制参数选择 (5)

2.2控制方案选择 (5)

2.3热风炉冷风压力PID控制 (5)

2.3.1 PID控制原理 (5)

2.3.2 PID控制特点 (6)

2.4热风炉冷风压力单回路控制系统 (7)

3 仪器仪表选择 (8)

3.1传感器选择 (8)

3.2变送器选择 (8)

3.3调节器选择 (9)

3.4执行器选择 (9)

4结束语 (11)

参考文献 (12)

前言

高炉炼铁的实质在于用焦炭做燃料和还原剂，在高温下，将铁矿石或含铁原料中的铁，从氧化物或矿物状态还原为液态生铁。

高炉冶炼过程是一个连续的、大规模的、高温生产过程。炉料（矿石、熔剂、焦炭）按照确定的比例通过装料设备分批地从炉顶装入炉内。从下部风口鼓入高温热风使焦炭燃烧。燃烧生成的高温还原性煤气，在上升过程中与下降的炉料相遇，使其加热、还原、熔化、造渣，产生一系列的物理化学变化，最后生成液态渣、铁，聚集于炉缸，周期的从高炉排出。上升的煤气流由于将能量传给炉料，温度不断降低，成分逐渐变化，最后变成高炉煤气从炉顶排出。高炉实质是一个炉料下降、煤气上升两个逆向流运动的反应器。高炉一经开炉就必须连续地进行生产。

高炉炼铁拥有五大系统：送风系统、渣铁处理系统、喷吹系统、煤气系统、上料系统。

本次设计是基于过程控制进行的关于送风系统中的热风炉冷风压力控制系统设计，由XXX老师进行指导。

1 工艺过程概述

1.1高炉炼铁送风系统

风是高炉冶炼过程的物质基础之一，同时又是高炉行程的运动因素。

高炉送风系统是由风机、冷风管道、热风炉、热风管道及相关的各种阀门和烟囱、烟道等所组成。

1.2高炉热风炉基本结构

热风炉是为高炉加热鼓风的设备，是现代高炉不可缺少的重要组成部分。现代大高炉目前最常用的是蓄热式格子砖热风炉，蓄热式热风炉按燃烧方式可以分为顶燃式，内燃式，外燃式等几种。其工作原理是先燃烧煤气，用产生的烟气加热蓄热室的格子砖，再将冷风通过炽热的格子砖进行加热，然后将热风炉轮流交替地进行燃烧和送风，使高炉连续获得高温热风。蓄热式热风炉有烧炉、送风两种主要操作模式：将高炉煤气燃烧对蓄热室的格子砖进行加热，即为“烧炉”操作模式，用蓄热室格子砖对冷风进行加热并送风到高炉，即为“送风”操作模式。高炉热风炉现有3种，如下图1（a）内燃式热风炉（b）外燃式热风炉（c）卡卢金顶燃式热风炉。

（a）内燃式热风炉（b）外燃式热风炉（c）卡卢金顶燃式热风炉

图1 热风炉种类

1.3高炉热风炉工艺过程

高炉热风炉是给高炉燃烧提供热风以助燃的设备，是一种储热型热交换器。国内大部分高炉均采用每座高炉带3至4台热风炉并联轮流送风方式，保证任何瞬时都有一座热风炉给高炉送风，而每座热风炉都按：燃烧-休止-送风-休止-燃烧的顺序循环生产，当一座或多座热风炉送风时，另外的热风炉处于燃烧或休止状态。送风中的热风炉温度降低后，处于休止状态的热风炉投入送风，原送风热风炉即停止送风并开始燃烧，蓄热直至温度达到要求后，转入休止状态等待下一次送风。

1.4热风炉的送风操作

1.4.1单炉送风

单炉送风是在热风炉组中只有一座热风炉处于送风状态的操作制度，热风炉出口温度随送风时间的延续和蓄热室贮存热量的减少而逐渐降低。为了得到规定的热风温度并使之基本稳定，一般都通过混风调节阀来调节混入的冷风流量。单炉送风方式一般是在某个热风炉进行检修或高炉不需要很高的风温的情况下进行的送风方式。

1.4.2并联送风

并联送风操作是热风炉组中经常有两座热风炉同时送风的操作制度。交叉并联送风操作是两座热风炉，其送风时间错开半个周期。对于4座热风炉的高炉来说，各个热风炉的内部状态均错开整个周期的l／4。

热风炉从单炉送风向交叉并联送风操作制度过渡时，热风炉的燃烧时间相对缩短，热风炉的燃烧率提高，两座热风炉同时重叠送风的时间延长。

交叉并联送风操作时，在两座送风的热风炉中，其中一座“后行炉”处于热量充分的送风前半期；另一座“先行炉”处于热量不足的送风后半期。前半期称为高温送风期，此时热风炉送出高于热风主管内温度的热风。后半期称为低温送风期，此时热风炉送出低于热风主管内温度的热风。

交叉并联送风又分为冷并联送风和热并联送风，两种送风操作制度的区别在于热风温度的控制方式不同。冷并联送风时的热风温度主要依靠“先行炉”的低温热风与“后行炉”的高温热风在热风主管内混合，由于混合后的温度仍高于规定的热风温度，需要通过混风阀混入少量的冷风，才能达到规定的风温。冷并联送风操作的特点是：送风热风炉的冷风调节阀始终保持全开状态，不必调节通过热风炉的风量。风温主要依靠混风调节阀调节混入的冷风量来控制。

热并联送风操作时，热风温度的控制主要是依靠各送风炉的冷风调节阀调节进入“先行炉”和“后行炉”的风量，使“先行炉”的低温热风与“后行炉”的高温热风在热风主管中混合后的热风温度符合规定的风温。

1.4.3半并联交叉送风

在三座热风炉组中，若采用交叉并联送风，送风时间长，没有足够的燃烧时间，因此可采用半并联交叉送风方式，通过改变主送风热风炉的冷风量来使高炉获得稳定的风温。