Consteel电炉二次燃烧控制技术

第２期张亚文：Ｃｏｎｓｔｅｅｌ电炉二次燃烧控制技术

１Ｃｏｎｓｔｅｅｌ电炉工艺特点

Ｃｏｎｓｔｅｅｌ电炉炼钢的工艺流程如图ｌ所示，即：废钢（生铁）＿加料段一废钢压下装置一动态密封－＋预热段＿＋连接小车一电炉一熔化冶炼＿出制¨。

图１Ｃｏｎｓｔｅｅ！电炉炼钢工艺流程图

Ｆｉｇ．１ＰｒｏｃｅｓｓｆｌｏｗｏｆＣｏｎｓｔｅｅｌ

Ｃｏｎｓｔｅｅｌ电炉中产生的废气逆流通过预热段内的废钢，废气中的ＣＯ在预热段进行二次燃烧产生一定热量，它通过辐射和对流的方式传递给废钢；而在传统电炉中，多数ＣＯ（潜在的热源）被除尘系统排出，造成很大的能源浪费。与传统的炉顶加废钢炼钢工艺相比，Ｃｏｎｓｔｅｅｌ电炉采用连续加料的大功率电炉冶炼工艺，除在第１炉外，其余冶炼过程中均不需要旋开炉盖从炉顶加入废钢，而是通过Ｃｏｎｓｔｅｅｌ废钢输送机连续向炉内加入废钢，使炉内始终处于熔池状态，同时利用被除尘系统抽出的炉内高温烟气在废钢预热段内对废钢进行预热并利用二次燃烧装置，使高温烟气内的ＣＯ在废钢预热段内充分燃烧，很好地利用了高温烟气及其中的ＣＯ对废钢进行预热旧Ｊ。

废钢在电炉中熔化和精炼是基于化学和冶金反应，其中最重要的反应之一是碳氧反应：

ｃ＋虿１

Ｏ：－－＊ＣＯ＋ＱＭ（１）在平熔池这个反应通常在脱碳阶段发生，但在吹氧和喷碳粉时也产生该反应。这个氧化过程被称为碳燃烧，在碳分子和氧分子的化合期间产生热量。碳燃烧后，产生ＣＯ气体，只要有足够的氧，气体就会产生第２次氧化：

１

ｃｏ＋÷０２－＊Ｃ０２４－ＱＨ础（２）厶

这个反应通常在熔化阶段发生，在废钢预热情况下，这个反应是在将废钢加入电炉前，在预热区域发生。产生的热量被用于增加废钢温度，这个氧化过程被称为二次燃烧。二次燃烧控制主要是利用式（１）产生的ＣＯ，通过式（２）完成这个化学反应过程。

第３个可能的碳氧化是直接产生ＣＯ：

Ｃ＋０２．＋Ｃ０２４－ＱＨｅＩｌ３（３）

此氧化过程称为全碳燃烧。为了优化在电炉中碳和氧的潜能，希望产生这种反应，但在实际操作中，由于熔池温度和其他条件，在还原阶段才可能产生这个氧化，电炉中很难获得全碳燃烧∞ｌ。

２二次燃烧控制系统组成

Ｃｏｎｓｔｅｅｌ电炉二次燃烧控制系统由操作站和ＰＬＣ柜组成。操作站采用Ｓｉｍａｔｉｅ工控机，通过工业以太网与ＰＬＣ通信。ＰＬＣ柜由电源模块、Ｓｉｍａｔ－ｉｃｓ７４００ＣＰＵ４１４－２ＤＰ、ＤＩ／Ｄ０模板、ＡＩ模板、通信模板ＣＰ４４３－ｌ组成，它通过通信模板ＣＰ４４３—１连接到工业以太网，利用工业以太网与电炉通信。智能现场设备和远程Ｉ／Ｏ通过Ｐｒｏｆｉｂｕｓ现场总线与ＰＬＣ的ＣＰＵ进行数据交换。系统组成见图２。

操作站

图２控制系统配置框图

Ｆｉｇ２Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ

操作站完成与二次燃烧控制有关的设定值输入及监控功能。主要是判断预热段末端即废钢进入预热段入口处两个分析废气中氧气含量的氧气分析仪是否参与二次燃烧控制；设定预热段第１个预热罩上二次燃烧调节挡板在电炉冶炼不同阶段时的开口度；设定预热段第１个预热罩上二次燃烧调节挡板开度与废气中的氧气含量的关系；设定主烟道挡板控制方式（自动或者手动）；设定电炉炉盖处压力控制给定值；设定动态密封压差控制给定值。操作站上的操作系统采用Ｗｉｎｄｏｗｓ２０００，监控软件采用ＳＣＡＤＡ软件。ＰＬＣ主要完成与二次燃烧控制有关的逻辑时序联锁及二次燃烧控制算法等功能。控制程序采用ＳｉｍａｔｉｃＳｔｅｐ７编制，实现结构化程序设计。

３Ｃｏｎｓｔｅｅｌ电炉二次燃烧控制

３．１控制原理

图３是二次燃烧现场仪表ＰＩ图，现依据此图