热风炉自动控制系统

热风炉自动控制系统

孟照崇控制工程2015 153085210040

摘要：本论文主要叙述中小型高炉炼铁自动化系统结构、功能及主要系统的自动控制的原理及

其实际应用。着重叙述了热风炉的参数控制过程（热风炉检测仪表及控制系统，热风炉换炉自动控

制系统，）和应用。

关键词：热风炉；自动控制；应用

Abstract ：This thesis mainly narrates the middle and small scale blast furnace iron-smelting automated system structure, function and mainly control the principle of the system automatically and it is physically applied. Emphasized to describe a process (hot-blast stove detection instrumentation and control system, the hot-blast stove trades the stove automatic control system) that hot-blast stove parameter control and aplly.

Keywords: Hot-blast stove； automatic control； application

1.前言

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。

传统的完善的高炉热风炉燃烧自动化系统都是具有完善的基础自动化和使用数学

模型计算所需的加热煤气流量和助燃空气流量，并对基础自动化的热风炉燃烧自动控制系统进行有关的设定。在国外，已经使用人工智能的方式来代替数学模型，如日本川崎钢铁公司就开发了模糊控制系统取代数学模型。日本钢铁公司（新日铁）也使用专家系统来取代数学模型。

设计方案：高炉热风炉系统的基本组成：高炉本体、储矿槽、出铁场、除尘器、热风炉和辅助系统（煤气清洗、炉顶煤气余压发电（TRT）、水渣、水处理和制煤粉车间）等组成.

研究内容：1.设计高炉热风炉系统各种工艺设备（如：热风炉顺控和换炉操作等）启动、停止以及过程参数（如：包括高炉本体数百项温度、压力、流量数据，综合鼓风的风量、风温、富氧量与富氧压力、喷媒量与喷媒压力，上料过程、布料过程的模拟盘、热风炉转台的转换等）的检测、报警、联锁系统。2.设计、实现PID调节回路的连续控制和逻辑控制功能。3.对各种参数（如：热风炉余热量、冷风温度、送风温度、煤气流量和冷风流量）进行实时、历史趋势记录，生成班、日、月统计表。

研究目标：1.在上位机实现高炉热风炉系统的自动控制、手动控制及就地显示。2.系统采用分布I/O方式，设计实现高炉热风炉系统操作站与PLC高炉热风炉控制系统间的数据交换和通讯。

为提高生产安全性，要保证基本联锁要求。

高炉热风炉系统过程控制技术主要的作用有：1、节能降耗2、改善环境3、提高效率

因此，高炉热风炉自动控制系统的设计及应用、推广成为高炉热风炉技术发展的主要方向之一。

1.2高炉炼铁生产工艺流程

现代大型高炉车间生产工艺流程，包括主体和辅助系统，主体系统包括五部分；高炉本体、储矿槽、出铁场、除尘器、和热风炉。辅助系统则有煤气清洗、炉顶煤气余压发电（TRT）、水渣、水处理和制煤粉车间等。其工艺流程如图1所示：

1.3高炉炼铁主要设备

高炉本体是冶炼生产的主要设备，它是由耐火材料砌筑的竖式圆筒型炉体，最外层是由钢板材料制成的炉壳，在炉壳和耐火材料之间有冷却设备。

要完成高炉炼铁生产，除高炉本体外，还必须其它附属系统的配合，它们是：

（1）供料系统：包括贮矿槽、贮焦槽、称量与筛分等一系列设备，主要任务是及时、准确、稳定的将合格原料送入高炉。

（2）送风系统：包括鼓风机、热风炉及一系列管道和阀门等，主要任务是连续可靠的供给高炉冶炼所需热风。

（3）煤气除尘系统：包括煤气管道、重力除尘器、洗涤塔、文氏管、脱水器等，主要任务是回收高炉煤气，使其含尘量降至10mg/m3以下，以满足用户对煤气质量的要求。

（4）渣铁处理系统：包括出铁场、开铁口机、堵渣口机、炉前吊车、铁水罐车及水冲渣设备等，主要任务是及时处理高炉排放出的渣、铁，保证高炉生产正常化进行。

（5）喷吹燃料系统：包括原料的储存、运输、煤粉的制备、收集及煤粉喷吹等系统，主要任务是均匀稳定的向高炉喷吹大量煤粉，以煤代焦，降低焦炭消耗。

2热风炉控制系统

2.1高炉操作的计算机控制

2.1.1计算机控制系统的配置

高炉计算机控制的范围日益扩大，采用多台计算机使功能分散但又能集中操作，即所谓集中分散系统，是当前计算机配置的主流。主要配置形式有两种: 多级系统一般采用两级计算机系统，即由过程计算机和局部控制系统组成。局部控制级由控制微机或可编程控制器(PLC)及检测元件、变送器等装置组成，担负大量数据的采集和有效处理，完成各子系统的局部控制。过程计算机则担负数模计算，并与原料和炼钢联系，建立大容量数据库，集中显示，监视局部控制及操作，完成对高炉的总体控制。宝钢1号高炉即为此类计算机系统配置。

分布系统不设过程计算机而将其功能分散到各个以微机为中心的局部网络站(DPV)或集散系统(II3C)中，还取消了专用通讯指挥器，把指挥和控制通讯功能分散到各站。台湾钢铁公司3号高炉采用这种计算机系统，称为WBt'F系统。

2.1.2计算机控制的职能

高炉计算机控制的职能如下:

（1）原料准备及运输:的原料场堆、取料机控制监视其工作状态和位置，计算收、支库存量及打印清单等。