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，即关闭煤气切伐阀和煤气调节阀，并发出报警信号。

着火信号可由燃烧室炉墙温度来判断。例如判断煤气着火可设定燃烧室炉墙温度大于700～800℃左右（此时由现场调整）。

特殊情况下，只有两座热风炉工作时，采用“一烧”，“一送”的工作制度，换炉时，首先将“燃烧”状态的热风炉转换成“送风”状态，其阀门动作程序为：当换炉指令到达后

启动液压系统，使液压系统工作正常。

关煤气调节阀→关煤气切断阀→关空气切断阀→关空气切断阀→同时

打开助燃空气放散阀→关煤气燃烧阀（同时打开煤气放散阀）→关烟道阀→开冷风充压阀进行均压→开热风阀→全开冷风阀。

热风炉进入“送风”状态。此后将原来“送风”状态的热风炉转换成“燃烧”