烧结系统的控制方案

烧结系统的控制方案1、烧结目的及意义高炉炼铁对含铁原料的要求是：品位高、有害杂质少、还原性好、高温性能优良、强度高、粒度适宜、化学成分稳定均匀。

铁矿粉烧结是目前铁矿粉造块的主要方法，它不仅将粉矿进行造块供高炉炼铁使用，而且通过造块改善铁矿石的冶金性能，使高炉冶炼获得良好的效果。

我国铁矿石多为贫矿和复合矿，必须进行细磨选矿，细磨后铁矿粉必须造块才能被高炉使用。

铁矿粉烧结技术是目前世界上产量最大、使用最广泛的造块方法之一。

2、工艺过程的控制要求2.1烧结工艺概述是指根据原料特性所选择的加工程序和烧结工艺制度。

它对烧结生产的产量和质量有着直接而重要的影响。

本工艺按照烧结过程的内在规律选择了合适的工艺流程和操作制度，利用现代科学技术成果，强化烧结生产过程，能够获得先进的技术经济指标，保证实现高产、优质、低耗。

本生产工艺流程有原料的接受，兑灰，拌合，筛分破碎及溶剂燃料的破碎筛分，配料，混料，点火，抽风烧结，抽风冷却，破碎筛分，除尘等环节组成。

烧结过程示意图如下。

图2-1 烧结过程示意图烧结生产工艺的过程就是将准备好的矿粉、燃料和溶剂，按一定的比例配料，然后再配入一部分烧结机尾筛分的返矿，送到混合机混匀和造球。

混好的料由布料器铺到烧结机台车上点火烧结，烧成的烧结矿经破碎机破碎筛分后，筛上成品烧结矿送往高炉，筛下物为返矿，返矿配入混合料重新烧结，烧结过程产生的废气经除尘器除尘后，由风机抽入烟囱，排入大气。

下面是一些具体的实例控制。

2.2配料的控制要求对配料的基本要求是准确。

即按照计算所确定的配比，连续稳定地配料，把实际下料量的波动值控制在允许的范围内。

当燃料配入量波动0.2%时，就足以引起烧结矿强度与还原性的变化；当矿粉或熔剂配入量发生变化时，烧结矿的含铁量与碱度即随之变化，都将导致高炉炉温、炉渣碱度的变化，对炉况的稳定、顺行带来不利影响。

为保证烧结矿成分的稳定，生产中当烧结机所需的上料量发生变化时，须按配料比准确计算各种料在每米皮带或单位时间内的下料量；当料种或原料成分发生变化时，则应按规定的要求，并准确预计烧结矿的化学成分。

其中验算法该法首先应根据实际生产经验假定配料比，并根据各种物料的水分、烧损、化学成分等项原始数据，计算烧结矿的化学成分，看其是否满足规定的指标的要求。

2.3停炉控制要求点火器的停炉分为短期和长期（大、中修）两种情况。

当点火器短期停炉时，通过保留2～3个烧嘴或减少煤气来控制炉内的温度即可，长期停炉时应先关闭烧嘴上的阀门和总阀门，并通蒸汽，堵盲板。

对于设有助燃风机的点火器，当熄火后应继续送风一段时间以后停机。

①关小煤气管道流量调节阀，使之达到最小流量，然后逐一关闭点火器烧嘴的煤气阀门。

②打开煤气放散阀进行放散，关闭仪表阀门。

③确认炉内无火焰，关闭煤气头道阀。

④手动关闭煤气切断阀。

⑤打开蒸汽阀门通入蒸汽驱赶残余煤气，残余煤气驱赶完毕后，关闭蒸汽阀、调节阀。

⑥关闭空气管道上的空气调节阀，停止助燃风机送风。

⑦若检查点火器或处理点火器的其他设备需要动火时，应事先办动火手续及⑧堵盲板顺序：确认残余煤气赶尽，关闭蒸汽阀门，经化验合格后，关闭眼镜阀。

2.4烧结点火应注意的事项①点火时应注意保证沿台车宽度的料面要均匀一致。

②当燃料配比低、烧结料水分高、料温低或转速快时，点火温度应掌握在上限；反之则掌握在下限。

③点火时间最低不低于1分钟。

④点火面要均匀，不得有发黑的地方，如有发黑，应调整对应位置的火焰。

一般情况下，台车边缘的各火嘴煤气量应大于中部各火嘴煤气量。

点火后料面应有适当的熔化，一般熔化面应占1/3左右，不允许料面有生料及浮灰。

⑤对于烧结机来说，台车出点火器3～4m，料面仍应保持红色，以后变黑；如达不到时，应提高点火温度或减慢机速，保证在一定风箱处结成坚硬烧结矿。

⑥为充分利用点火热量，增加点火深度，既保证台车边沿点着火，又不能使火焰外喷，就必须合理控制点火器下部的风箱负压，其负压大小通过调节风箱闸门实现。

⑦点火器停水后送水，应慢慢开水门，防止水箱炸裂（有的话应该这样操作）。

⑧点火器灭火后，务必将烧嘴的煤气与空气闸门关严，以防点火时发生爆炸。

⑨如果台车边缘点不着火，可适当关小点火器下部的风箱闸门或适当提高料层厚度；或适当加大点火器两旁烧嘴的煤气与空气量。

2.5 烧结点火温度与火焰长度的调节与控制为确保烧结生产的正常进行，在生产过程中，要根据情况及时调整点火火焰长度。

点火火焰长度的调整，必须使火焰最高温度达到料面，如果料层发生较大的变化，则应相应调整火焰长度。

点火温度的控制必须在火焰长度调节好，并观察点火状态后进行。

国内点火温度控制在1050～1250℃时，点火温度适当与否，可从烧结料面状况加以判断。

点火温度过高（或点火时间过长），料层表面过熔，呈现板结，风箱负压升高，总烟道中废气量减少；点火温度过低（或点火时间过短），料层表面欠熔，呈棕褐色，出现浮灰，烧结矿强度变差，返矿量增大。

点火正常的特征是：料层表面呈黑亮色，成品层表面已熔结成坚实的烧结矿。

点火温度的调节可通过调节煤气与空气的大小来实现。

操作煤气调节器可以使煤气达到完全燃烧。

使用煤气或空气调节器时，调节流量大小可用操纵把柄停留时间的长短来控制，操作调节器不要过猛、过快，应一边操作一边观察流量表上的数字，最后将点火温度调到要求数值。

通过上述方法仍然达不到生产需要时，必须查明原因，比如，混合料水分是否偏大，料层是否偏薄，煤气发热值是否偏低等。

生产中点火温度的控制常采取固定空气量，调节煤气量的方法。

在点火后直至烧结终了的整个过程中，烧结料层不断发生变化。

为了使烧结过程正常进行，获得良好的生产指标，对烧结风量、真空度、料层厚度、烧结机速度和烧结终点的准确控制是很重要的。

2.6 烧结机操作时应注意的问题①必须保证沿台车宽度上的点火均匀，沿烧结机宽度和长度的料层厚度一致，从而保证混合料的透气性和质量均匀。

②烧结机机速的调整应缓慢，不得过急。

③随时注意烧结过程各主要参数（点火温度、废气负压、温度等）的仪表反映是否正常，发现问题及时处理。

④每班必须活动风箱闸门一次，特别是点火器下风箱阀门。

⑤经常检查烧结机运行情况。

比如，台车上箅条是否完整，如有短缺应及时补齐；台车上有无挂料现象，如有应及时清理；风箱闸门开闭是否灵活，风箱堵塞要及时处理等。

3、控制系统的构成3.1在烧结过程中电子计量称对放置在皮带上并随皮带连续通过的松散物料进行自动称量的仪器。

主要有机械式(常见的为滚轮皮带秤)和电子式两大类。

电子皮带秤是使用最广泛的皮带秤。

由承重装置、称重传感器、速度传感器和称重显示器组成。

在称量过程中主要用到的自动化产品：称重传感器（对原料记重、速度传感器（检测皮带的传输速度）、数显表（对各种数据进行实时显示）、变频器（实现电机的调速）、电动机等。

3.2混合机及相应仪器混合机械是利用机械力和重力等，将两种或两种以上物料均匀混合起来的机械。

混合机械广泛用于各类工业和日常生活中。

常用的混合机械分为气体和低粘度液体混合器、中高粘度液体和膏状物混合机械、热塑性物料混合机、粉状与粒状固体物料混合机械四大类。

其主要用到的自动化产品：断路器、接触器、电动机4、各主要控制设备的选型4.1PLC的选型①该类型CPU适用于对程序量有中等要求的应用，对二进制数有较高的处理性能，满足高炉主卷扬变频调速的设计要求。

②该类型PLC自带FROFIBUS国际现场总线，能和其他的智能设备进行相互通信，建立起DP网络，以实现现场控制的自动化，符合烧结过程设计要求。

③该PLC的I/O口采用无风扇设计，使得其任务增加时可自由扩展，更有利于技术人员维护、编程操作。

④根据烧结过程——变频调速系统的设计要求，采用西门子的设备使得整个系统的器件达到统一。

综上所述，我最终选取西门子S7—200的PLC作为主站。

4.2 PLC的配置S7-200系列是一种可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller）。

它能够控制各种设备以满足自动化控制需求。

S7-200的用户程序中包括了位逻辑、计数器、定时器、复杂数学运算以及与其它智能模块通讯等指令内容，从而使它能够监视输入状态，改变输出状态以达到控制目的。

紧凑的结构、灵活的配置和强大的指令集使S7-200成为各种控制应用的理想解决方案。

此设计中一般采用的是CPU224系列的，下面来介绍一下S7-200系列CPU 224部分编程元件的编号范围与功能说明，具体如表3.2所示4.3 变频器的选型及配置 4.3.1变频器简介①变频器概述：由计算机控制电力电子器件，将工频交流电变为频率和电压可调的三相交流电的电气设备，用于驱动交流电动机进行连续平滑的变频调速[4]。

交-直-交变频器：是把交流电源先整流成直流电源，并加以滤波，然后再逆变成频率电压可调的交流电源，实际由整流器和逆变器两部分组成的。

由于异步电机赖以工作的激磁磁通，是以通电后定子和转子磁动势合成产生的，从稳定工作和产生最大力矩的需要，应使磁通保持大而恒定，要想使磁通恒定，必需在改变频率的同时，调整电压使V/F=常量，这就是恒压频比的控制方式。

根据电力拖动原理，基速以下基本属于恒转矩特性，不过由于频率过低时，起动激磁过小，因而力矩较小，所幸可以通过抬高电压的办法，补偿压降，加大起动力矩。

由此得知，通用型变频调速器具备了恒转矩工作和低速起调两大基本要素，可提供较大的起动力矩，能够满足高炉上料拖动的要求，如采用电压电流或速度闭环控制，性能还能提高[5]。

②变频调速的工作原理 1）变频器功用变频器的功用是将频率固定 （通常为工频50Hz ）的交 流电（三相的或单相的）变 换成频率连续可调（多数为 0～400Hz ）的三相交流电源。

如图3.1所示，变频器的输入 图4-1 变频器的功用端（R 、S 、T ）接至频率固定的三相交流电源，输入端（U 、V 、W ）输出的是频率在一定范围内连续可调的三相交流电，接至电动机。

2）变频调速的工作原理由式p f n 600 可知，当频率f 连续可调时，电动机的同步转速0n 也连续可调。

又因为异步电动机的转子转速M n 总是比同步转速0n 略低一些。

所以，当0n 连续可调时，M n 也连续可调。

4.3.2 变频器选型①高炉上料主卷扬采用变频调速系统，结构简单，调试方便，运行可靠，故障率低，相比老系统有以下明显的优点：1）由绕线式异步电动机改为鼠笼式电动机，电动机自身的维护量减少。

2）电动机起动电流减小，减小了机械冲击，延长了转动系统的使用寿命。

3）电动机起动和停车前，低速平稳运行，冲击很小，大大减少了料车掉道、极限掉道、冲顶事故的发生次数。

4）该系统由PLC 控制，能自动判别变频器的工作状态，保护完善，可靠性高，维护方便。