高炉顶压控制

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快开旁通阀在TRT顶压调节控制中的应用

成极大的人力物力浪费。为了保证在此顶压异常的情况下，ＲＴＴ仍然能够平稳地进行压力调节，在保护机组的前提下，大限度地利用煤气资源发电，最经过
资源，动发电机发电；ＴＴ发生故障停机时，驱当Ｒ在
保证高炉顶压稳定的前提下，能及时安全地从煤气
在ＴＴ停机时参与顶压控制，Ｒ同时在ห้องสมุดไป่ตู้网发电的顶压异常情况下参与顶压调节，稳定了炉顶压力，减少了因炉顶压力过大而造成的１Ｔ停机故障， ’ Ｒ满足了高炉生产的需要。
关键词：Ｒ；１Ｔ顶压调节； ’ 快开旁通阀
中图分类号：Ｐ７３Ｔ２１．２文献标识码：Ａ文章编号：０４４２（０７０ — ０２０１０ — ６０２０）６０６ — ２
度，使顶压保持稳定（图１。见）
顶压设定ＳＰ
旁通阀来实现顶压的平稳控制。
２顶压调节控制
高炉顶压是高炉生产的重要参数，炉顶压力不
稳，会引起炉况波动。顶压高于额定值时，会使炉内煤气气流分布不均，引起崩料，重时会损坏设备。严
顶压异常停机，异常情况稳定后再重新开机，待会造
力的自动控制，在不改变高炉操作的前提下，实现由ＴＴ系统控制高炉顶压的目的。ＲＴＴ顶压调节的主要控制思路是：Ｒ正常生产时，在保证高炉顶压稳定的前提下，充分利用炉顶煤气
管网中退出。ＲＴＴ对高炉顶压的控制，采取了４级优

高炉TRT顶压测量值优化分析

高炉TRT顶压测量值优化分析孙秀利【摘要】主要介绍了TRT对高炉顶压的控制及顶压测量值的优化方案.在日钢,当TRT机组不运行时,高炉顶压测量值主要通过减压阀组的开度来调节；当TRT机组投入运行,完成并网操作后,高炉缓慢关闭减压阀组,把高炉顶压逐渐转到TRT机组控制.2007年完成TRT顶压测量值优化改造之后,实现了很好的经济效益.【期刊名称】《冶金动力》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】3页(P47-48,51)【关键词】余压发电;高炉顶压;测量值优化【作者】孙秀利【作者单位】日照钢铁有限公司,山东日照 276806【正文语种】中文【中图分类】TM6171 前言TRT是高炉煤气余压透平发电装置（Blast-Furnace Gas Top Pressure Recovery Turbine Unit）的简称，它是利用高炉炉顶煤气的余热和余压，驱动透平机转子，来带动发电机发电的一种能量回收装置。

在TRT的控制系统中，关键是利用高炉顶压测量值和设定值两个参数，通过静叶、快开旁通阀来实现高炉顶压的平稳控制，目前，日照钢铁共有16台与高炉配套的TRT能量回收发电机组。

近年来，关于TRT顶压控制的讨论很多[1-5]，日照钢铁根据自己的生产实际，摸索出了一个适合自己生产模式的高炉顶压测量值优化方案。

2 顶压调节控制顶压调节控制就是指高炉顶压测量值的调节控制，高炉顶压测量值不管是对TRT机组的发电工艺，还是对高炉的生产工艺来说，都是一个非常重要的参数[4]。

顶压测量值不稳，一方面会导致TRT机组的可调静叶及快开旁通阀等设备频繁开关，不但影响机组的发电量，而且会影响设备的安全；另一方面会导致高炉炉况波动。

当顶压测量值高于设定值时，会导致炉腹内煤气气流分布不均，引起崩料，严重时会威胁设备的安全；当顶压测量值低于设定值时，会导致炉腹内煤气流速上升，严重磨损炉喉，损坏设备。

所以，TRT作为高炉的附属设备，其主要功能就是对高炉顶压测量值进行调节控制，无论是在机组启动、运行，还是紧急停车时，都必须保证顶压测量值平稳，不能有较大的波动。

TRT发电

TRT发电自动控制系统的研究与应用发布时间：2008年9月18日 13:54TRT———(BlastFurnaceTopGasRecoveryTurbineUnit，以下简称TRT)高炉煤气余压透平发电装置，是利用高炉冶炼的副产品———高炉炉顶煤气具有的压力能及热能，使煤气通过透平膨胀机做功，将其转化为机械能，驱动发电机或其他装置发电的一种二次能源回收装置。

该装置既回收减压阀组泄放的能量，又净化煤气、降低噪音、稳定炉顶压力，改善高炉生产的条件，不产生任何污染，可实现无公害发电，是现代国际、国内钢铁企业公认的节能环保装置。

工艺过程介绍高炉产生的煤气经重力除尘、净化除尘后，压力为140kPa左右，温度低于200℃。

含尘量小于10mg/Nm3的带一定能量的煤气，经过TRT的进口蝶阀、启动阀、全封闭液压入口插板阀、紧急切断阀和可调静叶进入透平膨胀做功，透平带动发电机发电。

膨胀后的煤气经过全封闭液压出口插板阀，送到减压阀组后的煤气主管道上。

这样，TRT与减压阀组就形成并联关系，实现对高炉顶压的控制。

在入口插板阀之后、出口插板阀之前，与TRT并联的地方，有一旁通管及快开慢关旁通阀(简称旁通快开阀)，作为TRT 紧急停机时TRT与减压阀之间的平稳过渡之用，以确保高炉炉顶压力不产生大的波动，从TRT和减压阀组出来的低压煤气再送到高炉煤气柜和用户。

TRT的运行工况有启动、正常运行、电动运行、正常停机、紧急停机，能量回收方式分为部分回收方式、平均回收方式和全部回收方式，操作方式分为手动、自动(半自动)、全自动（图一）。

TRT的计算机控制系统莱钢1号、2号1880m3高炉煤气TRT发电自动化控制系统PLC （可编程序控制利器），选用某公司QUANTUM系列可编程控制器。

该系统将所有模拟量信号和电气专业的联锁及控制信号全部纳入其中，实现了自动化仪表、电气及计算机的一体化控制，方便了维护，提高了系统的可靠性。

1.硬件配置莱钢1号、2号1880m3高炉煤气TRT发电机组、主机架和远程I/O机架都选用16槽结构，CPU选用140CPU5314模块。

高炉高压操作详解

高炉高压操作20世纪50年代以前，高炉都是在炉顶煤气剩余压力低于30kPa 的情况下生产的，通常称为常压操作。

1944-1946年美国在克利夫兰厂的高路上将炉顶煤气压力提高到70kPa，试验获得成功（产量提高12.3%，焦比降低2.7%，炉煤量大幅度降低），从这时起将炉顶煤气压力超过30kPa的高炉操作称为高压操作。

在此后十年中，美国采用高压操作的高炉座数增加很多。

苏联于1940年开始在彼得罗夫斯基工厂进行提高炉顶煤气压力操作的试验，它比美国的试验稍早一点，但初次试验并未成功，后来改进了提高炉顶煤气压力的设施后才取得进展，但其发展速度却很快，到1977年高压操作高炉冶炼的生铁占全部产量的97.3%。

我国从50年代后期开始，也先后将1000m³级高炉改为高压操作，同样取得较好的效果，但是炉顶压力均维持在50-80kPa，而宝钢1号高炉（4063m³）的炉顶压力已达到250 kPa，进入世界先进行列。

一、高压操作系统高炉炉顶煤气剩余压力的提高是由煤气系统中的高压调节阀组控制阀门的开闭度来实现的。

前苏联早期试验时，曾将这一阀组设置在煤气导出管上，它很快被煤气所带炉尘所磨坏，因而试验未获成功。

后来改进阀组结构并将其安装在洗涤塔之后，才能取得成功（见图1）。

我国1000m³级高炉的调压阀组是由三个φ700mm电动蝶式调节阀，一个设有自动控制的φ400mm蝶阀和一个φ200mm常通管道所组成。

高压时，φ700mm阀常闭，炉顶煤气压力由φ400mm阀自动控制在规定的剩余压力，这样自风机到调压阀组的整个管路和高炉炉内均处于高压之下，只有将所有阀门都打开，系统才转为常压，长期以来，由于炉顶装料设备系统中广泛使用着双钟马基式布料器，它既起着封闭炉顶，又起着旋转布料的作用，布料器旋转部位的密封一直阻碍着炉顶压力的进一步提高。

只有到70年代实现了“布料与封顶分离”的原则，即采用双钟四阀，无钟炉顶等以后，炉顶煤气压力才大幅度提高到150kPa，甚至到200-300 kPa。

高压操作

三、操作原理
操作原理从流体连续性方程G=γw(式操作原理从流体连续性方程G=γw(式中G为气体的质量流量，kg／为气体的质量流量，kg／ (m2•s)；，为气体的密度，kg／m2； (m2•s)；)，为气体的密度，kg／m2； w为气流速度，m／s)可知，气体的质为气流速度，m s)可知，气体的质量流量不变时，气体密度与其流速成反比。提高炉顶压力后，高炉内各部分的压力或炉内平均压力相应提高，煤气被压缩，体积变小，密度(γ)增煤气被压缩，体积变小，密度(γ)增加。
炉顶压力与燃料比的关系
2.料柱压力损失减小，高炉顺行， 2.料柱压力损失减小，高炉顺行，增加料柱压力损失减小产量
• 提高炉顶操作压力，炉内煤气流速降低，料柱阻力损失降低，使风口压力和炉顶压力的压差减小。作用于炉料的浮力也相应降低，炉料容易下行，因而也有利于炉况的稳定顺行。这也就让高炉能够接受更多的风量，使生铁产量提高。
九、高压操作需注意的事项
1. 提高炉顶压力，要防止边缘气流发展，注意保持足够的风速或鼓风动能，要相应缩小风口面积，控制压差略低于或接近常压操作压差水平。常压转高压操作必须在顺行基础上进行。炉况不顺行时不得提高炉顶压力。高炉发生崩料时，必须转常压处理。待风量和风压适应后，再逐渐转高压操作。高压操作悬料往往发生在炉子下部。因此，要特别注意改善软熔带透气性，如改善原燃料质量，减少粉末，提高焦炭强度等。操作上采用正分装，以扩大软熔带焦窗面积。
1950年以后，高压操作技术在世界范围内 1950年以后，高压操作技术在世界范围内得到了广泛应用，炉顶压力水平也在逐渐提高。 1956年中国在鞍山钢铁公司9 1956年中国在鞍山钢铁公司9号高炉率先采用高压操作 1990年中国高压高炉的生铁产量占全国高 1990年中国高压高炉的生铁产量占全国高炉总产量的60%以上。70年代以来，随着高炉总产量的60%以上。70年代以来，随着高风温和高炉喷吹燃料技术的发展，高炉焦比大幅度降低，引起高炉料柱结构和炉内流体力学方面一系列变化，更加需要实行高压操作来保证高炉强化和炉况顺行。

PID算法在减压阀组控制上的应用

ＹＤ一＝ＴＤ－ＬＡＧ（ｙＤ。＋ＫＤ × （Ｆ．ＲＲ－ＥＲＲ））
当ＫＤ＞Leabharlann ，Ｄ — ＯＮ＿Ｘ＝Ｉ
ＹＤ＝ＴＤ－ＬＡＧ（ｙＤ。＋ＫＤｘ（Ｐｒｏ一Ｐ～））
微分部分进行分析。其中ＰＩＤ控制算法变换公式：Ｇ（ｓ）：ＫＰ＋盟＋—
面
图１高炉煤气走向图保持高炉炉顶压力的长期稳定是保证高炉炉况长期稳定的重要手段。因此，减压阀组对保证高炉正常生产具有重要意义。济钢１７５０高炉减压阀组采用的是石家庄石特阀门公司的整套设备，共计４个液压阀门，并配备一个专用液压站，三个ＤＮ９００阀，一个ＤＮ５００阀，其中１＃２＃阀门作为安全阀和量程阀，３＃４＃阀为调节阀，且４＃阀为主调节阀。
— —
本系统由手动和自动控制两种控制方式组成，手动方式分为机旁手动和计算机手动。其控制过程由ＰＬＣ实现，被控量经由ＰＬＣ程序内ＰＩＤ算法运算输出后作用于控制器，形成闭环控制从而实现被控量在额定范围内的目的。
＿
—
～
（１）机旁手动：利用机旁操作箱开关控制液压阀台开、关电磁阀，控制阀门动作，这种方式一般用于调试状态。调试时，将机旁箱上各阀的转换开关打到“ 机旁” 位置，就可以通过机旁箱上相应阀的开、关按钮来
群技
ＰＩＤ算法在凝压阀组控制上硇应用

1260m3高炉配套TRT装置的控制

Ｃｏ０ＲＤＩＮＡＴＥＤＴｏ６ＢＬＡＳＴ瓜ＮＡＣＥ１２０ｍＩ
ＺｈｕＰｅｇｕｏｉｏ，ＷａｎｎｇＬｉａ，ＬｉＺａｗａｉｎｇ，ＭｅａｌｎｇＺｈｏｉ
（ｎｒｙＲｓｕｃｎｇｍｅｔｄＣｎｏＣｎｅ，ｈｎｄｏｎｔｌｏａｙＨｂｉｏｎｔｌＥｅｇｅｏｒｅＭａａｅｎｏｔｌｅｔＣｅｇｅＩｎａｄＳｅｍｐ，ｅｅＩｎａｄＳｅｎａｒｒｒｅＣｎｒｅ
在的问题提出了改进措施，施后，组运行状态良好。实机
关键词：ＲＴＴ装置；高炉顶压；控制
中图分类号：７７Ｘ５
文献标识码：Ｂ
文章编号：０６—５０（０２００６０１００８２１）２— ０２— ３
ＣＯＮ１ＲＯＬ０ＦＴＲＴＤＥＶＩＣＥ
１
前言
３ＴＴ装置控制系统Ｒ
高炉煤气余压回收透平装置（ｌｔｕｎｃＧｓＢａｒａｅａｓＦ
ＴｐＰｅｓｒｅｏｅｙＴｒｉｅＵｉ简称ＴＴ，利ｏｒｓｕｅＲｃｖｒｕｂｎｎｔ）Ｒ是用高炉炉顶煤气具有的压力能和部分热能，过透通平膨胀机作功驱动发电机发电，行能量回收的一进种装置。ＴＴ是冶金行业公认的节能手段，不仅Ｒ它
ｔｏｕｎａｅｔｐｐｒｓｕｅｂｙｍｅｓｏｏｎｒａｉｕｓｓｔｍ，ａｄｏｗｅｔｐｐｅｓｅｓｏｔａｉｉｒｌｏｆｆｒｃｏｅｓａｆｃｔｏｌｏｆｖｒｏｙｓｅｒｎｎｈｈｔｏｒｓｕｒｍｏｔｎｓｔｏｎｈｒｉｅｉｅｒｍｓｒａｚｄｆｏＴＲＴｅｉｅｔｈｒｓｕｅｒｄｃｎａｖｅｏａｔｆｎａｅｗｈｎｉｔｐｓｂｅａｅｏｆｂｅｋｄｗｎ．ｌｄｖｃｏｔｅｐｅｓｒｅｕｉｇｖｌｆｂｌｓｕｒｃｅｔｓｏｃｕｓｒａｏＩｓａｓｐｏｓｄｈｅｉｐｏｎｅｓｅｏｔｅｅｉｔｏｌｍｓｉｅＴＲｄｖｃｆＣｈｎＳｔｅ．ｔｉｌｏｒｐｏｅｔｍｒｖｉｇｍａｕｒｓｔｘｓｉｐｒｂｅｎｔＴｅｉｅｏｅｇｅ１ｈｎｇｈＫｅＷｏｒｓ：ｙｄＴＲＴｖｉｅ：ｔｅｓｅｏａｔｆｎａｅ；ｃｔｏｌｄｅｃｏｐｐｒｓｕｒｆｂｌｓｕｒｃｏｎｒ

最新4高炉炉缸热流强度控制标准[1]1

邯钢4#高炉炉底炉缸热流强度控制标准（试行）随着高炉的强化，维护炉缸的重要性和迫切性日益突出，高炉炉缸状态已经成为高炉一代寿命的关键，因此从高炉投产之日起就应加强对炉缸的监测与维护，对炉缸状况做到预知与可控，以实现安全生产和高炉长寿。

为此特制定本标准。

一、控制标准1、热流强度（单位：kcal/m2.h）（1）正常值：≤7000（2）报警值：7000~10000（3）警戒值：10000~12000（4）危险值：＞12000（5）极度危险：150002、水温差（℃）根据上述热流强度控制界限，确定相应各部位水温差（此表水量为2005年3月3日实测全部出水头分段取各自的平均值，水压0.4Mpa）控制界限如下：一段二段二段铁口三段三段铁口3-1,3-3 三段铁口3-4,3-20三段铁口3-2三段渣口3-10,3-11四段连接方式双联双联单联双联单联单联单联双联双联冷却面积m23.646 2.82 1.41 3.256 1.367 1.702 1.628 3.138 3.006 水量m3/h 12.1 12.9 12.9 12.9 12.9 12.9 12.9 12.9 12.1 正常值℃≤2.1 ≤1.5 ≤0.8 ≤1.8 ≤0.8 ≤0.9 ≤0.9 ≤1.7 ≤1.7 报警值℃ 2.1~3.0 1.5~2.2 0.8~1.1 1.8~2.5 0.8~1.1 0.9~1.3 0.9~1.3 1.7~2.4 1.7~2.5 警戒值℃ 3.0~3.6 2.2~2.6 1.1~1.3 2.5~3.0 1.1~1.3 1.3~1.6 1.3~1.5 2.4~2.9 2.5~3.0 危险值℃＞3.6 ＞2.6 ＞1.3 ＞3.0 ＞1.3 ＞1.6 ＞1.5 ＞2.9 ＞3.0 极危险℃4.5 3.3 1.6 3.8 1.6 2.0 1.9 3.7 3.73、炉缸碳砖双点温差（℃）根据热流强度控制界限计算出碳砖测温点（a、b两点）温差如下：（1）正常值：≤101℃（2）报警值：102℃~145℃（3）警戒值：146℃~ 173 ℃（4）危险值：≥174℃（5）极度危险：217℃4、碳砖温度（℃）正常值报警值警戒值危险值极度危险冷却壁热面≤73 74~85 86~95 ≥96 110A点温度≤174 175~231 232~269 ≥270 327B点温度≤275 276~376 377~443 ≥444 544 5、水冷炉底温度≤200℃。

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高炉顶压控制
正常工况下，高炉煤气经过通过透平机静叶产生能量供发电机组
发电；TRT紧急停机时，通过快开、旁开阀进入煤气总管。此处仅对
正常工况下高炉顶压控制展开研究。
设高炉顶压为P1，静叶流通面积为F，静叶开度为L，由工艺可
设： F=f（L）， P1=f（F）
根据静叶阀门的直线结构特性，可得F与L的直线关系：

f
dF
KdL
积分得：0fFKLk

设高炉顶压煤气流量为Q1，通过静叶的煤气流量为Q2，由阀门
的气体压差关系可得： 22AFpQ

由气体方程，则有 112()dpKQQdt
RT
PnV
112
1

2dpppAF
KKQdt

所以112012()fdpppAKKLkKQdt
系统输入输出之间的关系：

随机模型，为SISO系统，将模型改写为：
()()()zkhkvk

()()zkhk
()zk
为系统的输出向量，即高炉顶压，()zk为输出估计向量，


为系统待辨识的参数向量，()vk是均值为零的随机噪声。
选取1000组连续输入向量Li=[Li], i=1,2….1000, 代入判别方程，
10001000
22

1111(){[()()]}{[()()]}22iiJzkzkzkf




最小二乘估计，求得使()J最小的参数估计向量
Matlab仿真程序如下