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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”状态。热风炉由“送风”状态的热风炉转换成“燃烧”状态。热风炉由“送风”转“燃烧”的阀门动作程序为：
关冷风阀和冷风充压阀→关热风阀→开废气阀→烟道阀前后压差到达规定值后，开烟道阀→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→关助燃空气放散阀→同时小开空气调节阀→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。
热风炉控制系统满足炼铁工艺的要求
热风炉的换炉操作必须按照“阀门动作顺序”进行，前一阀门动作未完成之前，后一阀门不能提前动作。前一阀门动作到位后，才进行下一阀门的动作。
换炉信号到来时，首先要将“燃烧”到期的热风炉由“燃烧”转换成“送风”状态，然后再将“送风”的热风炉转换成“燃烧”状态。。“燃烧”转“送风”的热风炉的冷风阀和热风阀未打开前不允许关闭原先“送风”热风炉的冷风阀和热风阀。
“送风”转“燃烧”的热风炉，当燃烧室炉墙温度低于规定值时，不允许打开该炉的煤气调节伐和煤气切断阀。
在“送风”转“燃烧”的过程中，如果煤气调节伐小开以后延时后，若无着火信号，则立即关闭煤气切断和煤气调节伐，并发报警信号。
在下列情况之一时，处于“燃烧”状态的热风炉应关闭煤气切断阀和煤气调节阀，并发报警信号：
①燃烧期燃烧室炉墙温度低于设定值；
②煤气主管压力小于0.0025MPa（此值可调）
③助燃空气主管压力小于0.0025MPa（此值可调）
若冷风主管压力下降，当压力＜ 0.1 MPa（此值现场可调自动关闭混风切断阀；当冷风主管压力回升到0.1 MPa以上时，自动打开混风切断阀。（倒流休风时除外）
各热风阀和混风切断伐未关时，不允许打开倒流休风伐。
倒流体风伐未全关时，不能打开热风阀和混风切断伐。
热风炉由“燃烧”转“送风”时，冷风伐开启前应先开充风阀一定时间，待伐前后压力为＜0.001 MPa（此值可调），冷风伐才全开。
烟道阀打开前，其伐前后的压差应达到低于设定值。
当阀门故障时，应发出报警信号。
当高炉需要“休风”时，其倒流休风程序如下：
启动液压系统的油泵并使液压系统进入正常工作状态。
关混风切断阀。
③关送热风炉的冷风伐。
④关送热风炉的热风伐、开废气伐。
⑤开倒流休风伐，显示“倒流休风中”
⑥停止油泵
当高炉需要复风时，其操作程序：
①启动油泵至工作正常；
②关倒流休风伐；
③关原送风炉的废气伐；
④开原送风炉的充风阀进行均压；均压到设定值；
⑤均压后全开热风伐，接着全开冷风伐；
⑥开混风切断阀，显示该热风炉“复风”。
热风炉的换炉指令可由以下二种方式之一发出：
①按设定的时间发出换炉指令；
②按混风调节阀关闭后发换炉指令。
其它：
热风炉主要阀门设备为液压传动（调节阀为电动），设有热风炉液压站。热风炉控制系统设在热风炉控制室内。阀门状态和所有热工参数由CRT画面显示，。操作通过键盘完成。机旁设手动操作箱供检修和设备调试时用。
混风调节阀，煤气支管调节阀、空气支管调节阀和助燃风机前的进风压力调节阀，助燃风出口放风阀采用电动执行机构。
助燃风机一用一备，手动启动。一般为连续工作制。需要时手动停机。
热风炉加热的自动调节
（1）热风炉控制系统与布袋除尘控制系统设在同一控制室内。
（2）煤气主管压力自动调节，要求压力在6000至6500Pa之间调节。
（3）燃烧自动调节，即空气支管空气流量根据煤气支管流量和确定的空燃比自动调节，煤气支管流量和空燃比由操作员设定。
（4）空气主管压力自动调节——在助燃风机吸风管上设压力调节伐，使空气主管压力稳定在5000至7500Pa的范围内的设定值上。设定值由操作员设定。
（5）热风炉拱顶温度控制——当拱顶温度上升到规定值时自动增大空燃比，使拱顶温度保持在规定值，若温度继续上升则要求声光报警。
（6）热风炉废气温度控制——当废气温度上升到规定值时自动减少煤气支管的煤气量。
（7）热风温度控制——通过调节混入冷风量来保证热风温度稳定。

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12。高炉生产流程简图