【正文】 手動和機旁兩種操作方式，不能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。隨著電子技術的發(fā)展及普及應用，采用PLC 作為主控制器實現(xiàn)高爐上料系統(tǒng)的自動控制成為技術進步的必然[13]。它有效解決了傳統(tǒng)繼電控制的缺陷，提高高爐上料系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實全性、可靠性和自動化,為高爐的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)創(chuàng)造了技術和設備條件。槽下稱量系統(tǒng)和上料系統(tǒng)均采用PLC 自動控制。設計中采用了分散稱量、集中校核、自動補償?shù)姆绞? 使稱量準確、合理。燒結(jié)礦、規(guī)格礦及熔劑礦通過礦倉閘門、電機振動給料機落入分散稱量斗稱量, 通過帶式輸送機輸送到中間稱量斗復核, 校驗后再下到料車, 如有差異, 則通過PLC 微機系統(tǒng)自動補償。焦炭通過焦倉閘門給料, 在槽下經(jīng)焦炭振動篩篩分后, 合格焦炭進入焦炭稱量斗稱量, 碎焦則由大傾角波紋擋邊帶式輸送機送至碎焦倉。第七節(jié) 高爐鼓風系統(tǒng)高爐送風系統(tǒng)包括高爐鼓風機、冷風管路、熱風爐、熱風管路及管路上的各種閥門等。高爐送風制度是高爐操作的根本制度，是高爐穩(wěn)定順行、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的重要條件。高爐合理送風制度應達到以下要求：爐料正常穩(wěn)定下降，爐況順行；初始煤氣流達到合理的分布；爐缸活躍且均勻，渣鐵物理熱充沛，鐵水質(zhì)量合格；有利于爐型和設備的維護。(1) ,而且鼓風機的出口壓力要能夠足以克服送風系統(tǒng)的阻力損失,高爐料柱阻力損失以及保證有足夠高的爐頂煤氣壓力,鼓風機最大的鼓風量應能滿足夏季高爐冶煉強度的要求；冬季應能在經(jīng)濟區(qū)域工作。(2) 風機的風量及風壓要有較寬的調(diào)節(jié)范圍。即風機的風量和風壓均應適用于爐況的順行與難行、冶煉強度的降低與提高、噴吹燃料與富氧鼓風操作以及其它多種因素變化的影響。對于高壓爐頂高爐，應考慮在常壓冶煉的可行性和合理性。(3) 送風均勻而穩(wěn)定。即風壓變化時，風量不得自動產(chǎn)生大幅度變化。(4) 能保證長時間連續(xù)、安全及高效率運行。Vo===式中：q為每噸干焦耗風量，取2600m3/t。考慮到漏損（12%）、波動值（10%）和大氣影響，鼓風機出口風量為：V=Vo(1+12%)(1+10%)/= m3/min由此選擇高爐鼓風機型號如表71所示：表71 鼓風機數(shù)據(jù)型號風量風壓轉(zhuǎn)速功率傳動方式靜葉可調(diào)軸流式6000m3/minMPa32000 kW同步電動（1）熱風爐類型選擇蓄熱式熱風爐按燃燒室所處位置不同分為內(nèi)燃式、外燃式及頂燃式熱風爐。本設計中采用目前較為先進的新日鐵式外燃式熱風爐。用四座熱風爐為一座高爐送風。（2）外燃式熱風爐的特點1）.外燃式熱風爐比內(nèi)燃式結(jié)構(gòu)合理，由于燃燒室單獨存在于蓄熱室外，消除了隔墻，不存在隔墻受熱不均而破壞的情況，有利于強化燃燒，提高熱風溫度。2）.燃燒室、蓄熱室、拱頂?shù)炔看u襯可以單獨膨脹和收縮，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較內(nèi)燃式熱風爐好，可以承受高溫作用。3）.燃燒室斷面為圓形，當量直徑大，有利于煤氣燃燒，由于拱頂?shù)奶厥膺B接形式，有利于煙氣在蓄熱室內(nèi)分布均勻，尤其是馬琴式和新日鐵式更為突出。4）.送風溫度較高，可長時間保持130℃風溫。（3）新日鐵式外燃式熱風爐主要特點新日鐵式外燃式熱風爐是在拷貝式和馬琴式外燃式熱風爐的基礎上發(fā)展而成的，蓄熱室上部有一個椎體段，使蓄熱室拱頂直徑縮小到和燃燒室直徑相同，拱頂下部耐火磚承受的荷重減小，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；對稱的拱頂結(jié)構(gòu)有利于煙氣在蓄熱室的均勻分布，提高傳熱效率。（4）熱風爐蓄熱室蓄熱室是熱風爐的主體，它由格子磚砌筑而成，格子磚的性能對熱風爐的蓄熱能力、換熱能力及熱效率有直接影響。對格子磚的要求：1）.單位體積格子磚具有足夠的受熱面積進行熱交換；2）.有一定的磚重量來蓄熱，保證送風周期內(nèi)不引起過大的風降溫；3）.能引起氣流擾動，保持高流速，提高對流傳熱效率；4）.格子磚堆砌后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，磚之間不產(chǎn)生錯動。 表72 原始數(shù)據(jù)項目參數(shù)入爐風量熱風爐廢氣溫度250℃冷風入爐溫度80℃鼓風溫度1200℃拱頂設計溫度1400℃煤氣入爐溫度200℃凈煤氣溫度35℃助燃空氣溫度200℃格子磚七孔狀塊磚，磚厚40mm送風制度：本設計使用四座熱風爐，熱風爐工作制度主要是二燒二送，送風時間為1h，每次換爐時間為6min，每個周期是3h，采用自身廢氣預熱煤氣和助燃空氣到200℃。表73 高爐煤氣成分成分CO2CON2H2CH4∑體積%100表74 焦爐煤氣成分成分CO2CON2H2CH4∑體積%26100按照焦爐煤氣：高爐煤氣=4:96則混合煤氣成分見下表表75 混合煤氣成分成分CO2CON2H2CH4∑體積%100 高爐煤氣采用干式除塵，高爐煤氣中水的體積分數(shù)為：=ξ（H2O）=100%=%則濕煤氣成分的換算系數(shù)為：m==則混合濕煤氣成分見下表表76 混合濕煤氣成分成分CO2CON2H2CH4H2O∑體積%100 QDW=++=++= kJ/m3（1） ～，在本設計中取空氣過剩系數(shù)為1 .1。（2） 燃燒1m3混合煤氣的理論空氣消耗量L0為：L0==（3）實際空氣需求量Ln為：Ln= L0==則燃燒1m3的混合煤氣計算見下表表77 燃燒計算表混合煤氣燃燒反應式需要氧氣量煤氣燃燒生成物的組成成分含量%O2CO2H2ON2CO2不燃燒——————CO2CO+O2=2CO2————H22H2+O2=2H2O————N2不燃燒——————CH4CH4+2O2=CO2+2H2O——H2O不燃燒——————當b空=，空氣帶入的當b空=，過剩空氣帶入的生成物總量生成物成分%（4）燃燒1m3混合煤氣的實際生成物量V產(chǎn)為：V產(chǎn)=V（CO2）+V（H2O）+V（N2）+V（O2）=+++=（5）助燃空氣的物理熱Q空為：Q空=C空Ln=262=（6） 煤氣物理熱Q煤為：C煤=CO2%+CCOCO%+H2%+H2O%+N2%+CH4=%+262%+%+%+%+%=所以Q煤= C煤1= kJ/m3（7） 生成物的熱量Q產(chǎn)為： Q產(chǎn) === kJ/m3t理=由于C產(chǎn)取決于t理，用迭代法和內(nèi)插法求得t理，過程如下：C產(chǎn)=CO2%+H2O%+N2%+O2%先假設理論燃燒溫度為1300℃和1400℃查表得COH2O、N2和O2在該溫度下的焓值。表78 1300℃和1400℃下各生成物的焓值（kJ/m3）溫度/℃130014001400140014001400分別乘以各生成物成分得Q產(chǎn)：1300℃時Q產(chǎn)= kJ/m3；1400℃Q產(chǎn)=， kJ/m3，可見其理論燃燒溫度介于1300～1400℃之間，按內(nèi)插法求得理論燃燒溫度為：t=1300+100=1352℃考慮外部熱損及不完全燃燒，拱頂溫度tv低于t5%左右tv=t（15%）=℃ m3/min，2個熱風爐送風，因此，每個熱風爐送風V= m3/min，熱風爐的效率為80%，則V煤=== m3/min因此，V空= V煤Ln = =（1）熱收入項的計算燃料的化學熱量Q1Q1= V煤τQDW=60= kJ煤氣的物理熱Q2Q2=V煤τC煤=60=助燃空氣的物理熱Q3Q3=V空τC空=60262= kJ冷風帶入的物理熱Q4，取冷風溫度為80℃Q4=VτC空=6080= kJ故總的熱收入為Q收=+++= kJ （2）熱支出項的計算熱風帶走的熱量Q風考慮到漏風等因素，設出熱風爐的風量為每座2600m3Q風=V出τ出C出=260021120060 =534643200kJ廢氣帶走的熱量Q廢Q廢=V煤t廢60=25060=不完全燃燒的熱損失Q失參考馬鋼實踐，取不完全燃燒的熱損失為熱收入的1%，所以Q失=Q收1%=1%=煤氣中水分帶入的熱量Q水Q水=C水V煤w水=200%=冷卻水帶走的熱量Q冷根據(jù)以往的實踐經(jīng)驗，冷卻水帶走的熱量為熱量總收入的1%，則Q冷=Q收1%=1%=爐體表面散熱Q散1%左右，%則Q散1=%=冷風系統(tǒng)及熱風管道的散熱Q散2根據(jù)以往的經(jīng)驗冷風系統(tǒng)及熱風管道的散熱大概占熱量總收入的1%左右，本設計取1%則Q散2= Q收1%=1%=則Q支=Q風+Q廢+Q失+Q水+Q冷+ Q散1+ Q散2=534643200++++++=熱平衡差值△Q=Q收Q支==熱風爐系統(tǒng)的熱效率η==100%=%蓄熱室是熱風爐蓄熱并進行熱交換的主體部分，它由格子磚砌筑而成，格子磚的特性對熱風爐的蓄熱能力、換熱能力及熱效率有直接影響。：（1）單位體積格子磚具有較大的受熱面積進行熱交換；（2）有一定的磚的重量來蓄熱，保證送風周期內(nèi)，不引起過大的風溫降；（3）能引起氣流擾動，保持高流速，提高對流的傳熱效率；（4）格子磚堆砌后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，磚之間不產(chǎn)生錯動。：（1）有效通道面積（m2/m2），其計算公式為： =式中，A——一塊格子磚的磚孔通道面積； A2——一塊格子磚的磚面積；（2）1m3格子磚中耐火磚的體積或填充系數(shù)V（m3/m3），其計算公式為： V=1V是格子磚蓄熱能力的指標。（3）格子磚的水力學直徑dh，其計算公式為：dh=（4）1m3格子磚的受熱面積S，其計算公式為：S==格子磚受熱面積大，則風溫和熱效率高 （5）當量厚度δ（m），其計算公式為： δ==（6）1m3格子磚的質(zhì)量，kg/m3，其計算公式為： G=（）ρ式中，ρ——格子磚密度，G是格子磚蓄熱能力的指標。本設計采用43mm的七孔格子磚，其性能參數(shù)見下表：表79 43mm的七孔格子磚性能參數(shù)/ m2m2V/ m3m3dh/mS/m2m3δ/mG/kgm3厚度/mm90熱面積計算公式：F=其中：1．Q為高溫煙氣在蓄熱室內(nèi)傳給冷空氣的全部熱量Q=(t2ti）V0為單位爐容送風量，V0===m3Va===綜上得Q=（120080）=536960299kJ/周期2．Δt為平均溫差Δt= ==℃式中：tv、t1分別為煙氣入口、出口溫度； ti、t2分別為空氣入口、出口溫度；3．實際總傳熱系數(shù)K的計算：K=格磚上下端溫度為==1300℃==165℃本設計中熱風爐高溫區(qū)采用硅磚，其他部位采用粘土磚，其性質(zhì)如表710所示：表710 熱風爐砌筑用耐火材料性質(zhì)磚名λ0bCp0b’ρ(kg/m3)高鋁磚1031042200黏土磚1031042000故=（1031300）=（mh℃） =（+103165）=（mh℃） =（+1041300）=（mh℃） =（+104165）=（mh℃） （1）熱阻R的計算R=式中δ——為格磚當量厚度的一半，；ρ——格子磚的密度；C——格子磚的熱容；β——燃燒和送風總時間是是燃燒時間的倍數(shù)，；τz——燃燒時間和送風時間的和，本設計取3h。則： == == （2）燃燒周期傳熱系數(shù)a1和送風周期傳熱系數(shù)a2的計算,則鼓風在孔道中流速W0為： W0= = =煙氣和鼓風在熱風爐上端和下端的溫度如下表所示：表711 煙氣和鼓風在熱風爐上端和下端的溫度部位上端下端煙氣溫度/℃1400250鼓風溫度/℃120080則：a1=式中，C——格子磚表面粗糙程度和孔道表面特征系數(shù)，； Wg——煙氣在孔道中的流速，2m/s； d——格子磚當量直徑，； T——煙氣在上端的溫度，k。故a1a=12(1400+273)=h℃ a1b=(250+273) = kJ/ mh℃ a2=式中，W0——鼓風在孔道中的速度，； T——鼓風在上端的溫度，k。故 a2a=(1200+273) = kJ/ mh℃ a2b=(80+273) = kJ/ mh℃（3）輻射傳熱系數(shù)a輻的計算送風周期中空氣含三原子氣體很少，輻射傳熱現(xiàn)象可忽略不計。燃燒周期中煙氣含CO2和H2O