【正文】 首先控制助燃空氣 ， 采用固定空氣量調(diào)整煤氣量 ， 空氣量通過比值器 I作用于空氣調(diào)節(jié)器 II控制空氣量的大小 ， 實時空氣量經(jīng)過空燃比 (比值器 II) 計算。實際爐頂溫度、廢氣溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到設(shè)定值。 考慮到廢氣溫度是反映熱風(fēng)爐儲備熱能的一個重要參數(shù) ， 我們將廢氣溫度設(shè)定 為一個控制參數(shù) ， 其燃燒控制如圖 ：高爐 煤氣與助燃空氣各自形成一個閉環(huán)回路。 控制系統(tǒng)構(gòu)成 在熱風(fēng)爐燃燒初期是以較大的煤氣量和合適的空燃比 ， 最好還設(shè)有燃燒廢氣成分分析 ， 按殘氧量來修正空燃比實行快速加熱 ， 使?fàn)t 頂溫度迅速達(dá)到規(guī)定值 ， 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 25 然后逐步增加空氣量以保持爐 頂溫度為規(guī)定值。 (2) 電控系統(tǒng) 電控系統(tǒng)主要由按鈕 、 轉(zhuǎn)換開關(guān) 、 中間繼電器 、 限位 、 接觸器和電機(jī)等組成。調(diào)節(jié)閥可以調(diào)節(jié)煤氣 ， 空氣的流量或壓力。當(dāng)要求送風(fēng)的熱風(fēng)爐開始動作一段時間后 (時間現(xiàn)場設(shè)定 )未顯示“送風(fēng)”信號則自動發(fā)出聲光報警信號 ， 提示操作人員注意。 送風(fēng)過程控制 送風(fēng)控制是以控制送風(fēng)爐的風(fēng)溫 ， 風(fēng)量及爐子送風(fēng)狀況 ， 保 證 高爐不斷風(fēng)。 (3) 爐 頂溫度控制 ： 當(dāng)爐 頂溫度高于 1250℃時若系統(tǒng)處于自動換爐或單爐自動條件下系統(tǒng)聯(lián)鎖燜爐 ， 其它條件聲光報警。但當(dāng)空氣壓力低于 4. 5 kPa ， 聲光報警。低于 4kPa時若系統(tǒng)處于自動換爐或單爐自動條件下系統(tǒng)聯(lián)鎖燜爐 ， 其它條件聲光報警。 (1) 煤氣總管壓力調(diào)節(jié)控制 ： 在燒爐時 ， 可由操作人員設(shè)定煤氣總管壓力 ，通過調(diào)節(jié)閥對煤氣壓力進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。助燃空氣調(diào)節(jié)可轉(zhuǎn)化為空燃比的調(diào)整。實現(xiàn)熱風(fēng)爐燃燒控制的關(guān)鍵是煤氣壓力和質(zhì)量波動。 熱風(fēng)爐燃燒自動控制系統(tǒng)設(shè)計 燃燒過程控制 燃燒控制是以控制各熱風(fēng)爐拱頂溫度 ， 廢氣溫度及爐子燃燒狀況。 (3) 采用煤氣在線熱值分析儀構(gòu)成調(diào)節(jié)系統(tǒng) ， 維護(hù)困 難 ,維 護(hù)費用高 ， 對煤氣空氣測量精度要求過高 ， 一般孔板測量方式不能滿足要求。 (2) 采用氧化鋯測量煙氣中的 含氧量 ， 間接測出煤氣成分 ， 構(gòu)成燃燒系統(tǒng)。通常使用的 方案 有下面 3種 ： (1) 采用比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)構(gòu)成燃燒系統(tǒng)。 智能控制系統(tǒng)具有以下特點 ： ① 擬人化的運作模式； ② 優(yōu)勝劣汰的選擇機(jī)制； ③ 多目標(biāo)的優(yōu)化過程； ④ 復(fù)雜環(huán)境的學(xué)習(xí)功能。 在科技和生產(chǎn)力水平高速發(fā)展的今天 ， 由于人們對大規(guī)模、復(fù)雜和不確定系統(tǒng)進(jìn)行控制的要求的不斷提高 ， 傳統(tǒng)的基于精確數(shù)學(xué)模型的控制理論的局限性日益明顯 ， 人們意識到其對精確數(shù)學(xué)模型的過分依賴也使其應(yīng)用受到很大限制。這種調(diào)節(jié)過程十分粗糙且效果不理想 ， 使送風(fēng)溫度偏低同時 ， 助燃風(fēng)機(jī)處于全速運行狀態(tài) ， 煤氣也不能合理、充分 燃燒 ， 造成能源浪費嚴(yán)重。例如拱頂溫度和廢氣溫度測量值隨機(jī)波動性大； ② 由于燃燒過程復(fù)雜 ， 存在大量的非線性關(guān)系以及許多隨機(jī)因素影響 ， 無法建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型； ③ 熱風(fēng)爐燃燒工作環(huán)境不斷變化 ， 系統(tǒng)是個時變系統(tǒng)； ④ 具有較大的滯后性 ， 尤其是在燃燒的中后期 ， 煤氣和空氣量調(diào)整的效果要經(jīng)過一定的時間才能從廢氣和拱頂溫度的變化中反映出來。 我國高爐熱風(fēng)爐燃燒控制技術(shù)進(jìn)展 熱風(fēng)爐的燃燒控制工藝 系統(tǒng)對于燃燒 預(yù)熱的高爐煤氣和預(yù)熱空氣的熱風(fēng)爐來說將包括煤氣流量控制、空氣流量控制、空燃比控制、拱頂溫度控制和廢氣溫度控制。 ③ 把每座熱風(fēng)爐的 13個切斷閥的設(shè)備報警信號組合在一起 ， 每座熱風(fēng)爐只要有一個閥的控制設(shè)備發(fā)出報警信號 ， 該座熱風(fēng)爐的所有設(shè)備將停止工作 ， 按照預(yù)設(shè) 的安全方案動作 ， 從而避免安全事故。 ② 采集每個切斷閥主回路正常、開反饋、關(guān)反饋三個信號 ， 并且預(yù)設(shè)它們與開命令信號、關(guān)命令信號的對應(yīng)關(guān)系 ， 只有發(fā)出命令信號后 ， 在預(yù)設(shè)的等待反饋信號時間內(nèi) ， 控制設(shè)備的實際反饋信號與預(yù)設(shè)方案一致時 ， 系統(tǒng)顯示控制正常 ,否則系統(tǒng)發(fā)出該設(shè)備報警信號。 具體方式如下： ① 各閥的顯示信號采用開關(guān)反饋信號并聯(lián)使用方式 ， 即開信號由開反饋信號和非關(guān)反饋信號構(gòu)成 ， 關(guān)信號由關(guān)反饋信號和非開反饋信號構(gòu)成。 在自動換爐程序設(shè)計中 ， 除了按照工藝的安全要求進(jìn)行設(shè)計外 ， 在軟件設(shè)計中 ， 需要建立一種結(jié)構(gòu)性的安全防護(hù)體系 ， 避免由于各閥反饋信號錯誤、設(shè)備掉電、設(shè)備機(jī)械故障等引起的控制誤動作而造成嚴(yán)重的安全事故。 自動換爐安全要求及保護(hù)措施 ① 在送風(fēng)過程中 ， 送風(fēng) 轉(zhuǎn)燃燒時 ， 若送風(fēng)爐目前為一個 ， 操作不起作用 ； ② 若燃燒 轉(zhuǎn)送風(fēng) ， 目前若燃燒爐為一個 ， 該爐轉(zhuǎn)送風(fēng)后 ， 要開空氣放散 ，當(dāng)然此操作是錯誤的 ， 但為保護(hù)風(fēng)機(jī) ， 必須這樣做 ； ③ 若后煙道溫度過高 ， 要自動 關(guān)閉 該燃燒爐 ， 防止損壞熱風(fēng)爐 ； ④ 若燃燒的爐子轉(zhuǎn)悶爐 ， 動作要求同② ； ⑤ 若送風(fēng)的爐子轉(zhuǎn)悶爐 ， 動作要求同① ； ⑥ 冷風(fēng)管壓力低于 。如果配用焦?fàn)t煤氣 ， 先開氮氣閥→關(guān)焦?fàn)t煤氣放散閥和充氮閥→開焦?fàn)t煤氣燃燒閥→開焦?fàn)t煤氣切斷閥。此時爐子處于悶爐狀態(tài)。請求送風(fēng)命令 ， 關(guān)焦?fàn)t煤氣切斷閥→關(guān)焦?fàn)t煤氣燃燒閥→開焦?fàn)t煤氣放散閥 →關(guān)高爐煤 氣切斷閥→開高爐煤氣放散閥→關(guān)空氣燃燒閥及高爐煤氣燃燒閥→關(guān)煙道閥→開充風(fēng)閥 ， 冷風(fēng)閥兩端壓差合適 ， 開熱風(fēng)閥→開冷風(fēng)閥及關(guān)送 風(fēng)閥 ， 完畢后 ， 爐子處于送風(fēng)狀態(tài)。由操作人員在計算機(jī)上選擇每座熱風(fēng)爐的工作方式 ， 熱風(fēng)爐各閥按照各自工作方式進(jìn)行控制動作。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 20 自動換爐工藝流程 熱風(fēng)爐自動換爐主要作用是將每座熱風(fēng)爐的 各 個切斷閥按工藝流程要求依次開關(guān)。對于每個熱風(fēng)爐來說，有以下 7種狀態(tài)轉(zhuǎn)換：爐轉(zhuǎn)主送風(fēng)、送風(fēng)轉(zhuǎn)輔送風(fēng)、送風(fēng)轉(zhuǎn)送風(fēng)完成、 送 風(fēng)完成轉(zhuǎn)燃燒、 燃燒轉(zhuǎn)燜爐、 燃 燒轉(zhuǎn)主送風(fēng)、 輔送風(fēng)轉(zhuǎn)燃燒。自動程序?qū)嶋H是由幾個單爐換爐程序組成。 (1) 自動換爐 自動換爐以設(shè)定的送風(fēng)時間或送風(fēng)溫度作為換爐指令。如果高爐方面不允許換爐 ， 則只能等候并調(diào)整燒爐 ， 有的高爐雖然規(guī)定為 1h換爐 ， 但往往要到 3～ 4h才能換爐 ， 這不僅破壞了正常燒爐 ， 而且也耗費燃料。但調(diào)查表明 ， 這些系統(tǒng)大都無法定時全自動換爐 ， 換爐時會造成風(fēng)壓、風(fēng)量波動 ，如果高爐不順時 ， 會造成事故。 由于每座熱風(fēng)爐有 10多個閥門 ， 且需嚴(yán)格按一定順序進(jìn)行調(diào)節(jié) ， 因此為了安全和省力 ， 在 20世紀(jì) 50年代就已設(shè)計了電氣連鎖及定時自動換爐系統(tǒng) ， 且已成為標(biāo)準(zhǔn)形式并在大多數(shù)熱風(fēng)爐上安裝使用 ， 其系統(tǒng)原理一直沿用至今 ， 只是裝備發(fā)生了改 變 ， 用 PLC代替了過去的硬線連鎖。具體 工藝曲線見圖 1 3 5 0 ℃1 2 0 0 ℃4 0 0 ℃爐 頂 溫 度廢 氣 溫 度燃 燒 階 段 燜 爐 階 段 送 風(fēng) 階 段T 圖 工藝 曲線 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 19 熱風(fēng)爐是用于供給高爐冶煉所需的具有穩(wěn)定溫度和壓力熱風(fēng)的關(guān)鍵設(shè)備 ， 每座高爐通常設(shè)有 3～ 4座熱風(fēng)爐。燜爐階段根據(jù)高爐實際生產(chǎn)情況不等。燜爐轉(zhuǎn)燃燒的操作程序為：得到燜爐轉(zhuǎn)燃燒的指令后，檢查該熱風(fēng)爐的狀態(tài)，若是在燜爐狀態(tài)，則啟動燜爐轉(zhuǎn)燃燒定時器；廢氣閥全開后，待煙道閥前后壓差小于某設(shè)定值時，開煙道閥 ； 關(guān)廢氣閥，開助燃空氣燃燒閥、煤氣燃燒閥；稍開助燃空氣調(diào)節(jié)閥；開煤氣切斷閥 ， 稍開煤氣調(diào)節(jié)閥；定時器復(fù)位，并檢查時限。 當(dāng)熱風(fēng)爐完成送風(fēng)轉(zhuǎn)燜爐控制后，檢查燃燒條件是否完備，如果條件完備，開始燜爐轉(zhuǎn)燃燒的正常操作。另外，各送風(fēng)系統(tǒng)閥門需按送風(fēng)轉(zhuǎn)燜爐的操作順序進(jìn)行，要保證閥門間的控制聯(lián)鎖。 送風(fēng)熱風(fēng)爐得到送風(fēng)轉(zhuǎn)燜爐指令后，應(yīng)檢查熱風(fēng)爐送風(fēng)操作方式，若為單爐送風(fēng)方式， 則檢查是否有另一座熱風(fēng)爐處于送風(fēng)狀態(tài)；若為交叉并聯(lián)送風(fēng)方式，則檢查是否有其它兩座熱風(fēng)爐處于送風(fēng)狀態(tài)。在其它情況下，冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥處于鎖定常開狀態(tài)。燜爐轉(zhuǎn)送風(fēng)的操作程序為：啟動定時器；全開冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥、冷風(fēng)均壓閥、冷風(fēng)閥；定時器復(fù)位，檢查時限。各送風(fēng)系統(tǒng)閥門需按燜爐 轉(zhuǎn)送風(fēng)的操作順序進(jìn)行，要保證閥門間的控制聯(lián)鎖。 當(dāng)熱風(fēng)爐完成燃燒轉(zhuǎn)燜爐控制后，應(yīng)給出燜爐中接點信號。另對各燃燒系統(tǒng)閥門需按燃燒轉(zhuǎn)燜爐的操作順序進(jìn)行，要保證閥門間的控制聯(lián)鎖。 熱風(fēng)爐工作狀態(tài)改變周期順序如下 ： (1) 燃燒轉(zhuǎn)送風(fēng)操作 燃燒轉(zhuǎn)送風(fēng)操作分兩步，首先進(jìn)行燃燒轉(zhuǎn)燜爐操作，然后是燜爐轉(zhuǎn)送風(fēng)操作。 兩燒一送作業(yè)原理如圖 所示。 三 座熱風(fēng)爐根據(jù)送風(fēng)制度，遵循拱頂 和煙道溫度先達(dá)到設(shè)定值的熱風(fēng)爐先送風(fēng)的優(yōu)選原則，交替燃燒、送風(fēng) 向高爐連續(xù)供風(fēng)。隨著送風(fēng)時間的延長，風(fēng)溫逐漸下降，熱風(fēng)爐再轉(zhuǎn)入燃燒狀態(tài)，循環(huán)工作。需要本熱風(fēng)爐送風(fēng)時，先打開冷風(fēng)均壓閥使冷風(fēng)閥兩端的差壓減小，再打開冷風(fēng)閥和熱風(fēng)閥，關(guān)閉冷風(fēng)均壓閥，熱風(fēng)爐處于送風(fēng)狀態(tài)。其過程為：熱風(fēng)閥、冷風(fēng)閥關(guān)閉，煙道閥和助燃空氣、煤氣切斷閥、調(diào)節(jié)閥打開時為燃燒狀態(tài)，此時助燃空氣和煤氣按空燃比混合，在熱風(fēng)爐頂部燃燒，高溫?zé)煔鈴纳舷蛳陆?jīng)過球床體，將熱量存儲在熱風(fēng)爐內(nèi)。 熱風(fēng)爐工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換 換爐時，應(yīng)保證整個熱風(fēng)爐系統(tǒng)長時間不間斷的向高爐送風(fēng)，并應(yīng)盡量使進(jìn)入高爐的風(fēng)量、風(fēng)溫，風(fēng)壓處于最小波動范圍。 為滿足高爐生產(chǎn)要求、熱風(fēng)爐工作要求，進(jìn)行燒爐、送風(fēng)、燜爐這三種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換過程稱之為換爐過程 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 16 第三章 熱風(fēng)爐換爐自動控制方式 高爐熱風(fēng)爐系統(tǒng) 通常 由三座熱風(fēng)爐組成 ， 采用二燒一送方式 ， 熱風(fēng)爐主要閥門采用氣動控制 。應(yīng)在滿足條件下盡量選擇價廉的儀表。在儀表量程確定后，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn) 過程對壓力測量所能允許的最大誤差來確定儀表應(yīng)有的儀表精確度等級。為了保證測量準(zhǔn)確度，被測壓力數(shù)值不應(yīng)太接近壓力表下限值，一般被測壓力的最小值應(yīng)不低于儀表量程的 1/3。為了避免壓力計超出范圍而損壞，儀表上限值應(yīng)高于生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的的最大壓力值。儀表的量程是儀表標(biāo)尺刻度上下限之差。儀表類型必須滿足生產(chǎn)過程的要求，例如是否要求指示值的遠(yuǎn)傳或變送、自動記錄或報警等；被測介質(zhì)的性質(zhì)和狀態(tài)（如腐蝕性強(qiáng)弱、2DD?內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 15 溫度高低、易燃易爆等）是否對儀表提出了專門的要求；統(tǒng)籌分析這些條件后，正確選用儀表類型，這是儀表正常工作及確保生產(chǎn)的重 要前提。 (2) 檢測儀表選型 正確的選擇壓力計，是保證儀表在生產(chǎn)過程中發(fā)揮應(yīng)有作用的重要環(huán)節(jié)。 壓力參數(shù) (1) 壓力檢測系統(tǒng)介紹 在生產(chǎn)過程中，根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，選擇不同類型的壓力表可組成不同的壓力檢測系統(tǒng)，最簡單的測量就是在取壓管上就地安裝一塊彈簧管壓力表組成測量系統(tǒng)。 根據(jù)本設(shè)計要求及工藝要求，選取孔板，因為 孔板節(jié)流 件 是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件 ， 可不需標(biāo)定直接依照國家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn) 。節(jié)流裝置又包括節(jié)流件、取壓裝置和符合要 求的前后直管道，為了方便使用，通常節(jié)流裝置選用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。只要按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計加工的節(jié)流式流量計，不需要進(jìn)行實際標(biāo)定，也能在已知的不確定度范圍內(nèi)進(jìn)行流量 測量。 節(jié)流式流量計所以得到如此廣泛的應(yīng)用，主要是因為它具有以下兩個非常突出的優(yōu)點： ① 結(jié)構(gòu)簡單 、 安裝方便 、 工作可靠 、 成本低 、 又具有一定準(zhǔn)確度 ， 能滿足工程測量的需要 。 據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，在煉 鐵 廠、煉油廠等工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中所使用的流量計有 (70%~80％ )左右是節(jié)流式流量計 。 2 圖 節(jié)流式流量檢測系統(tǒng)框圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 14 (2) 檢測儀表選型 節(jié)流式流量計是一種典型的差壓式流量計 。 節(jié) 流 裝 置比 例 積 算 器開 方 器差 壓 變 送 器指 示 記 錄 儀q△ P = K1q2△ I = K2△ P IKI ??? 39。節(jié)流裝置把流體流量轉(zhuǎn)換成差壓信號 ，通過引壓管送到差壓計，差壓計進(jìn)一步將差壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號， 顯示儀表將接收到的電流信 號通過標(biāo)尺指示流量，由于節(jié)流裝置是一個非線性的環(huán)節(jié)，它與流量成平方關(guān)系，所以顯示儀表直接顯示的值為非線性的，為了解決這個問題，通常在差壓計的后面加個開方器，或者將開方器依附在差壓計內(nèi)。據(jù)估計目前在全世界流量檢測方法至少已有上百種，其中有是多種工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中常用的。并且所 用的元器件少，性能優(yōu)良，精度高，具有先進(jìn)水平。除此以外 ，熱電偶溫度計還具有明顯的優(yōu)點：①結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，價格便宜；②測溫精度較高，高溫區(qū)的復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性好；③由于測溫顯示電信號，便于訊號的遠(yuǎn)傳和記錄，也有利于集中檢測和控制；④熱電偶體積小，熱容量及熱慣性均小。熱電偶溫度計能用來測量點的溫度和壁面溫度，也能用來進(jìn)行動態(tài)溫度測量。熱電偶 是一種熱電型的溫度傳感器，它將溫度信號轉(zhuǎn)換成電勢 (mV)信號，配以測量 mV 信號的儀表或變換器，便可以實現(xiàn)溫度的測量和溫度信號的轉(zhuǎn)換。而非接觸方式是遙測，主要是紅外測溫，這是接觸方式做不到的。 熱 電 偶 溫 度 變 送 器 顯 示 記 錄 儀t E4 ～ 2 0 m A 圖 熱電偶 溫度檢測系統(tǒng)框圖 (2) 檢測儀表選型 為了判斷爐況，檢測熱風(fēng)爐 各部分溫度必須采用