电弧炉烟气检测与控制系统的研究及实验

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1、北京科技大学硕士学位论文摘要电弧炉强化用氧技术利用集束氧枪高速输入的氧气与热装铁水反应产生的化学能辅助熔化废钢，使得电弧炉炼钢从能源上用部分化学能代替电能，从炼钢原料上减少对价格较高的废钢的依赖，从而达到节能降耗的目的。正因如此，所以该技术在国内部分钢铁企业得到广泛的应用。但在实际的使用过程中，由于该技术的应用不成熟且其控制系统不是闭环控制系统，操作人员难以把握整个炼钢过程，对炼钢过程判断容易产生失误，从而导致生产的不稳定、低效率。那么，如何利用现在的理论与技术来解决这一问题是本文研究的重点。本文首先详细分析安钢电弧炉集束氧枪控制系统，主要包括系

2、统的基本结构组成、控制原理、程序控制流程及系统存在的问题；然后根据系统存在的问题和现场的实际情况，提出基于音频、振动和烟气检测的控制思路方法。并就最后一种思路进行具体深入的研究，建立电弧炉烟气检测与控制系统的控制模型，根据电弧炉炼钢的特点，该模型采用模糊控制算法作为其核心，将炉气中的CO、C02气体浓度误差及其变化率作为模糊控制器的输入，通过模糊控制规则得出各氧枪的氧气流量设定值；最后，为验证该模型的可行性，本文进行了基于烟气检测的燃烧控制实验。利用红外气体分析仪对煤气与氧气燃烧产生的烟气进行在线检测，PLC将采集到的气体浓度值上传至上位机，上位

3、机中的模糊控制器根据气体浓度值的差值及其变化率得出相应的氧气流量设定值以控制氧气，取得了较好的实验效果。本文提出并研究的电炉烟气检测与控制系统，对电弧炉强化用氧技术的应用做出了有益的探索与深入的研究，为该技术的进一步研究奠定了较好的基础。关键词：电弧炉炼钢，强化用氧，烟气分析，气体分析仪，模糊控制北京科技人学硕士学位论文ResearchandExperimentonSmokeDetectionandControlSystemforEAFProcessAbstractnletechniqueofincreasingoxygenusinginelec

4、tricarcfurnace(EAF、steel—makingutilizesthechemicenergyproducedbythereactionoftheoxygeninputtedfromhi曲speedcoherentoxygenlancewithhotmoltenirontoassistinmeltingthescrap．useschemistryenergypartlyreplaceelectricenergy，reducestherelyingonthehighpricescrapandultimatelyreachthepurp

5、oseofsavingenergyandreducingconsumption．Becauseoftheadvantagementionedabove，thistechniquehas、埔delyusedinmanydemoticsteel—makingcorporation．Intheactualoperationprocess，however，duetotheimmatureapplicationofthistechniqueandhalf-closedloopcontrollingofthecontrolsystem，theoperator

6、sarehardtomanipulatethewholesteel．makingprocessandeasytomakemistakeintheprocessofsteel-making，thus，resultinunstableoftheproductionandlowefficiency．Howtouseexistingtheoreticandtechniquetosolvethisproblemhasbeenthekeyresearchpointofthisarticle．础sarticleanalyzedthean·steelEAFcoh

7、erentoxygenlancecontrolsystemindetail．whichmainlyincludedthebasicstructureofthissystem，controlprinciple，procedurecontrolflowandproblemsexistedinthesystem．Accordingtotheproblemse妇stedandtheactualsituationofthefield，proposedthreecontrolmethodsbasedrespectivelyonaudiofrequency，v

8、ibrationandsmokedetection，then，studiedthelastmethodthoroughlyandbuil