热风炉精细化烧炉控制技术

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1、技术秘密全文一、技术秘密名称：热风炉精细化烧炉控制技术二、股份公司原有技术及存在的问题现有大中型高炉的热风炉一般为四座热风炉，采用两烧两送方式工作，烧炉采用DCS（即Distributedcontrolsystem，直译为分散控制系统）进行控制的，对煤气和空气采取双闭环比值控制的方式进行配比燃烧，由操作工根据拱顶温度的变化情况及废气残氧量不定时地修改空燃比。为了满足高炉对高风温的需要。一般采用尽量提供足够的焦炉煤气或热值较高的转炉煤气，采用废气含氧量加双闭环比值控制和过量氧气系数的办法来满足自动控制和高风温的需要。在热风炉作业中要保护设备而须管理格子砖温

2、度分布，此外还因使能耗最小而需在燃烧时对煤气流量作最优设定。前者除了保护拱顶使不超上限温度外，由于硅变形点为1350℃以下，为防止达到此温度时硅砖膨胀而破裂，还须在送风末期管理这一温度。现有技术的热风炉煤气等流量自动设定主要是按热平衡和检测数据来计算送风终了时的蓄热量，但没有足够精确度的残热推断和温度分布的数学模型，为此还需手动设定。但上述方法不足在于：使用方法（1）无法用最经济简单方法提供尽可能高温度的热风。而最经济科学的方法是，尽可能多的使用高炉煤气，并且在保证高风温情况下尽可能减少焦炉或转炉煤气的使用量。使用方法（2）由于其使用废气烟道中装有的残氧

3、量测量仪对残氧量进行闭环跟踪调节，由于其控制输入参数为已发生，因此调节反映较慢，不利于节约能源，同时此也不能满足最佳空燃比所要求的精度。三、国内外解决同类问题的技术方案目前国内高炉热风炉的烧炉控制方式因建炉时间和体积的不同以及不同钢铁企业之间，其控制水平千差万别，但目前均无法真正实现烧炉的自动控制，主要有以下几种控制方式：A、采用分立仪表控制的，多见于一些比较老的中小高炉（100-1000m3）上，这部分热风炉燃烧控制都是手工调节，燃烧效果的好坏取决于热风炉操作工的“勤心”、“细心”、“精心”。根本谈不上自动控制。B、采用PLC或DCS进行控制的，多见于

4、后期新建或大修后改造过，有些企业对煤气和空气的配比燃烧采取双闭环比值控制的方式，或分别采用单回路自动控制，由操作工根据拱顶温度的变化情况不定时地修改空燃比，以提高拱顶温度。但是煤气热晗值的变化是比较频繁的，尽管有经验丰富且勤快的操作工经常操作，也难于保证给出的空燃比是最佳的，何况要保持其长期性。加上调节阀频繁动作，容易损坏。因此热风炉的烧炉控制根本无法达到最优。虽然部分热风炉采用新的工艺技术，使热风炉送出的风温较高，多在1050-1250℃之间，甚至更高，但是还是无法使热风炉的烧炉真正实现自动控制，并使得空燃比随时处于最佳值。C、国内部分高炉操作水平很高

5、的企业，对热风炉自动烧炉和对风温要求自然也很高，因此想尽办法提高风温并实现自动烧炉，除热风炉采用新的工艺技术外，在烧炉控制上除采取上述双闭环比值控制外，还增加煤气热值仪和废气分析仪，这样从理论上可以实现自动烧炉。但是煤气热值仪和废气分析仪滞后大、控制精度低、稳定性差、维护量极大，在自动烧炉和风温的提高上仍然无法实现。而当前国内几乎所有高炉热风炉的空燃比均由人工通过判断参数情况、燃烧状况等计算提供，谈不上烧炉过程的自动控制。目前，国外也没有完全解决此问题。据报导，美钢联2002年投资5000万美元进行热风炉烧炉自动控制和最佳燃烧控制的研究，且取得一定进展，

6、但具体效果未见进一步报道。“十五”期间冶金协会将热风炉烧炉自动化列为重点技术开发及推广的项目，但至今国内钢铁企业在这一领域仍未有大的改观。可见，如何提高风温并实现热风炉烧炉过程的自动化，是国内外各钢铁企业的迫切要求。四.技术秘密的具体内容热风炉的蓄热量多少，与格子砖表面的温度乘以时间的面积成正比，因时间较固定，而要使蓄热量大，一定要尽可能快地把拱顶温度烧到最高，然后尽可能使顶温在稳定中缓慢上升，而这须保证空燃比一直处于最佳状态。从直观上看，以“烟道含氧量”和“煤气热值仪”上能直接给出最佳空燃比。但在实际应用中，用这两种方法给出的最佳空燃比并非实际最佳值，

7、主要原因：(1)、实际最佳值受热风炉本身结构影响，（2）、实际最佳值的要求精度要达到0.3%以上，才能使得自动烧炉比人工烧炉的温度高；而上述两种方法本身的精度远低于0.3%。而热风炉计算机软件自寻优技术提高风温和自动烧炉控制系统，以灵敏度极高的拱顶温度为目标值，结合热风炉的燃烧数学模型，能在1-2分钟左右找到实际最佳空燃比，并控制煤气调节阀及空气调节阀，使实际流量的随时处于最佳状态，而不受煤气压力变化及煤气热值变化的影响；而人工烧炉，尽管在短时间（5分钟）能找到最佳空燃比，但要随时调节煤气阀与空气阀，使实际空燃比保持在最佳状态，较短时间（30分钟）有较大

8、难度，而长时间(8小时)却根本做不到。而经过不但能实现烧炉的自动化，而且能比人工