现代过程控制基础-3-烧结生产过程控制系统.ppt

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1、3烧结生产过程控制系统3.1烧结工艺简介3.1.1烧结工艺的目的烧结工艺：    烧结是炼铁原料准备的中间工序。主要工艺过程是将选矿厂来的精矿粉和回收的含铁尘泥，混以燃料和溶剂，在高温下烧结成块，经破碎、筛分后的烧结矿送入高炉炼铁，筛下的粉末返回烧结燃料系统中心配矿。3.1.1烧结工艺的目的烧结的原料：含铁矿粉、焦粉、无烟煤、石灰石及其他冶金废物（如钢渣、含铁尘泥、瓦斯灰、轧钢铁皮等）。烧结生产过程是把粉矿加入一定比例的熔剂（石灰石），燃料（无烟煤）经过混合后，在一定温度下烧结成高炉需要的原料。烧结工艺是一个连续性的生产过程，环节多，控制对象复杂、滞后时间长、且受干扰影响大，为了保证烧结矿

2、品质稳定。提高产量和降低燃料消耗，必须对生产过程进行自动化控制。3.1.2烧结工艺流程(1)烧结生产工序比较多，因原料条件、生产规模和产品要求的不同，其流程会有一定的不同。烧结生产过程通常包括以下几个部分：含铁原料、燃料和溶剂的接受和储存；原料、燃料和溶剂的破碎筛分；烧结料的配料、混合制粒、布料和烧结；烧结矿的破碎、筛分、冷却和整粒。3.1.2烧结工艺流程(2)3.1.2烧结工艺流程(3)3.1.3烧结过程的特征(1)1．烧结过程的大滞后性烧结原料经过配料、混合制粒和布料点火，然后烧结形成烧结饼，这个过程大约需要1h。这时仅仅能在机尾定性地观测到某些烧结状况（如烧结均匀性等）；成品烧结矿的获

3、得则还要经过烧结后的热破碎、热筛分、冷却和整粒等工序，这个过程需要约lh。所以，烧结原料从配料到形成烧结矿约需2h。上述过程决定了烧结过程的大滞后性。此外，烧结矿的产、质量指标，还要经过检验环节才能获得。我国烧结厂一般每隔2h对烧结矿化验一次，化验过程约需要1－2h。因此，烧结前的配料、混合和布料点火等工序的操作情况，要3-5h才能通过产品的产、质量指标得到定量反应。换句话说，现在烧结矿产、质量出现的彼动是3一5h之前的操作波动引起的。3.1.3烧结过程的特征(2)2.烧结过程的复杂性（l）烧结过程机理复杂烧结原料经过布料点火后，由于下部风箱强制抽风，通过料层的空气和烧结料中焦炭燃烧所产生的

4、热量，使烧结混合料经受各种物理化学变化，才形成烧结矿。整个烧结经过了燃料的燃烧反应，烧结料层中的热交换，水分的蒸发和冷凝，化学水的分解，碳酸盐的分解，氧化物的分解、还原和再氧化，烧结过程的固相反应，烧结过程的液相形成与冷凝等过程，它包括热力学、动力学、传热学、流体力学及结晶矿物学等理论基础。因此，其过程和机理十分复杂。3.1.3烧结过程的特征(3)(2）烧结过程影响因素复杂从过程控制的角度，可以将烧结看做这样一个系统：一定的原料参数和操作参数作用于设备参数（统称为工艺参数），则有一定的状态参数和指标参数与之相对应，其模型如下图所示：原料参数设备参数操作参数状态参数指标参数工艺参数3.1.3烧

5、结过程的特征(4)其函数关系式为：（原料参数，设备参数，操作参数）→（状态参数）→（指标参数）式中：原料参数=「含铁原料配比，熔剂配比，燃料配比，……」操作参数=［一次水，二次水，料层厚度．台车速度，……〕设备参数=［抽风面积，风机能力，漏风率，……」状态参数=［主管负压，废气温度，风箱温度，烧结终点，透气性，……］指标参数=［烧结矿化学成分．机械强度，还原性，产量，……］3.1.3烧结过程的特征(5)以上五类参数在总量上达到几十个，反映出了烧结过程影响因素复杂。同时，这种复杂性还体现在各种因素的密切相关。例如，指标参数碱度（R）既与熔剂配比有关，又受含铁原料的成分、下料量、水分含量等多个因

6、素的影响。状态参数烧结终点与台车速度和垂直烧结速度有关，而垂直烧结速度又与透气性有关，透气性又与原料性质、原料水分、混合制粒、布料等许多因素有关。此外，烧结过程的影响因素之间还存在相互制约。如一种原料配比的波动会引起其他原料配比的波动；原料成分、原料本身含水量等因素的波动，又会引起一、二次水的操作波动，等等。烧结矿的质量指标之间有很大相关性。如烧结矿TFe含量波动，会引起与SIO2含量的波动，进而引起碱度的波动。烧结矿FeO含量既影响其还原性，又影响机械强度，等等。TFe—矿石中的总含铁量(%),又称全铁;R—碱度,即CaO/SiO2的比值3.1.3烧结过程的特征(6)3.烧结过程的动态时变

7、性烧结过程是一个复杂的工业过程，除具有复杂性、时滞性以外，还具有连续性、非线性、时变性和不确定性。3.1.4烧结过程控制的任务上料控制系统配料的控制混合料添加水控制系统矿槽料位的自动控制布料厚度的控制机速的控制点火炉燃烧控制系统烧结终点（BTP）控制系统3.1.5烧结过程控制方案(1)1.烧结过程的控制方法长期以来，烧结过程在很大程度上是由操作工凭经验来控制的。烧结过程控制的基础是大量的实时生产数据，即原料参