热风炉控制系统研究论文

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1、热风炉控制系统研究毕业论文1.绪论作为热动力机械的热风炉于20世纪70年代末在我国开始广泛应用，它在许多行业已成为电热源和传统蒸汽动力热源的换代产品。其中热风炉的燃烧控制直接决定了热风炉的燃烧效率和送风温度,是整个热风炉控制系统的核心。如何有效的控制热风炉燃烧，使热风炉既能充分蓄热,达到最佳燃烧效率，又能最大限度的降低能耗、保护环境,防止热风炉拱顶过烧和延长热风炉使用寿命，是所有热风炉调试、生产中亟待解决的问题。1.1课题背景课题来源于淮钢生产实践。热风炉是冶金行业的重要生产设备，其作用是将高炉布袋除尘器产生的净煤气在热风炉中进行燃烧，将热风炉内耐火球加热到一定温度后将风机房冷风管送

2、来的冷风和耐火球进行热交换，经热风炉送风系统阀门送到高炉。2002年，公司兴建了国内先进水平的500m3高炉×2－100吨转炉－LF钢包精炼炉－RH真空脱气炉－连铸－配套中、小型棒型材连轧生产线各一条，并在该生产线炼铁高炉上，淮钢与北京钢铁研究总院、首钢设计院合作，引进俄罗斯卡鲁金热风炉技术，该技术应用使同类型高炉配套热风炉体积减少1/3，个数减少1/3，节约投资30%，而且煤气燃烧充分，热效率高，风温高，该技术应用后，当年高炉风温即达到了全国同类型高炉的最高风温。国内大部分高炉均采用每座高炉带3至4台热风炉并联轮流送风方式，保证任何瞬时都有一座热风炉给高炉送风，而每座热风炉都按：燃

3、烧-休止-送风-休止-燃烧的顺序循环生产。当一座或多座热风炉送风时，另外的热风炉处于燃烧或休止状态。送风中的热风炉温度降低后，处于休止状态的热风炉投入送风，原送风热风炉即停止送风并开始燃烧、蓄热直至温度达到要求后，转入休止状态等待下一次送风。38传统的完善的高炉热风炉燃烧自动化系统都是具有完善的基础自动化和使用数学模型计算所需的加热煤气流量和助燃空气流量，并对基础自动化的热风炉燃烧自动控制系统进行有关的设定。完善的基础自动化对于燃烧混合煤气或燃烧预热的高炉煤气和预热空气的热风炉来说包括：煤气流量控制、空气流量控制、空燃比控制、拱顶温度控制和废气温度控制。如图1所示，在热风炉燃烧初期是

4、以较大的煤气量和合适的空燃比（最好还设有燃烧废气成分分析，按残氧量来修正空燃比），以实行快速加热，使拱顶温度迅速达到规定值，然后逐步增加空气量以保持拱顶温度为规定值，当达到废气温度管理期，即温度达到某一规定值时，需要减少煤气及空气量以维持废气温度为设定值。对于燃烧高炉煤气和焦炉煤气具有三眼燃烧器的热风炉来说，由于高炉煤气和焦炉煤气分别送入，需分别设置其流量控制，该流量比例控制和空燃比要分别适应高炉煤气和焦炉煤气需要，因此使系统回路更多、更复杂。热风炉流量设定数学模型的基本原理是使燃烧时热风炉格子砖的蓄热量适合于加热鼓风到生产所需的热风温度和流量而需要的热量。除了数学模型相当复杂外，更

5、需设置自动分析加热煤气的各种成分的分析器，这种仪器不仅昂贵，还需良好的维护，此外要使数学模型有效，必须依靠完善的基础自动化。1.2热风炉简介1.2.1热风炉的结构热风炉由炉衬、燃烧室、蓄热室、炉壳、炉篦子、支柱、管道及阀门等组成。燃烧室和蓄热室砌在同一炉壳内，之间用隔墙隔开。热风炉有直接式和间接式之分，间接式又分为蓄热式和换热式，目前应用最广泛的是蓄热式。因为其换热温度高，热利用率高。蓄热式热风炉通过在燃烧室里燃烧煤气，高温废气通过格子砖并使之蓄热，当格子砖充分加热后，热风炉就可改为送风，此时有关燃烧各阀关闭，送风各阀打开，冷风经格子砖而被加热并送出。但是这种热风炉热风温度不稳定，切

6、换机构多。1.2.2热风炉的工作原理燃烧室和蓄热室砌在同一炉壳内，之间用隔墙隔开。煤气和空气由管道经阀门送入燃烧器并在燃烧室内燃烧，燃烧的热烟气向上运动经过拱顶时改变方向，再向下穿过蓄热室，然后进入大烟道经烟囱排入大气。在热烟气穿过蓄热室时，将蓄热室内的格子砖加热。格子砖被加热并蓄存一定热量后，热风炉停止燃烧，转入送风。送风时冷风从下部冷风管道经冷风阀进入蓄热室，空气通过格子砖时被加热，经拱顶进入燃烧室，再经热风出口、热风阀、热风总管送至高炉。1.2.3热风炉类型的比较38图1.1所示为淮钢三种类型热风炉的剖面图，（a)为内燃式热风炉，（b）为球式热风炉，其中球式热风炉又可以改建成为

7、内燃式和外燃式热风炉，传统的工艺都是采用这两种热风炉进行燃烧、供热，但是这两种类型的热风炉结构上存在很多缺陷。例如：内燃式热风炉由于蓄热室和燃烧室并列布置，所以其下部温度不一致；此外工作环境恶劣，易损坏蓄热室与燃烧室的隔墙；而且由于格子砖的结构不稳定，导致受热也不均匀，容易造成格子砖被挤乱和不均匀下沉。相比于内燃式，外燃式热风炉的投资更大，砖砌结构更复杂，对砖的加工制作要求更高，拱顶钢结构不对称，受力不均匀，不能够适应高温，高压的要求。基于内燃式和外燃式燃