专利名称：热风炉定风温控制系统的制作方法
技术领域：
本发明属于钢铁工业炼铁高炉热风炉控制技术领域，特别是涉及一种风温控制系 统，在高炉使用稳定风温的情况下使用。
背景技术：
热风炉是高炉的附属设备，其作用是为高炉提供稳定的风温。热风炉的运行参数 很多，有温度、压力、流量等参数，同时，热风炉包括燃烧、换炉和送风等过程，如何进行有效 的热风炉的运行参数控制和过程控制是热风炉控制的关键。目前，关于热风炉的控制主要有以下方式，按照控制方式分，可分为一级控制、二 级控制等，其中一级控制为基础的逻辑控制如仪表、PLC等监控，二级控制为过程控制如自 动燃烧控制和专家系统等，三级和四级控制为生产控制级和生产管理级，如企业的ERP系 统。目前的热风炉系统自动化控制技术主要涉及一级控制、二级控制。关于热风炉的二级控制，目前主要有基于数学模型的自动燃烧控制系统，其特征 是以燃烧的最佳空燃比为基础进行热风炉运行参数和过程的调节，可以有效解决热风炉的 燃烧效率和优化问题，但是存在无法有效控制风温的稳定和恒定问题。为保证高炉使用稳 定风温，经常采用混风调节，而且混风阀门开度的不稳定变化导致高炉使用风温的不稳定。范程飞提出热风炉自动控制方法，参见《山西冶金》2008年4期51-55页，主要以 拱顶温度为目标，保持高炉煤气流量不变，设定焦炉煤气与高炉煤气比值的下降率，以减少 焦炉煤气流量，达到热风炉燃烧中COG的控制。发明专利200410000677. 1，马竹梧等提出一种混合式高炉热风炉优化控制方法， 采用计算机系统、开发工具，功能模块包括数据采集、物理模型、人工智能模型、混合模型、 输出控制等模块，实现对热风炉加热的输入的燃料量及空气量进行优化控制。发明专利200510127964. 3，孙进生等提出一种高炉热风炉系统协调控制方法，根 据实例预测热风炉送风的时间，以此来确定当前燃烧的热风炉的燃烧时间，并据此调节燃 料的大小，将原来的固定周期燃烧变为可变周期燃烧。发明专利200810102200. 2，王自亭等提出的高炉热风炉燃烧过程的自动控制系 统，从解决燃烧过程的全自动控制，实现无人干预入手，采用自学习和模糊控制相结合的方 法，实现热风炉燃烧过程的全自动控制。以上方法侧重热风炉的燃烧自动控制，均无法实现风温的稳定控制。发明专利96105254. 6，周耀昌提出了热风炉操作离线控制方法，采用蓄热室格子 砖的热平衡计算，采用近似计算蓄热室热传导系数，该方法仅离线为热风炉操作提供依据， 由于实际蓄热室热传导系数的变化的，故无法实现在线风温的稳定控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于风温控制为基础的热风炉控制系统，采用控制热 风炉不同部位温度的方法，在炉顶、格子砖和尾部烟气等温度的监控基础上，通过热风炉热平衡原理确定恒定风温下的空煤气、冷热风流量、温度等参数，并通过在线调节，实现热风 炉风温的稳定控制。克服目前热风炉风温不稳定的缺陷，改进热风炉的风温自动控制系统， 在使用过程与热风炉自动燃烧或专家系统等部分先进控制技术相结合，达到热风炉风温稳 定的控制。一种热风炉定风温控制系统，包括热风炉、煤气管道、助燃空气管道、冷风管道、热 风管道、烟道、数据采集器和计算机，其特征在于控制过程包括流体参数和阀位信号检测、 数据采集、数据传输、数据对比、数据修正和控制调节过程，包含以下步骤(1)根据燃烧期检测的煤气参数、助燃空气参数、烟气参数计算格子砖蓄热量、温 升率和理论风温，其中参数包括温度、压力和流量；(2)根据送风期检测的实际出口风温与设定风温进行比较，修正超出设定范围的 理论风温的计算，调整燃烧期的煤气参数、助燃空气参数、烟气参数；(3)根据检测的炉顶、格子砖和排烟温度分别与计算机设定的最高值比较，超过设 定的炉顶、格子砖和排烟温度最高值，控制热风炉换向；(4)根据送风期检测的冷风和热风参数，计算温降率、送风量和送风时间，根据设 定风温调整冷风、热风流量；(5)采用交叉半并联模式控制热风炉组换炉。本发明所述的热风炉定风温控制系统，煤气管道安装煤气参数检测元件和煤气调 节阀，助燃空气管道安装助燃空气参数检测元件和助燃空气调节阀，冷风管道安装冷风参 数检测元件和冷风调节阀，烟道安装烟气参数检测元件和烟道调节阀，热风管道安装热风 参数检测元件和热风调节阀，热风炉炉顶安装炉顶红外测温装置和格子砖顶部安装格子砖 顶部红外测温装置，格子砖底部安装热电偶测温装置，热风炉炉体表面安装表面无线测温 装置；其中，煤气参数检测元件、助燃空气参数检测元件、冷风参数检测元件、烟气参数检测 元件、热风参数检测元件包括流量、压力和温度传感器；煤气参数检测元件、煤气调节阀、助 燃空气参数检测元件、助燃空气调节阀、冷风参数检测元件、冷风调节阀、烟气参数检测元 件、烟道调节阀、热风参数检测元件、热风调节阀、炉顶红外测温装置、格子砖顶部红外测温 装置、热电偶测温装置、表面无线测温装置通过有线或无线数据传送线与数据采集器相连， 数据采集器汇总检测信号传送计算机进行热风炉的燃烧和送风过程监控。本发明所述的热风炉定风温控制系统，在燃烧期内，由煤气参数检测元件、助燃空 气参数检测元件、烟气参数检测元件检测的流量、温度、压力和由炉顶红外测温装置、格子 砖顶部红外测温装置、热电偶测温装置、表面无线测温装置检测的炉顶温度、格子砖温度和 炉体表面温度，经计算机在线软件计算出格子砖蓄热量、温升率和理论风温，并采用实际出 口风温进行修正，通过修正计算风温与设定风温进行对比，对超出设定风温范围的修正计 算风温，通过计算机调整煤气调节阀开度和助燃空气调节阀开度和煤气温度和助燃空气预 热温度，从而实现煤气流量、煤气温度和助燃空气流量、助燃空气温度的调整；检测的流量、 压力和温度参数变化时，应用风温恒定原则，对应调节各检测参数；当燃烧时间、炉顶最高 温度、格子砖顶部温度、尾部烟气温度超出设定值时，热风炉换炉；热风炉燃用煤气采用全烧高炉煤气，具体包括以下步骤(1)煤气流量、煤气压力、煤气温度，助燃空气流量、助燃空气压力、助燃空气温度， 烟气流量、尾部烟气温度等参数检测，
(2)燃烧时间、炉顶最高温度、格子砖顶部温度、废气排烟温度设定，①燃烧时间为40 IlOmin ；②炉顶最高温度为1400 1450°C ；③格子砖顶部温度为1250 1350°C ；④尾部烟气温度为200 400°C ；(3)格子砖蓄热量、温升率和理论风温等参数的计算，①格子砖蓄热量计算，Q1 ^[dCzdM2dTjdT式中=Qz-格子砖蓄热量，kj，Cz-格子砖热容，kj/ (kg. °C ) ;MZ-格子砖质量，kg ； Tz-格子砖温度，时间，s;②格子砖温升率计算，dS=^·式中S-温升率，°C/s;③理论风温计算，Tf = (Κ。”-込式中Qdw-煤气的低发热值，kj/m3 ;Cg-煤气热容，kj/ (m3.。C ) ;Vg_高炉煤气体积 流量，m3/s ;Tg-煤气预热温度，V ；Ca-助燃空气热容，kj/(m3. V ) ;Va-助燃空气体积，m3 ； Ta-助燃空气预热温度，°C;Cf-热风热容，kj/(m3. °C) ;Vf-热风体积流量，m3/S;Tf-理论风 温，0C ；k-空燃比，0. 6 0. 7 ;QS-热风炉热损失，kj ；(4)根据格子砖温升率估算燃烧时间或根据换炉时间调整格子砖温升率，进而调 整高炉煤气流量和助燃空气流量，(5)修正出口风温的计算，Tfs = ξ TfTfs-实际风温，V ； ξ _修正系数；(6)修正煤气预热温度和助燃空气预热温度，(7)检测过程的煤气参数、助燃空气参数波动采取反向调节，煤气热值波动正向调 节空燃比，①煤气压力、煤气流量、煤气温度波动超2% 5%，反向调节2% 5%;②助燃空气压力、助燃空气气流量、助燃空气温度波动超2% 5%，反向调节 2% 5%，③煤气热值波动超2 % 5 %，正向调节空燃比2 % 5 %，(8)燃烧时间、设定温度超出范围，燃烧期结束，热风炉换炉。在送风期内，由冷风参数检测元件、热风参数检测元件检测的流量、温度、压力和 由炉顶红外测温装置、格子砖顶部红外测温装置、热电偶测温装置、表面无线测温装置检测 的炉顶温度、格子砖温度和炉体表面温度，利用格子砖蓄热量和风温数据，计算格子砖温降 率和送风量，通过计算机调整冷风调节阀开度或热风调节阀开度，完成冷风和热风流量的 调整，从而达到热风出口温度的稳定控制；当送风时间、热风炉出口温度低于设定的风温控 制精度范围时，热风炉换炉；
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送风控制过程具体包括以下步骤(1)冷风参数、热风参数，格子砖顶部温度和底部温度、炉体表面温度等参数检 测；(2)风温控制精度范围为设定风温的士4°C，(3)利用格子砖蓄热量、格子砖温降率估算送风时间，(4)送风量计算和控制，Vf式中QZ-格子砖蓄热量，kj ；Tfs-实际风温，V ；Cfs-热风热容，kj/ (m3. V )；风温下降2°C，关小热风调节阀⑷和冷风调节阀(31)开度；(5)送风时间、设定风温等参数超出范围，送风期结束，热风炉换炉。本发明所述的热风炉定风温控制系统，热风炉组由热风炉A、热风炉B和热风炉C 组成，煤气总管与热风炉A煤气管道、热风炉B煤气管道和热风炉C煤气管道相连，助燃空 气总管与热风炉A助燃空气管道、热风炉B助燃空气管道和热风炉C助燃空气管道相连，烟 道总管与热风炉A烟道、热风炉B烟道和热风炉C烟道相连，冷风总管与热风炉A冷风管道、 热风炉B冷风管道和热风炉C冷风管道相连，热风总管与热风炉A热风管道、热风炉B热风 管道和热风炉C热风管道相连；热风炉A煤气切断阀、热风炉A助燃空气切断阀、热风炉A 烟道切断阀、热风炉A冷风切断阀、热风炉A热风切断阀的阀位信号通过数据采集器传入计 算机进行开启和关闭控制；热风炉B煤气切断阀、热风炉B助燃空气切断阀、热风炉B烟道 切断阀、热风炉B冷风切断阀、热风炉B热风切断阀的阀位信号通过数据采集器传入计算机 进行开启和关闭控制；热风炉C煤气切断阀、热风炉C助燃空气切断阀、热风炉C烟道切断 阀、热风炉C冷风切断阀、热风炉C热风切断阀的阀位信号通过数据采集器传入计算机进行 开启和关闭控制；燃烧和送风采用交叉半并联模式，计算机按相同时间间隔交叉控制换炉， 时间间隔与送风周期的比例为1/2 3/4。如此反复的燃烧、送风循环和交叉半并联控制实现热风炉热风温度的稳定。该方法建立在热风炉在线能量的动平衡计算基础上，有效控制热风炉燃烧期的助 燃空气、煤气燃烧的输入热量和格子砖蓄热量，通过送风期内送风量和送风时间调整，保证 热风炉风温的稳定输出。本发明所述的热风炉定风温控制系统，具有如下优点1热风炉运行参数的监控和调节功能在本案例中，不仅可以实现热风炉助燃空气、煤气、冷风、热风管道和烟道等管道 系统的流量、压力和温度监控，而且可以通过计算机实现流量和压力的调整。2格子砖蓄热量和温升率等参数的动态计算和运行参数优化功能利用在线的动态监控数据，通过系统能源输入输出平衡原理和修正计算风温和设 置风温等参数，快速调整热风炉的燃烧制度和送风制度，实现运行参数的优化。3控制过程的简单和快速化以风温控制为基本依据，控制参数数量大大简化，利用在线修正计算比格子砖的 理论传热模型计算简化。4安全可靠，风温稳定以格子砖顶部温度和炉顶温度为换向的最高控制温度和热风出口温度为控制目标，可以确保出口风温的稳定和安全。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步说明。图1为本发明的控制系统示意图；图2为本发明的风温控制流程示意图；图3和图4为本发明的热风炉组系统流程示意图。图中，1、数据采集器，2、热风炉，3、热风出口，4、热风调节阀，5、热风参数检测元 件，6、热风管道，7、助燃空气参数检测元件，8、助燃空气调节阀，9、助燃空气管道，10、煤气 调节阀，11、煤气管道，12、煤气参数检测元件，13、助燃空气入口，14、煤气入口，15、格子砖， 16、烟道出口，17、冷风入口，18、烟道调节阀，19、烟气参数检测元件，20、烟道，21、冷风管 道，22、冷风参数检测元件，23、炉顶红外测温装置，24、数据传送线，25、格子砖顶部红外测 温装置，26、计算机，27、表面无线测温装置，28、热电偶测温装置，29、鼓风机，30、冷风切断 阀，31、冷风调节阀，32、热风炉A热风管道，33、热风炉A热风切断阀，34、热风炉A热风调节 阀，35、热风炉A，36、热风炉A助燃空气调节阀，37、热风炉A煤气调节阀，38、热风炉A煤气 切断阀，39、热风炉A助燃空气切断阀，40、热风炉A煤气管道，41、热风炉A助燃空气管道， 42、热风炉A烟道调节阀，43、热风炉A烟道切断阀，44、热风炉B热风管道，45、热风炉C热 风管道，46、热风总管，47、热风炉A烟道，48、热风炉B烟道切断阀，49、热风炉B烟道，50、热 风炉C烟道切断阀，51、热风炉C烟道，52、烟道总管，53、热风炉B热风切断阀，54、热风炉B， 55、热风炉B烟道调节阀，56、热风炉C烟道切断阀，57、热风炉C，58、热风炉C烟道调节阀， 59、烟囱，60、热风炉B热风调节阀，61、热风炉B助燃空气调节阀，62、热风炉B煤气调节阀， 63、热风炉B煤气切断阀，64、热风炉B助燃空气切断阀，65、热风炉A冷风调节阀，66、热风 炉A冷风切断阀，67、热风炉A冷风管道，68、煤气总管，69、热风炉B助燃空气管道，70、热风 炉B煤气管道，71、助燃空气总管，72、热风炉C热风调节阀，73、热风炉C助燃空气调节阀， 74、热风炉C煤气调节阀，75、热风炉C煤气切断阀，76、热风炉C助燃空气切断阀，77、热风 炉B冷风调节阀，78、热风炉B冷风切断阀，79、热风炉B冷风管道，80、冷风总管，81、热风炉 C助燃空气管道，82、助燃空气鼓风机，83、热风炉C冷风调节阀，84、热风炉C冷风切断阀， 85、热风炉C冷风管道，86、热风炉C煤气管道，87、助燃空气预热装置，88、煤气预热装置。
具体实施例方式本发明的热风炉定风温控制系统具体实施方式
如下。以一个热风炉和三个热风炉 组为实施例详细说明全过程，本实施例选用的热风炉的主要参数为热风炉数量3个燃烧制度两烧一送热风炉类型内燃式燃料类型高炉煤气燃烧周期60min送风时间50min风温1265士 4°C
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热风炉燃烧送风控制参数设定范围见表1，表1热风炉燃烧送风控制参数设定范围 如图1和图3所示，在燃烧期内，煤气经煤气管道11的煤气调节阀10、煤气参数 检测元件12和煤气入口 14进入炉内，煤气参数检测元件12检测数据信号，数据信号包括 流量、压力和温度，经数据采集器1传入计算机26，由计算机26的控制数据经数据采集器1 调节煤气调节阀10开度，从而实现煤气流量、压力的调整；助燃空气经助燃空气管道9的助 燃空气调节阀8、助燃空气参数检测元件7和助燃空气入口 13进入炉内，助燃空气参数检 测元件7检测数据信号经数据采集器1传入计算机26，由计算机26的控制数据经数据采 集器1调节助燃空气调节阀8开度，从而实现助燃空气流量、压力的调整；助燃空气和煤气 的预热温度由助燃空气预热装置87和煤气预热装置88调整而实现；烟气经烟道出口 16、 烟道20的烟道调节阀18、烟气参数检测元件19排出，烟气参数检测元件19检测数据信号 经数据采集器1，输入计算机26，由计算机26的控制数据经数据采集器1调整烟道调节阀 18的开度，从而实现烟气流量、压力的调整；经炉顶红外测温装置23、格子砖顶部红外测温 装置25、表面无线测温装置27和热电偶测温装置28的温度及尾部烟气温度经数据采集器 1输入计算机26，由计算机26设定的燃烧时间、最高炉顶温度、格子砖顶部温度和尾部烟气 温度控制热风炉2换向；在送风期内，冷风经鼓风机29、冷风切断阀30、冷风调节阀31、冷 风参数检测元件22和冷风入口 17进入炉内，冷风参数检测元件22的检测数据信号经数据 采集器1，输入计算机26，由计算机26的控制数据经数据采集器1控制冷风调节阀31的开 度，从而实现冷风流量、压力的调整。热风经热风出口 2、热风管道6的热风调节阀4和热风 参数检测元件5进入炉内，热风参数检测元件5的检测数据信号经数据采集器1，输入计算 机26，由计算机26的控制数据经数据采集器1控制热风调节阀4的开度，从而实现热风流 量、压力的调整；如图2所示，热风炉先进入燃烧期，读取煤气参数、助燃空气参数和烟气参数，参 数包括温度、压力和流量，计算格子砖蓄热量、温升率和理论风温等数据，用实际出口风温 进行修正，计算风温，并与设定风温进行比较，对超出设定风温范围的修正计算风温，进行 调整燃烧制度，从而调整煤气参数、助燃空气参数和烟气参数，通过炉顶、格子砖和排烟温 度与对应设置的最高值比较，超过最高值时，热风炉换向进入送风期，读取冷风参数和热风 参数，计算温降率和送风量，确定送风制度，利用热风温度与设定风温比较，调整送风制度 并调整冷风和热风参数，从而实现热风炉稳定风温的控制；热风炉计算参数如表2所示，检 测的流量、压力和温度参数波动调节如表3所示，表2热风炉计算参数
表3检测的流量、压力和温度参数波动调节
备注(+表示增加，-表示反向调节)如图3所示，热风炉组由热风炉A、热风炉B和热风炉C组成，在燃烧期，经煤气预 热装置88预热后的煤气经煤气总管68、热风炉A煤气管道40的热风炉A煤气切断阀38和 热风炉A煤气调节阀37进入热风炉A，助燃空气经助燃空气鼓风机82和助燃空气预热装置 87进入助燃空气总管71，助燃空气经助燃空气总管71、热风炉A助燃空气管道41的热风炉 A助燃空气切断阀39和热风炉A助燃空气调节阀36进入热风炉A，两者混合燃烧；烟气经 热风炉A烟道47的热风炉A烟道调节阀42、热风炉A烟道切断阀43进入烟道总管52 ；煤 气总管68的煤气经热风炉B煤气管道70的热风炉B煤气切断阀63和热风炉B煤气调节 阀62进入热风炉B，助燃空气经助燃空气总管71、热风炉B助燃空气管道69的热风炉B助 燃空气切断阀64和热风炉B助燃空气调节阀61进入热风炉B，两者混合燃烧；烟气经热风 炉B烟道49的热风炉B烟道调节阀55、热风炉B烟道切断阀48进入烟道总管52 ；煤气总 管68的煤气经热风炉C煤气管道86的热风炉C煤气切断阀75和热风炉C煤气调节阀74 进入热风炉C，助燃空气经助燃空气总管71、热风炉C助燃空气管道81的热风炉C助燃空气 切断阀76和热风炉C助燃空气调节阀73进入热风炉C，两者混合燃烧；烟气经热风炉C烟 道51的热风炉C烟道调节阀58、热风炉C烟道切断阀50进入烟道总管52 ；三个热风炉汇 总烟气经烟道总管52、煤气预热装置88，经烟 59排出；在送风期，冷风经冷风总管80经 热风炉A冷风管道67的热风炉A冷风切断阀66、热风炉A冷风调节阀65进入热风炉A，热 风经热风炉A热风管道32的热风炉A热风切断阀34、热风炉A热风调节阀33进入热风总 管46 ；冷风经冷风总管80经热风炉B冷风管道79的热风炉B冷风切断阀78、热风炉B冷风调节阀77进入热风炉B，热风经热风炉B热风管道44的热风炉B热风切断阀60、热风炉 B热风调节阀53进入热风总管46 ；冷风经冷风总管80经热风炉C冷风管道85的热风炉C 冷风切断阀84、热风炉C冷风调节阀83进入热风炉C，热风经热风炉C热风管道45的热风 炉C热风切断阀72、热风炉C热风调节阀56进入热风总管46 ； 热风炉A煤气切断阀38、热风炉A助燃空气切断阀39、热风炉A烟道切断阀43、 热风炉A冷风切断阀66、热风炉A热风切断阀33的阀位信号通过数据采集器1传入计算 机26进行开启和关闭控制；热风炉B煤气切断阀63、热风炉B助燃空气切断阀64、热风炉 B烟道切断阀48、热风炉B冷风切断阀78、热风炉B热风切断阀53的阀位信号通过数据采 集器1传入计算机26进行开启和关闭控制；热风炉C煤气切断阀75、热风炉C助燃空气切 断阀76、热风炉C烟道切断阀50、热风炉C冷风切断阀84、热风炉C热风切断阀56的阀位 信号通过数据采集器1传入计算机26进行开启和关闭控制；燃烧和送风控制为交叉半并联 模式，即首先在热风炉A送风周期的1/2 3/4时间内，计算机26通过关闭热风炉B煤气 切断阀63、热风炉B助燃空气切断阀64、热风炉B烟道切断阀48和开启热风炉B冷风切断 阀78、热风炉B热风切断阀53控制热风炉B从燃烧期转向送风期，与热风炉A形成半交叉 并联状态，接着，计算机26控制热风炉C与热风炉B的送风，最后，计算机26控制热风炉C 和热风炉A的送风，控制方式和时间间隔相同并循环控制。
权利要求
一种热风炉定风温控制系统，包括热风炉(2)、煤气管道(11)、助燃空气管道(9)、冷风管道(21)、热风管道(6)、烟道(20)、数据采集器(1)和计算机(26)，其特征在于控制过程包括流体参数和阀位信号检测、数据采集、数据传输、数据对比、数据修正和控制调节过程，包含以下步骤①根据燃烧期检测的煤气参数、助燃空气参数、烟气参数计算格子砖蓄热量、温升率和理论风温，其中参数包括温度、压力和流量；②根据送风期检测的实际出口风温与设定风温进行比较，修正超出设定范围的理论风温的计算，调整燃烧期的煤气参数、助燃空气参数、烟气参数；③根据检测的炉顶温度、格子砖温度和排烟温度分别与设定的最高值比较，超过设定的炉顶温度、格子砖温度和排烟温度最高值，控制热风炉换向；④根据送风期检测的冷风参数和热风参数，计算温降率、送风量和送风时间，根据设定风温调整冷风流量、热风流量；⑤采用交叉半并联模式控制热风炉组换炉。
2.根据权利要求1所述的热风炉定风温控制系统，其特征在于，煤气管道(11)安装 煤气参数检测元件(12)和煤气调节阀(10)，助燃空气管道(9)安装助燃空气参数检测元 件(7)和助燃空气调节阀(8)，冷风管道(21)安装冷风参数检测元件(22)和冷风调节阀 (31)，烟道(20)安装烟气参数检测元件(19)和烟道调节阀(18)，热风管道(6)安装热风参 数检测元件(5)和热风调节阀(4)，热风炉⑵炉顶安装炉顶红外测温装置(23)和格子砖 (15)顶部安装格子砖顶部红外测温装置(25)，格子砖(15)底部安装热电偶测温装置(28)， 热风炉(2)炉体表面安装表面无线测温装置(27)；其中，煤气参数检测元件(12)、助燃空 气参数检测元件(7)、冷风参数检测元件(22)、烟气参数检测元件(19)、热风参数检测元件 (5)包括流量、压力和温度传感器；煤气参数检测元件(12)、煤气调节阀(10)、助燃空气参 数检测元件(7)、助燃空气调节阀(8)、冷风参数检测元件(22)、冷风调节阀(31)、烟气参数 检测元件(19)、烟道调节阀(18)、热风参数检测元件(5)、热风调节阀⑷、炉顶红外测温装 置(23)、格子砖顶部红外测温装置(25)、热电偶测温装置(28)、表面无线测温装置(27)通 过有线或无线数据传送线(24)与数据采集器(1)相连，数据采集器(1)汇总检测信号传送 计算机(26)。
3.根据权利要求1所述的热风炉定风温控制系统，其特征在于，在步骤①、步骤②、步 骤③燃烧期内，由煤气参数检测元件(12)、助燃空气参数检测元件(7)、烟气参数检测元件 (19)检测的流量、温度、压力和由炉顶红外测温装置(23)、格子砖顶部红外测温装置(25)、 热电偶测温装置(28)、表面无线测温装置(27)检测的炉顶温度、格子砖温度和炉体表面温 度，经计算机(26)在线软件计算出格子砖蓄热量、温升率和理论风温，并采用实际出口风 温进行修正，通过修正计算风温与设定风温进行对比，对超出设定风温范围的修正计算风 温，通过计算机(26)调整煤气调节阀(10)开度和助燃空气调节阀(8)开度和煤气温度和 助燃空气预热温度，实现煤气流量、煤气温度和助燃空气流量、助燃空气温度的调整；检测 的流量、压力和温度参数变化时，应用风温恒定原则，对应调节各检测参数；当燃烧时间、炉 顶最高温度、格子砖顶部温度、尾部烟气温度超出设定值时，热风炉换炉；热风炉采用全烧高炉煤气，具体包括以下步骤(1)煤气流量、煤气压力、煤气温度，助燃空气流量、助燃空气压力、助燃空气温度，烟气流量、尾部烟气温度参数检测，(2)燃烧时间、炉顶最高温度、格子砖顶部温度、废气排烟温度设定，①燃烧时间为40 IlOmin；②炉顶最高温度为1400 1450°C；③格子砖顶部温度为1250 1350°C；④尾部烟气温度为200 400°C；(3)格子砖蓄热量、温升率和理论风温参数的计算，①格子砖蓄热量计算，Q2 = [dCzdMzdTjdT式中QZ-格子砖蓄热量，kJ，Cz-格子砖热容，kj/(kg. 0C ) ;MZ-格子砖质量，kg;Tz-格 子砖温度，时间，s;②格子砖温升率计算，式中s-温升率，°C/s;③理论风温计算， 式中Qdw_煤气的低发热值，kj/m3 ;Cg-煤气热容，kj/ (m3. V ) ;Vg-高炉煤气体积流量， m3/s ;Tg-煤气预热温度，°C;Ca-助燃空气热容，kj/(m3. V ) ;Va-助燃空气体积，m3 ;Ta-助燃 空气预热温度，。C ;Cf-热风热容，kj/ (m3. V ) ;Vf-热风体积流量，m3/s ;Tf-理论风温，V ； k-空燃比，0.6 0.7 ;QS-热风炉热损失，kj;(4)根据格子砖温升率估算燃烧时间或根据换炉时间调整格子砖温升率，进而调整高 炉煤气流量和助燃空气流量，(5)修正出口风温的计算， Tfs-实际风温，V ； ξ -修正系数；(6)修正煤气预热温度和助燃空气预热温度，(7)检测过程的煤气参数、助燃空气参数波动采取反向调节，煤气热值波动正向调节空 燃比，①煤气压力、煤气流量、煤气温度波动超2% 5%，反向调节2% 5%;②助燃空气压力、助燃空气气流量、助燃空气温度波动超2% 5%，反向调节2% 5%,③煤气热值波动超2% 5 %，正向调节空燃比2 % 5 %，(8)燃烧时间、设定温度超出范围，燃烧期结束，热风炉换炉。
4.根据权利要求1所述的热风炉定风温控制系统，其特征在于，根据步骤④，在送风期 内，由冷风参数检测元件(22)、热风参数检测元件(5)检测的流量、温度、压力和由炉顶红 外测温装置(23)、格子砖顶部红外测温装置(25)、热电偶测温装置(28)、表面无线测温装 置(27)检测的炉顶温度、格子砖温度和炉体表面温度，利用格子砖蓄热量和风温数据，计 算格子砖温降率和送风量，通过计算机(26)调整冷风调节阀(31)开度或热风调节阀(4)开度，完成冷风流量和热风流量的调整，从而达到热风出口温度的稳定控制；当送风时间、 热风炉出口温度低于设定的风温控制精度范围时，热风炉换炉；送风控制过程具体包括以下步骤(1)冷风参数，热风参数，格子砖顶部温度和底部温度、炉体表面温度检测；(2)风温控制精度范围为设定风温的士4°C，(3)利用格子砖蓄热量、格子砖温降率估算送风时间，(4)送风量计算和控制， 式中QZ-格子砖蓄热量，kj ；Tfs-实际风温，°C ；Cfs-热风热容，kj/(m3. 0C )；风温下降2°C，关小热风调节阀(4)和冷风调节阀(31)开度；(5)送风时间、设定风温参数超出范围，送风期结束，热风炉换炉。
5.根据权利要求1所述的热风炉定风温控制系统，其特征在于，根据步骤⑤，热风炉组 由热风炉A、热风炉B和热风炉C组成，煤气总管(68)与热风炉A煤气管道(40)、热风炉B 煤气管道(70)和热风炉C煤气管道(86)相连，助燃空气总管(71)与热风炉A助燃空气管 道(41)、热风炉B助燃空气管道(69)和热风炉C助燃空气管道(81)相连，烟道总管(52) 与热风炉A烟道(47)、热风炉B烟道(49)和热风炉C烟道(51)相连，冷风总管(80)与热 风炉A冷风管道(67)、热风炉B冷风管道(79)和热风炉C冷风管道(85)相连，热风总管 (46)与热风炉A热风管道(32)、热风炉B热风管道(44)和热风炉C热风管道(45)相连； 热风炉A煤气切断阀(38)、热风炉A助燃空气切断阀(39)、热风炉A烟道切断阀(43)、热风 炉A冷风切断阀(66)、热风炉A热风切断阀(33)的阀位信号通过数据采集器(1)传入计算 机(26)进行开启和关闭控制；热风炉B煤气切断阀(63)、热风炉B助燃空气切断阀(64)、 热风炉B烟道切断阀(48)、热风炉B冷风切断阀(78)、热风炉B热风切断阀(53)的阀位信 号通过数据采集器(1)传入计算机(26)进行开启和关闭控制；热风炉C煤气切断阀(75)、 热风炉C助燃空气切断阀(76)、热风炉C烟道切断阀(50)、热风炉C冷风切断阀(84)、热风 炉C热风切断阀(56)的阀位信号通过数据采集器(1)传入计算机(26)进行开启和关闭控 制；燃烧和送风采用交叉半并联模式，计算机按相同时间间隔交叉控制换炉，时间间隔与送 风周期的比例为1/2 3/4。
全文摘要
一种热风炉定风温控制系统，包括热风炉(2)、检测元件、调节阀、数据采集器(1)和计算机(26)，包括流体参数和阀位信号检测、数据采集、数据传输、数据对比、数据修正和控制调节过程；管道安装检测元件和调节阀，炉体表面安装测温装置，动态计算燃烧过程格子砖蓄热量、温升率和理论风温等参数，在线调整助燃空气和煤气流量、预热温度等参数，以格子砖、炉顶和烟气最高设定温度控制热风炉换向，在送风期内，以热风温度控制为目标，确定送风曲线和送风时间。该方法建立在热风炉在线能量的动平衡的计算基础上，有效控制热风炉格子砖蓄热量，调整送风量和送风时间，保证热风炉风温的稳定输出。
文档编号C21B9/10GK101892338SQ20101023763
公开日2010年11月24日 申请日期2010年7月22日 优先权日2010年7月22日
发明者万雷, 蔡景春, 贾军民, 贾文利, 陈冠军 申请人:首钢总公司