专利名称：一种提高og法回收转炉煤气效果的装置及方法
技术领域：
本发明属于自动控制技术领域，涉及一种主要对转炉炼钢湿法OG (Oxygen Gas Recovery System)除尘煤气回收的炉口微差压检测和控制设备进行全自动控制的方法，具体涉及一种提高OG法回收转炉煤气效果的装置，广泛适用于钢铁企业转炉煤气回收系统; 本发明还涉及一种利用该装置提高转炉煤气回收效果的方法。
背景技术：
转炉煤气是钢铁企业重要的二次能源，也是我国二次能源回收利用的薄弱环节之一。提高转炉煤气回收量，不仅能有效降低炼钢工序生产成本，为实现“负能”炼钢打下基础，而且能极大地降低钢厂污染物排放总量，实现清洁生产。因此，转炉煤气回收成为现代转炉炼钢中的重要技术。目前国内炼钢转炉的煤气回收工艺多采用0G(Oxygen Gas Recovery System)法。 OG法就是通过调节和控制喉口 RD阀的开度，来抑制从转炉炉口流入煤气回收烟道的空气， 避免转炉煤气的燃烧，再经过冷却实现煤气回收的方法，称为未燃法，又称湿法。转炉OG法煤气回收过程的控制关键是在保证准确、可靠的检测炉口微差压的前提下，通过对二文喉口 RD阀开度的调节，来控制转炉炉口理想的微差压既不能让烟气大量的外溢，因为这将影响煤气回收量也将造成环境污染；也不能让烟气中吸入大量的空气，因为这样会导致回收的煤气大量在烟道内燃烧，影响回收煤气的热值。为了确保转炉炉口微差压信号的准确和可靠检测，回收煤气的工艺流程中都设计有转炉炉口微差压取样口的破渣设备、测量回路的N2反吹扫设备、喉口 N2捅针设备以及炉口微差压RD阀等设备。而这些设备按照设计要求，都是在炉口微差压检测异常的情况下， 通过破渣器钢钎绅缩防止取样口回路堵塞；通过N2反吹扫回路的吹扫防止检测回路堵塞； 通过喉口队捅针的动作来提高回收煤气的除尘效果；通过手动对RD阀从上到下的慢速刮泥操作，确保RD阀的响应速度和动作的可靠性。上述设备的操作都是在炉口微差压检测异常的情况下进行操作或人为干预，常常由于操作不及时，导致取样口和测量回路发生堵塞、RD阀积灰严重而卡滞等现象，影响转炉煤气的回收效果。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种提高OG法回收转炉煤气效果的装置，自动实现炉口微差压取样口破渣设备、测量回路N2反吹扫设备，喉口 N2捅针设备以及RD阀刮泥等设备的联锁动作，保证炉口微差压的检测和控制设备的正常， 提高转炉煤气的回收效果。本发明的另一目的是提供一种利用上述装置提高OG法回收转炉煤气效果的方法。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种提高OG法回收转炉煤气效果的装置，包括可编程控制器，可编程控制器开关量输入与“炼钢开始”、“炼钢结束”信号相连；可编程控制器模拟量输入与“炉口微差压”输入相连；可编程控制器开关量输出分别与第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀、第六电磁阀和第七电磁阀电连接；可编程控制器模拟量输出与液压系统的伺服机构相连，液压系统的伺服机构与RD 阀相连；第一电磁阀和第二电磁阀分别与破渣器相连接；第三电磁阀和第四电磁阀分别与测量回路相连接；第五电磁阀与N2吹扫回路相连接；第六电磁阀和第七电磁阀分别与喉口 N2捅针设备相连接。本发明所采用的另一技术方案是，一种利用上述装置提高OG法回收转炉煤气效果的方法
正常生产时，第一电磁阀和第二电磁阀失电；当可编程控制器检测到转炉“炼钢结束” 指令后，延时40秒，可编程控制器发出控制信号，使第一电磁阀得电，破渣器钢钎伸出，15 秒后，第一电磁阀失电，破渣器钢钎停止伸出；5秒后，可编程控制器发出控制信号，使第二电磁阀得电，破渣器钢钎缩回，60秒后，第二电磁阀失电，破渣器钢钎缩回停止；
正常生产时，第三电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀失电，接通测量回路，切断队吹扫回路；当可编程控制器检测到转炉“炼钢结束”指令后，延时130秒，可编程控制器发出控制信号，使第三电磁阀和第四电磁阀得电，切断测量回路；延时5秒后，可编程控制器发出控制信号，使第五电磁阀得电，打开反吹扫氮气阀开始反吹扫，15秒后，第五电磁阀失电，关闭反吹扫氮气阀，5秒后反吹扫流程结束，第三电磁阀和第四电磁阀失电，接通测量回路；
正常生产时，第六电磁阀和第七电磁阀失电，N2捅针设备的捅针停止工作；当可编程控制器检测到转炉“炼钢结束”指令后，延时30秒，可编程控制器发出控制信号，使第六电磁阀得电，第六电磁阀控制的喉口左侧队捅针设备动作，15秒后，第六电磁阀失电，该侧捅针停止；延时10秒后，可编程控制器发出控制信号，使第七电磁阀得电，第七电磁阀控制的喉口右侧N2捅针设备动作，15秒后，第七电磁阀失电，该侧捅针停止，延时10秒；重复左侧捅针运行、停止和右捅针运行、停止，如此循环3次； 正常生产时，RD阀按以下方法进行控制
当炉口差压绝对值> 35 时，采用比例系数为1. 7的纯比例控制； 当5Pa彡炉口差压绝对值<351^时，采用基于炉口微差压的一维模糊控制 当炉口差压绝对值<51^时，采用比例积分控制，比例系数为0. 9，积分系数为1. 2秒。转炉炼钢结束，当可编程控制器检测到转炉“炼钢结束”指令后，延时60秒，可编程控制器发出控制信号，使RD阀开始刮泥流程。本发明方法通过对炼钢转炉OG法煤气回收工艺原理和设备功能的了解，利用转炉前后炉冶炼的生产间歇，在前一炉冶炼结束后，按设计好的时序和策略，自动实现破渣取样器、N2反吹扫、喉口 N2捅针以及RD阀刮泥等设备的联锁动作，为后一炉冶炼煤气回收时各设备的可靠和稳定动作打下基础，确保炉口微差压的检测和煤气回收效果。
图1是本发明装置的结构示意图。图2是本发明方法中所采用的各设备的自动时序图。图中，1.第一电磁阀，2.第二电磁阀，3.第三电磁阀，4.第四电磁阀，5.第五电磁阀，6.破渣器，7.第六电磁阀，8.第七电磁阀，9. RD阀，10.可编程控制器。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。本发明装置利用转炉前后炉冶炼的生产间歇，在前一炉冶炼结束后，自动实现炉口微差压取样口破渣设备、测量回路N2反吹扫设备，喉口 N2捅针设备以及RD阀刮泥等设备的联锁动作，为后一炉冶炼煤气回收时各设备的可靠和稳定动作提供保障，确保炉口微差压的检测控制和煤气回收效果。该装置的结构如图1所示，包括可编程控制器10，可编程控制器10开关量输入与“炼钢开始”、“炼钢结束”信号相连；模拟量输入与“炉口微差压”输入相连；可编程控制器10开关量输出分别与第一电磁阀1、第二电磁阀2、第三电磁阀3、第四电磁阀4、第五电磁阀5、第六电磁阀7和第七电磁阀8电连接；可编程控制器10模拟量输出与液压系统的伺服机构相连；第一电磁阀1和第二电磁阀2分别与破渣器6相连接；第三电磁阀3和第四电磁阀4分别与测量回路相连接；第五电磁阀5与N2吹扫回路相连接； 第六电磁阀7和第七电磁阀8分别与喉口 N2捅针设备相连接；液压伺服机构与RD阀9相连。第一电磁阀1和第二电磁阀2分别为控制破渣器6钢钎伸出、缩回动作的电磁阀； 第三电磁阀3和第四电磁阀4为控制测量回路通断的电磁阀；第五电磁阀5为控制队反吹扫的电磁阀；第六电磁阀7和第七电磁阀8分别为控制喉口左、右队捅针动作的电磁阀。转炉炉口微差压的取样环上，以“十”字的方向安装四个破渣器6，只要其中一个破渣器6正常工作，就能确保取压正常，提高可靠性；通过破渣器6钢钎的伸出和缩回来实现破渣功能，而破渣器6钢钎的伸出和缩回由第一电磁阀1、第二电磁阀2控制不同的气路来实现。取样环和测量回路之间安装的一路N2吹扫装置，通过第五电磁阀5的通断，实现测量回路的N2反吹扫。在喉口左右队捅针设备的气路上安装第六电磁阀7和第七电磁阀8，通过第六电磁阀7和第七电磁阀8的通断控制来实现喉口左、右N2捅针设备捅针的动作。可编程控制器10根据检测的“炼钢开始”、“炼钢结束”信号，发出控制指令，对第一电磁阀1、第二电磁阀2、第三电磁阀3、第四电磁阀4、第五电磁阀5、第六电磁阀7和第七电磁阀8进行控制。本发明还提供了一种利用上述装置控制破渣取样器、N2反吹扫、喉口 N2捅针以及 RD阀刮泥等设备联锁动作的方法，保证炼钢转炉炉口微差压的检测，提高转炉煤气的回收效果。可编程控制器10根据检测到的炉口微差压信号，按照本控制策略的时序，如图2所示，通过压差操作执行器，控制RD阀9，实现转炉炉口的微差压的调节，使微差压保持在工艺要求的微正压状态，确保转炉生产期间产生煤气的回收效果。液压系统的压力由驱动电机按工艺要求提供保障。该方法具体为
正常生产时，第一电磁阀1和第二电磁阀2失电；当可编程控制器10检测到转炉“炼钢结束”指令后，延时40秒，可编程控制器10发出控制指令，使第一电磁阀1得电，破渣器6 钢钎伸出，15秒后，使第一电磁阀1失电，破渣器6钢钎停止伸出；5秒后，可编程控制器10发出控制指令，使第二电磁阀2得电，破渣器6钢钎缩回，60秒后，使第二电磁阀2失电，破渣器6钢钎缩回停止；
为保证测量回路的畅通，在测量回路上安装了队反吹扫设备，该队反吹扫设备由第三电磁阀3、第四电磁阀4和第五电磁阀5组成，第三电磁阀3和第四电磁阀4用于控制切断和接通测量回路，第五电磁阀5用于控制队反吹扫。正常生产时，第三电磁阀3、第四电磁阀4和第五电磁阀5失电，接通测量回路，切断N2吹扫回路；当可编程控制器10检测到转炉“炼钢结束”指令后，延时130秒，发出指令， 使第三电磁阀3和第四电磁阀4得电，切断测量回路，用于防止吹扫过程中损坏测量仪表； 延时5秒后，使第五电磁阀5得电，打开反吹扫氮气阀开始N2反吹扫，15秒后，使第五电磁阀5失电，关闭反吹扫氮气阀，5秒后反吹扫流程结束，第三电磁阀3和第四电磁阀4失电， 接通测量回路；
为保证回收煤气的除尘效果，在二纹喉口安装了队捅针设备，由第六电磁阀7和第七电磁阀8两个电磁阀组成，用于控制侯口左、右N2捅针设备的动作，确保回收煤气上升气路的畅通，提高除尘效果。正常生产时，第六电磁阀7和第七电磁阀8失电，N2捅针设备的捅针停止工作；当可编程控制器10检测到转炉“炼钢结束”指令后，延时30秒，可编程控制器10发出指令， 使第六电磁阀7得电，喉口左队捅针设备动作，15秒后，第六电磁阀7失电，左侧队捅针停止；延时10秒后，可编程控制器10发出指令，使第七电磁阀8得电，喉口右队捅针设备动作，15秒后，第七电磁阀8失电，右侧队捅针停止，延时10秒；按生产工艺要求，为了达到良好的效果，重复左侧捅针运行、停止和右捅针运行、停止，如此循环3次。炉口微差压的控制是通过转炉喉口 RD阀9的调节来实现的，RD阀9由液压伺服板驱动，可编程控制器10根据炉口微差压的检测信号，按转炉煤气回收的工艺要求，实现动态调节；理想状态下，转炉炉口差压控制为OPa，通常控制在微正压5Pa以内。正常生产时，RD阀9按以下方法进行控制
可编程控制器10的模拟量输出与液压系统的伺服机构相连，液压系统的伺服板与RD 阀9相连，RD阀9的控制根据可编程控制器10检测到的炉口微差压信号来调节实现
当炉口差压绝对值> 35 时，为保证响应速度，采用纯比例控制(P控制)，比例系数P 为 1.7;
当5 彡炉口差压绝对值<351^时，为避免调节过程中存在的震荡和超调，采用基于炉口微差压的一维模糊控制炉口差压在[-35 ，-25Pa)时，RD阀9的开度控制为20° ；炉口差压在[-251 ，-15Pa)时，RD阀9的开度控制为22° ；炉口差压在[-151 ，-5Pa)时， RD阀9的开度控制为23° ；炉口差压在[_5Ρει，5Ρει)时，RD阀9的开度控制为；炉口差压在[51 , 15Pa)时，RD阀9的开度控制为； [ 151 , 25Pa)时，RD阀9的开度控制为； [25Ρει，35Pa)时，RD阀9的开度控制为30°。当炉口差压绝对值<51^时，为消除调节期间产生的误差积累，采用比例积分(PI) 控制，比例系数P为0. 9，积分系数为1. 2秒。转炉炼钢结束后，当可编程控制器10检测到转炉“炼钢结束”指令后，延时60秒，RD阀9开始刮泥流程以每秒0. 5 °的增减幅动作，从 25° —19° —44° —19° —44° —25°，确保RD阀9下一动作周期设备动作的稳定和可罪。本发明装置利用可编程控制器10来检测“炼钢开始”、“炼钢结束”以及“炉口微差压”等信号，按照本发明提供的设备全自动控制策略而编制的控制程序，实时发出控制指令，控制电磁阀和调节阀的动作，驱动相应的设备动作，从而达到预期的生产工艺效果。本发明装置能将炉口微差压取样口破渣设备、测量回路N2反吹扫设备，喉口 N2捅针设备以及炉口微差压RD阀9等进行联锁动作，自动控制，确保煤气回收设备持续、可靠的动作，实现了良好的除尘和煤气回收效果。本发明装置投入到120吨的转炉运行后，与原来相比吨钢煤气回收量由原来的平均65m3/t提高到平均103m3/t，煤气回收量增加明显；煤气热值由原来的5700KJ/m3 (CO含量42%左右)提高到现在7700 KJ/m3 (CO含量平均>59%左右)，热值显著提高；除尘风机转速由原来平均1350转/分钟下降到平均1243转/分钟，电机电流由原来的平均125A下降到平均105A，下降了 18%左右，节能效果明显；烟道一文前温度最高可达780°C度，现在最高685°C度，平均下降80°C 100°C，温度降低篮球延长烟道寿命。
权利要求
1.一种提高OG法回收转炉煤气效果的装置，其特征在于，包括可编程控制器(10)，可编程控制器(10)开关量输入与“炼钢开始”、“炼钢结束”信号相连；可编程控制器(10)模拟量输入与“炉口微差压”输入相连；可编程控制器(10)开关量输出分别与第一电磁阀(1)、 第二电磁阀(2)、第三电磁阀(3)、第四电磁阀(4)、第五电磁阀(5)、第六电磁阀(7)和第七电磁阀(8)电连接；可编程控制器(10)模拟量输出与液压系统的伺服机构相连，液压系统的伺服机构与RD阀(9)相连；第一电磁阀(1)和第二电磁阀(2)分别与破渣器(6)相连接； 第三电磁阀(3 )和第四电磁阀(4)分别与测量回路相连接；第五电磁阀(5 )与N2吹扫回路相连接；第六电磁阀(7)和第七电磁阀(8)分别与喉口队捅针设备相连接。
2.一种利用权利要求1所述装置提高OG法回收转炉煤气效果的方法，其特征在于，该方法为设置一装置，该装置包括可编程控制器(10)，可编程控制器(10)开关量输入与“炼钢开始”、“炼钢结束”信号相连；可编程控制器(10)模拟量输入与“炉口微差压”输入相连； 可编程控制器(10)开关量输出与第一电磁阀(1)、第二电磁阀(2)、第三电磁阀(3)、第四电磁阀(4)、第五电磁阀(5)、第六电磁阀(7)和第七电磁阀(8)电连接；可编程控制器(10)模拟量输出与液压系统的伺服机构相连，液压系统的伺服机构与RD阀(9)相连；第一电磁阀 (1)和第二电磁阀(2)分别与破渣器(6)相连接；第三电磁阀(3)和第四电磁阀(4)分别与测量回路相连接；第五电磁阀(5)与N2吹扫回路相连接；第六电磁阀(7)和第七电磁阀(8) 分别与喉口 N2捅针设备相连接；正常生产时，第一电磁阀(1)和第二电磁阀(2)失电；当可编程控制器(10)检测到转炉“炼钢结束，，指令后，延时40秒，可编程控制器(10 )发出控制信号，使第一电磁阀(1)得电，破渣器(6)钢钎伸出，15秒后，第一电磁阀(1)失电，破渣器(6)钢钎停止伸出；5秒后， 可编程控制器(10)发出控制信号，使第二电磁阀(2)得电，破渣器(6)钢钎缩回，60秒后， 第二电磁阀(2)失电，破渣器(6)钢钎缩回停止；正常生产时，第三电磁阀(3)、第四电磁阀(4)和第五电磁阀(5)失电，接通测量回路， 切断N2吹扫回路；当可编程控制器(10)检测到转炉“炼钢结束”指令后，延时130秒，可编程控制器(10)发出控制信号，使第三电磁阀(3)和第四电磁阀(4)得电，切断测量回路；延时5秒后，可编程控制器(10)发出控制信号，使第五电磁阀(5)得电，打开反吹扫氮气阀开始反吹扫，15秒后，第五电磁阀(5)失电，关闭反吹扫氮气阀，5秒后反吹扫流程结束，第三电磁阀(3 )和第四电磁阀(4)失电，接通测量回路；正常生产时，第六电磁阀(7)和第七电磁阀(8)失电，N2捅针设备的捅针停止工作；当可编程控制器(10)检测到转炉“炼钢结束”指令后，延时30秒，可编程控制器(10)发出控制信号，使第六电磁阀(7)得电，第六电磁阀(7)控制的喉口左侧N2捅针设备动作，15秒后， 第六电磁阀(7)失电，该侧捅针停止；延时10秒后，可编程控制器(10)发出控制信号，使第七电磁阀(8 )得电，第七电磁阀(8 )控制的喉口右侧队捅针设备动作，15秒后，第七电磁阀 (8)失电，该侧捅针停止，延时10秒；重复左侧捅针运行、停止和右捅针运行、停止，如此循环3次；正常生产时，RD阀(9)按以下方法进行控制 当炉口差压绝对值> 35 时，采用比例系数为1. 7的纯比例控制； 当5Pa <炉口差压绝对值<35Pa时，采用基于炉口微差压的一维模糊控制当炉口差压绝对值<51^时，采用比例积分控制，比例系数为0. 9，积分系数为1. 2秒；转炉炼钢结束，当可编程控制器(10)检测到转炉“炼钢结束”指令后，延时60秒，可编程控制器(10)发出控制信号，使RD阀(9)开始刮泥流程。
3.如权利要求2所述的提高OG法回收转炉煤气效果的方法，其特征在于，所述控制RD 阀(9)时采用的基于炉口微差压的一维模糊控制为炉口差压在[-35 ，-25Pa)时，RD阀 (9)的开度控制为20° ；炉口差压在[-25 ，-15Pa)时，RD阀(9)的开度控制为22° ；炉口差压在[-151 ，-5Pa)时，RD阀(9)的开度控制为23° ；炉口差压在[_5Ρει，5Pa)时， RD阀(9)的开度控制为；炉口差压在[5 ，15Pa)时，RD阀(9)的开度控制为； [151 ，25Pa)时，RD阀(9)的开度控制为； [251 ，35Pa)时，RD阀(9)的开度控制为 30°。
4.如权利要求2所述的提高OG法回收转炉煤气效果的方法，其特征在于，所述RD阀(9)的刮泥流程为以每秒0. 5 °的增减幅动作，阀的开度从 25° —19° —44° —19° —44° —25° 进行刮泥。
全文摘要
本发明公开了一种提高OG法回收转炉煤气效果的装置及方法，包括可编程控制器；可编程控制器的输入与“炼钢开始、结束”以及“炉口微差压”信号相连，输出信号分别与六个电磁阀和RD阀的伺服机构电连接；该六个电磁阀分别与破渣器、测量回路、N2吹扫回路和喉口N2捅针设备相连接，伺服机构与RD阀相连；使用该装置时，可编程控制器根据检测到的信号，使相应的电磁阀得电或失电，进而控制相应的设备工作或停止，达到预期的生产工艺效果。本装置能将炉口微差压取样口破渣设备、测量回路N2反吹扫设备，喉口N2捅针设备以及炉口微差压RD阀等进行联锁动作，自动控制，确保煤气回收设备持续、可靠的动作，实现了良好的除尘和煤气回收效果。
文档编号C21C5/38GK102399935SQ20111035644
公开日2012年4月4日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者周双喜, 张军, 王林, 裴国军, 陈友文 申请人:甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司