专利名称：转炉煤气回收优化控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种转炉炼钢煤气回收优化控制装置，具体应用于转炉煤气回收自动化控制领域。
背景技术：
转炉炼钢过程就是将铁水中的硅、磷、硫、锰、碳等杂质氧化，使各类成分调整到规定的范围之内，从而冶炼出成分合格的钢水。在转炉炼钢过程中，铁水中的碳氧化为CO和CO2，每吨钢的生产过程约产生IOOm3左右的CO，俗称“转炉煤气”，它是一种优质资源。如何有效做好转炉煤气回收及综合利用，是钢铁企业节能降耗，消除污染、提高效益的重要课题。影响转炉煤气回收的主要因素有转炉设备状况、原料条件、供氧强度、煤气回收工艺流程等等。目前，转炉煤气回收控制存在的问题(I)转炉炼钢工艺过程以及风机控制和转炉气柜生产状态，分别属于三个相对独立的控制系统。它们相互间的关联关系影响煤气回收的质量和数量。如何有效地将三个系统有效地统一在一个控制模型内是煤气回收自动化的一个难题。(2)转炉烟罩的升降直接影响回收煤气的质量。(3) 二文调节阀的动作，反应到炉口微差压的变化，是一个纯滞后大惯性环节，常规的控制方法难以在这种环节下得以实现。上述问题的存在，影响了转炉煤气回收工艺过程的连续、平稳运行。
发明内容本实用新型专利针对背景技术存在的问题，通过对炼钢工艺过程的深入研究，建立炼钢转炉煤气产生、净化、流动、回收的数学模型，提供了一种转炉炼钢煤气回收优化控制装置，它可以精准控制转炉炼钢煤气回收的进程，有效提高了煤气回收的质量和产量，增加能源效率，减少了环境污染。本实用新型转炉煤气回收优化控制装置，包括检测控制设备和系统及控制软件组成，检测控制装置硬件由PLC、HMI、工业以太网络组成，PLC通过工业以太网络与CO分析仪、02分析仪、温度检测仪、烟气流量仪、行程位置开关和RD调节阀联通；系统及控制软件分别由计算模型、系统软件、组态软件等构成；转炉煤气回收优化控制装置可以对转炉煤气回收工艺过程进行实时状态检测和控制。本实用新型转炉煤气回收优化控制装置，对转炉煤气进行净化和回收的精准控制，具有重要意义(I)减少环境污染。转炉煤气如不回收排放到大气中，将严重污染环境，成为社会公害。转炉煤气净化回收，可防止环境污染。(2)回收煤气。每吨钢可以回收含C0(60%)左右的转炉煤气约100 m3，转炉煤气平均热值约为8. 5MJ/m3，具有可观的经济价值。(3)回收余热。烟气温度为1500°C左右，这部分物理热可以采用汽化冷却形式回收，同时使烟气得到冷却，满足回收条件。汽化冷却烟道平均产蒸汽60——70kg/t钢。(4)回收烟尘。年产100万吨钢的转炉，每年可回收2万吨左右的烟尘，回收的烟尘可作辅料，參加烧结矿或球团矿的制品，作为炼铁原料或转炉的冷却剂等。
图ー I转炉煤气回收优化工艺流程图。图2转炉煤气回收优化控制装置结构示意图。图3转炉煤气回收优化控制装置控制原理框图。
具体实施方式
转炉煤气回收优化控制装置的软硬件设备以先进、实用、可靠为原则。为了遵循上述原则，满足煤气回收エ艺的控制要求，控制装置硬件设备可采用西门子公司的产品，具体如下( I)可编程控制器(CPU模块、电源模块、数字量输入模块 /输出模块、模拟量输入/输出模块等)；(2)PN/DP (含 MMC 存贮卡)、集成 PR0FINET、以太网；(3) HMI操作站(西门子IPCエ控机、液晶显示器等)；(4) D-LINK 交换机；(5)根据现场应用条件，当上述硬件不适用于炼钢自动化系统通讯时，则可重新选择相应硬件设备。控制软件由计算模型、组态软件构成，包括操作系统WINXP、HMI软件INT0UCH、数值计算软件MATLAB。由上述软硬件组成的优化控制装置，可对转炉煤气回收进行状态检测和实时控制。控制器为PLC系统及程序；执行器为ニ文RD调节阀；活动烟罩位置为离散的限位开关转化而来的模拟信号。在转炉烟罩上方通道的内外两侧，测取炉ロ烟气差压值，通过差压变送器将烟气差压信号转换成相应的4 20mA电信号，送给PLC控制系统，PLC控制系统根据设定程序得出控制值，控制现场的执行器改变喉ロ RD调节阀开度，调节炉ロ微差压，使之最終能保持微正压。炉ロ微差压控制工作原理是微差压控制采用前馈——反馈闭环PID调节回路，将炉ロ微差压的检测值作为过程值，设定值一般在10 Pa左右，利用闭环调节ニ文RD阀开度。转炉冶炼开始降罩后系统进行调节，前馈通道用于克服降罩、升罩对炉ロ微差压造成的干扰。转炉I吹氧冶炼时，活动烟罩2下降，炼钢产生的高温含尘烟气3经活动烟罩2、固定烟道4进行冷却，然后通过一文5 (—文的工作原理为当转炉烟气通过溢流文氏管收缩喉ロ吋，产生较大而且相对稳定的气流阻カ损失，使含尘烟气流速加快，在喷淋水的作用下烟气与水进行水气混合，使烟气中的尘粒从气流中分离)、重力脱水器6进行第一次除尘降温；再由ニ文7上的RD (Rice Damper)调节阀8控制烟气量(同时调节阀体两侧的喷嘴喷水，产生水气混合对烟气进行二次除尘降温);当转炉烟气压カ发生变化时，调节ニ文7上的RD阀8的开度，使活动烟罩2与炉ロ的微差压控制在规定范围之内，避免空气混入炉内造成爆炸或烟气对外泄漏，提高煤气回收效率及除尘效率；最后煤气经90°弯头脱水器9，进入湿旋脱水器。回收条件满足时，煤气送至气柜储存应用；回收条件不满足时，煤气则通过放散阀高空点火燃烧排放。炉口微差压自动控制是转炉煤气回收利用的关键要素(炉口微差压是指转炉烟罩口内外气体压力之差。炉罩外压力为炉口外围的大气压力；炉罩内压力为炉口内的烟气压力)。在转炉炼钢过程中，炉内烟气 的生成量是不断变化的，因此炉口微差压也随之变化。保持烟罩内压力略大于烟罩外压力为10 30Pa，是炉口微差压的自动控制目标值。
权利要求1.一种转炉煤气回收优化控制装置，包括检测控制设备和系统及控制软件组成，控制装置硬件由PLC、HMI、以太网络组成，其特征是PLC通过以太网络与CO分析仪、02分析仪、温度检测仪、烟气流量仪、行程位置开关和RD调节阀联通；系统及控制软件分别由计算模型、系统软件、组态软件等构成；转炉煤气回收优化控制装置可以对转炉煤气回收工艺过程进行实时状态检测和控制。
2.根据权利要求I所述的转炉煤气回收优化控制装置，其征在于优化控制装置设备可采用西门子公司的可编程控制器，具体如下所示 (1)、可编程控制器(CPU模块、电源模块、数字量输入模块/输出模块、模拟量输入/输出模块等); (2)、PN/DP(含MMC存贮卡)、集成PR0FINET、以太网； (3)、HMI操作站(西门子IPC工控机、液晶显示器等)； (4)、D-LINK交换机； (5)、根据现场应用条件，当上述硬件不适用于炼钢自动化系统通讯时，则可重新选择相应硬件设备。
3.根据权利要求I所述的转炉煤气回收优化控制装置，其征在于控制软件由计算模型、组态软件构成，主要包括操作系统WINXP ；HMI软件INT0UCH ;数值计算软件MATLAB。
专利摘要本实用新型公开了一种转炉煤气回收优化控制装置，包括检测控制设备和系统及控制软件组成，控制装置硬件由PLC、HMI、以太网络组成，其特征是PLC通过以太网络与CO分析仪、O2分析仪、温度检测仪、烟气流量仪、行程位置开关和RD调节阀联通；系统及控制软件分别由计算模型、系统软件、组态软件等构成；转炉煤气回收优化控制装置可以对转炉煤气回收工艺过程进行实时状态检测和控制。该装置可净化回收煤气，回收烟尘、可防止环境污染，具有可观的经济价值。
文档编号C21C5/40GK202380016SQ20112044586
公开日2012年8月15日 申请日期2011年11月12日 优先权日2011年11月12日
发明者吕克勤, 吴宗霞, 吴强 申请人:马鞍山伏斯特自控技术有限公司