高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法与流程

本发明涉及高炉生产领域，具体涉及高炉防灌渣方法，尤其是一种高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法。

背景技术：

在高炉鼓风机出现异常时，如值班工长未能及时发现，在高顶压的作用下，极易造成高炉灌渣。一旦灌渣，严重降低高炉铁水产量，大大增加炼铁生产成本。目前防止高炉灌渣的主要措施是增加拨风系统，即在风机跳闸时，从另外一台正常运转的风机进行拨风。但是，如拨风系统失灵，或无拨风系统的高炉一旦出现风机跳闸，灌渣事故仍难以避免；同时，即使有拨风系统，如风机跳闸时未及时降顶压，同样存在风口灌渣的可能。

综上所述，现有技术中存在以下问题：高炉鼓风机跳闸时造成高炉灌渣。

技术实现要素：

本发明提供一种高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法，以解决高炉鼓风机跳闸时造成高炉灌渣的问题。

为此，本发明提出一种高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法，所述高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法包括：

步骤a:根据高炉压差启动自动降顶压程序，自动降低高炉顶压；

所述自动降顶压程序中，所述高炉顶压的设定公式为：

当p＜高炉压差≤q，而且热风压力＞r，所述高炉顶压按照热风压力的k倍进行设定；p、q、r和k为大于0的数，p和q的单位为kpa，r的单位为mpa；

当高炉压差≤p，自动将高炉顶压设定为t，t为大于0的数，t的单位为kpa；

当热风压力≤r，自动将高炉顶压设定为t；

其中，p＞30，q＜150，r＜460，k＜0.7，t＜40。

进一步地，p取值为50。

进一步地，q取值为100。

进一步地，r取值为0.15。

进一步地，t取值为30。

进一步地，所述高炉顶压的具体设定公式为：

当50kpa＜高炉压差≤100kpa，而且热风压力＞0.15mpa，所述高炉顶压按照热风压力的0.5倍进行设定；

当高炉压差≤50kpa，自动将高炉顶压设定为30kpa；

当热风压力≤0.15mpa，自动将高炉顶压设定为30kpa。

进一步地，通过高炉煤气余压透平发电装置的静叶和旁通阀降低高炉顶压。

进一步地，采用多点检测方法检测不同位置的高炉顶压和热风压力，即高炉顶压检测仪表安装2台；热风压力检测仪表安装2台，所述高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法还包括：

步骤b:在执行自动降顶压程序之前，判断仪表检测是否正常，当仪表检测正常时，自动降顶压程序有效；当仪表检测异常时，自动降顶压程序失效。

进一步地，满足下列情况之一，则为仪表检测异常，自动降顶压程序失效；

当高炉顶压＜0或者高炉顶压＞260kpa，或者两个高炉顶压的压力检测值差值＞50kpa，则判断顶压检测失真；

当热风压力＜0或者热风压力＞460kpa，或者两个热风压力的检测值差值＞50kpa，则判断为热风压力检测失真。

进一步地，当热风压力≤0.15mpa，关闭高炉的富氧阀。

发明人发现：当高炉鼓风机跳闸时，供给高炉的热风压力迅速下降，而高炉顶压并不自动跟随下降，从而造成高炉压差(计算公式：高炉压差＝热风压力-炉顶压力)迅速减小，当压差不足以支撑炉内原燃料的重量时，就容易灌渣。本发明通过以高炉压差作为触发判断条件，由trt的静叶和旁通阀逐步降低高炉顶压，实现高炉自动快速安全降顶压。这样，拨风系统失灵，或无拨风系统，本发明也能避免出现因风机跳闸而导致的高炉灌渣。

以某高炉为例(炉缸半径r为6米)，通过受力分析：

w＝δp·s

其中w是炉内原燃料重量，单位kg；

δp是压差，δp＝热风压力-炉顶压力，单位pa；

s是炉缸面积，s＝πr²，单位m²。

当高炉压差达到一定值，可有效支撑炉内原燃料重量，防止塌料灌渣。

经过计算，压差约在p(单位为kpa)时能够实现受力平衡。

当p＜高炉压差≤q，而且热风压力＞r，所述高炉顶压按照热风压力的k倍进行设定；p、q、r和k为大于0的数，p和q的单位为kpa，r的单位为mpa；

当高炉压差≤p，自动将高炉顶压设定为t，t为大于0的数，t的单位为kpa；

当热风压力≤r，自动将高炉顶压设定为t；

其中，p＞30，q＜150，r＜460，k＜0.7，t＜40。

本发明将安全降顶压控制方法进行分段化设计，根据高炉压差的不同情况，采取不同的降顶压措施或者设定高炉顶压公式，在高炉压差较大，风机还提供一定压力的时候，“高炉顶压设定”按照热风压力的k倍进行设定，采用随着风压的降低逐步降低顶压设定值，使炉内料面逐步下降；在高炉压差较小，风机不能提供压力的时候，采用迅速降压的方式，将“高炉顶压设定”设定为预定的数值，以防止炉内料面下降过快。另外，当热风压力风机不能提供预定压力时，采用迅速降压的方式，将“高炉顶压设定”设定为预定的数值，迅速降压。

本发明促进了高炉的安全、稳定生产，缩短了故障后的恢复时间。

附图说明

图1为本发明的控制设备连接结构示意图；

图2为本发明的高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法的控制流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。

1、控制原理

发明人发现：当高炉鼓风机跳闸时，供给高炉的热风压力迅速下降，但高炉顶压并不自动跟随下降，而是通过人工改变顶压设定值降低顶压，如值班人员未能及时发现异常，没有进行降顶压操作，即会造成高炉压差(计算公式：高炉压差＝热风压力-炉顶压力)迅速减小，当压差不足以支撑炉内原燃料的重量时，就容易灌渣。本发明通过以高炉压差作为触发判断条件，由trt的静叶和旁通阀逐步降低高炉顶压，实现高炉自动快速安全降顶压。

以2000m³高炉为例(炉缸半径r为6米)，通过受力分析：

w＝δp·s

其中w是炉内原燃料重量，单位kg；

δp是压差，δp＝热风压力-炉顶压力，单位pa；

s是炉缸面积，s＝πr²，单位m²。

当高炉压差(δp)(简称压差)达到一定值，可有效支撑炉内原燃料重量，防止塌料灌渣。

经过计算，压差约在30kpa时能够实现受力平衡。

为了保证一定的控制裕度(考虑到trt对高炉的顶压控制波动值。trt长时间运行后，因静叶磨损等原因，trt对顶压的控制效果会逐步向差，控制较好的顶压波动在±3kpa，控制较差的有±15kpa；30kpa已是临界安全裕度，需把波动值考虑进来，因此，实际控制时，以高炉压差为50kpa为参照值)，自动降顶压程序设计原理如下：

(1)当50kpa＜高炉压差≤100kpa，而且风压＞0.15mpa【风机跳闸时会出现这种情况，但是风机在正常工作时，一样会有这种情况发生。以往高炉顶压的设定值是由工长人工设定的，降顶压过慢(顶压设定值改变过慢)，易会灌渣或悬料等异常炉况；降顶压过快(顶压设定值改变过快)，对trt设备也容易造成损害。如果顶压设定值不及时改变，trt静叶和旁通就有可能会朝相反方向动作，顶压＜顶压设定值，静叶和旁通是要关闭的，这样反而会造成高炉憋压灌渣】，“顶压设定”(即高炉顶压)按照热风压力(简称风压)的0.5倍进行设定，随着风压的降低逐步降低顶压设定值，由trt的静叶和旁通阀逐步降低高炉顶压，使炉内料面逐步下降。按照这种合理的降顶压速度，既可以防止出现异常炉况，又可以保护设备。

(2)当高炉压差≤50kpa，此时为正在紧急降顶压过程中，处理异常情况过程中。自动将“顶压设定”设定为30kpa，通过trt的静叶和旁通阀进行迅速泄压，防止炉内料面下降过快。

(3)当风压≤0.15mpa，“顶压设定”自动设定为30kpa，通过trt的静叶和旁通阀迅速降顶压至30kpa；同时自动关闭高炉的富氧阀，防止煤气倒灌、遇到氧气、在密闭管道内易发生爆炸。

2、实现方法

(1)在高炉dcs控制系统设计“自动降顶压”控制程序，例如，在高炉监测电脑上增加“顶压自控”按钮，当按钮投入后，一旦高炉实时压差满足高炉自动降顶压程序条件，则根据控制原理进行自动降顶压。

(2)为了提高检测仪表的稳定性，在原各有一个热风压力、炉顶压力检测点的基础上，各增加了一台，采用多点检测方法，即高炉顶压检测仪表安装2台；热风压力检测仪表安装2台；设计仪表正常检测范围判断程序，只有全部4台压力变送器检测值正常，程序方可执行，从而减少了程序误动作现象。

(3)仪表正常范围判断程序设计：

炉顶压力正常范围一般在0-220kpa，保留一定的控制裕度，当顶压＜0，或者顶压＞260kpa，或者两个炉顶压力检测值差值＞50kpa，则判断顶压(炉顶压力)检测失真；

热风压力正常范围一般在0-400kpa，保留一定的控制裕度，当热风压力＜0，或者热风压力＞460kpa，或者两个热风压力检测值差值＞50kpa，则判断为热风压力检测失真。

当出现仪表检测值失真，包括：顶压(炉顶压力)检测失真或者热风压力检测失真，在控制画面会弹出故障报警，自动降顶压程序无效，直至仪表故障消失。

(4)自动降顶压程序设计：

当“顶压自控”按钮投入，且各仪表检测信号在正常范围，则自动降顶压程序投用。一旦出现压差≤100kpa，则按照控制原理进行自动降顶压。如出现仪表检测信号异常，则自动降顶压程序失效，在监控画面出现声光报警，待仪表故障排除完毕并处理正常，程序方可继续投用。

(5)自动停富氧程序设计：

当热风压力≤0.15mpa，富氧阀自动关闭。

实施例1：申请人厂区内的6#高炉(1500m3)风机跳闸，通过自动降顶压程序，自动改变顶压设定，用时3分22秒将顶压从190kpa降至30kpa，降顶压的速度比风压下降速度快得多，有效避免了高炉灌渣，防止事故扩大化。

实施例2：6#高炉风机跳闸，通过自动降顶压程序，用时1分51秒将顶压从200kpa降至20kpa，有效避免了高炉灌渣，防止事故扩大化。

本发明中，降顶压的速度比风压下降速度快得多，就是通过设定的自动控制程序，自动改变顶压设定，使顶压下降的速度要快于风压下降的速度；

顶压和风压都下降了，而且控制合理，即相当于高炉休风操作一样，不会对高炉生产有影响；

本发明改变上部压力，就是在异常情况下，能够及时帮助高炉自动降低顶压，防止因下部风压过低时引起高炉风口灌渣。下部风压过低时会增加大量的休风时间，同时还会造成风口设备损坏，人工成本增加等不利结果。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。