本实用新型涉及冶金行业的高炉热风炉技术领域，具体地，涉及一种热风炉控制系统。
背景技术：
热风炉是一种为高炉炼铁生产提供高温高压热风的设备。为了保证高炉生产的连续进行，高炉一般配备三座或四座热风炉，采用“两烧一送”或“两烧两送”工作制度，以达到向高炉提供连续不断热风的目的。三座热风炉采用“两烧一送”工作制度存在天然的不合理性：1.为了得到稳定的高炉入炉风温，单座热风炉送风时，必须在热风管道中混入冷风，降低了热风炉蓄热体的效率和高炉入炉风温；2.单座热风炉送风末温必须大于或等于设定的高炉入炉风温，送风时间受到限制；3.单座热风炉分配的烧炉时间过长，甚至需要焖炉以等待下次送风，热风炉的整体效率偏低。4.由于单座热风炉的送风时间短，导致换炉次数多、废气排放量大。
技术实现要素：
本实用新型实施例的主要目的在于提供一种热风炉控制系统，以得到稳定的高炉入炉风温，提高热风炉蓄热体的效率，减少热风炉换炉排放次数。
为了实现上述目的，本实用新型实施例提供一种热风炉控制系统，热风炉控制系统与高炉连接，包括：
三座热风炉装置、热风总管、冷风总管、总温度监测装置和冷风阀门控制装置，热风总管与高炉连接；
每座热风炉装置均包括：热风炉、热风管道、冷风管道、热风炉送风温度监测装置和冷风调节阀；
热风管道的第一端连接热风炉，热风管道的第二端连接热风总管；
冷风管道的第一端连接热风炉，冷风管道的第二端连接冷风总管；
热风炉送风温度监测装置设置在热风管道上，用于监测热风炉的送风温度；
冷风调节阀设置在冷风管道上，用于调节冷风的风量；
热风炉用于：通过热风管道和热风总管向高炉送风，并通过冷风管道接收来自冷风总管的冷风；三座热风炉的其中两座处于送风状态，另一座处于燃烧状态；
总温度监测装置设置在热风总管上，用于监测高炉的入风口温度；
冷风阀门控制装置连接总温度监测装置，以及每座热风炉装置的冷风调节阀和热风炉送风温度监测装置，用于：
当其中一座处于送风状态的热风炉的送风温度达到预设值时，逐渐减小送风温度达到预设值的热风炉对应的冷风调节阀的开度，打开并逐渐增大完成燃烧状态的热风炉对应的冷风调节阀的开度，关闭另一座处于送风状态的热风炉对应的冷风调节阀；
当入风口温度高于预设值时，减小处于送风状态的两座热风炉对应的冷风调节阀的调节速度；当入风口温度低于预设值时，增大处于送风状态的两座热风炉对应的冷风调节阀的调节速度。
在其中一种实施例中，还包括：
设置于热风管道上的热风切断阀，热风切断阀在热风炉处于送风状态时打开，在热风炉处于燃烧状态时关闭。
在其中一种实施例中，还包括：
设置于冷风管道上的冷风切断阀，冷风切断阀的第二端连接冷风调节阀的第一端，在热风炉处于送风状态时打开，在热风炉处于燃烧状态时关闭。
在其中一种实施例中，还包括：
冷风均压管道和设置于冷风均压管道上的冷风均压阀；
冷风均压管道的两端分别连接冷风总管和热风炉，并与冷风管道并联；
冷风均压阀的第一端连接冷风切断阀的第一端，冷风均压阀的第二端连接冷风调节阀的第二端。
在其中一种实施例中，还包括：
燃气总管、空气总管和烟气总管；
每座热风炉装置还包括：燃气管道、空气管道和烟气管道；
燃气管道的第一端连接燃气总管，燃气管道的第二端连接热风炉，用于将来自燃气总管的燃气输送至热风炉；
空气管道的第一端连接空气总管，空气管道的第二端连接热风炉，用于将来自空气总管的空气输送至热风炉；
烟气管道的第一端连接烟气总管，烟气管道的第二端连接热风炉，用于将所述热风炉燃烧产生的烟气输送至所述烟气总管。
在其中一种实施例中，还包括：
设置于燃气管道上并依次接近热风炉的燃气调节阀、第一燃气切断阀和第二燃气切断阀；
第一燃气切断阀的第一端连接燃气调节阀的第二端，第一燃气切断阀的第二端连接第二燃气切断阀的第一端。
在其中一种实施例中，还包括：
燃气放散管道和设置于燃气放散管道上的燃气放散阀；
燃气放散管道与第一燃气切断阀和第二燃气切断阀之间的燃气管道连接，用于将燃气排出热风炉控制系统；
燃气放散阀的第二端连接第一燃气切断阀的第二端和第二燃气切断阀的第一端。
在其中一种实施例中，还包括：
氮气总管、吹扫管道以及设置于吹扫管道上的吹扫阀；
吹扫管道的第一端连接氮气总管，吹扫管道的第二端连接燃气管道，用于将来自氮气总管的氮气输送至燃气管道和热风炉；
吹扫阀的第二端连接第一燃气切断阀的第二端、第二燃气切断阀的第一端和燃气放散阀的第二端。
在其中一种实施例中，还包括：
烟气排压管道、设置于烟气管道上的烟气切断阀和设置于烟气排压管道上的烟气排压阀；
烟气排压管道的两端分别连接烟气总管和热风炉，并与烟气管道并联；
烟气切断阀的第一端连接烟气排压阀的第一端，烟气切断阀的第二端连接烟气排压阀的第二端。
在其中一种实施例中，还包括：
设置于空气管道上并依次接近热风炉的空气调节阀和空气切断阀；
空气切断阀的第一端连接空气调节阀的第二端。
本实用新型实施例的热风炉控制系统与高炉连接，包括三座热风炉装置、热风总管、冷风总管、总温度监测装置和冷风阀门控制装置，热风总管与高炉连接；每座热风炉装置均包括：热风炉、热风管道、冷风管道、热风炉送风温度监测装置和冷风调节阀；热风炉通过热风管道和热风总管向高炉送风，并通过冷风管道接收来自冷风总管的冷风；三座热风炉的其中两座处于送风状态，另一座处于燃烧状态；热风炉送风温度监测装置设置在热风管道上，用于监测热风炉的送风温度；冷风调节阀设置在冷风管道上，用于调节冷风的风量；其中，总温度监测装置设置在热风总管上，用于监测高炉的入风口温度；冷风阀门控制装置连接总温度监测装置，以及每座热风炉装置的冷风调节阀和热风炉送风温度监测装置，以根据送风温度和入风口温度调节冷风调节阀，从而令两座热风炉并联送风，在不提高热风炉拱顶温度的前提下提高高炉入炉风温，延长了单炉送风时间，减少了热风炉的换炉次数，有利于高炉生产的节能减排。同时，本实用新型的热风管道内不混入冷风，提高了热风炉蓄热体的效率，有利于高炉的入风口温度的提高、稳定和热风总管寿命的延长。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例中热风炉控制系统的结构框图；
图2是本实用新型实施例中热风炉控制系统的热风炉的送风量与时间的关系图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
鉴于目前现有技术中采用“两烧一送”工作制度导致热风炉的整体效率偏低，送风时间短，导致换炉次数多、废气排放量大，本实用新型实施例提供一种热风炉控制系统令两座热风炉热并联送风，提高了热风炉蓄热体的效率，在不提高热风炉拱顶温度的前提下提高高炉入炉风温，延长了单炉送风时间，减少了热风炉的换炉次数，有利于高炉生产的节能减排。以下结合附图对本实用新型进行详细说明。
图1是本实用新型实施例中热风炉控制系统的结构框图。如图1所示，热风炉控制系统与高炉1连接，包括：三座热风炉装置、热风总管151、冷风总管152、总温度监测装置8和冷风阀门控制装置10。其中，热风总管151与高炉1连接。
每座热风炉装置均包括：热风炉2、热风炉送风温度监测装置9和送风系统5。送风系统5还包括：热风管道51、冷风管道52和冷风调节阀521。其中，热风管道51的第一端连接热风炉2，热风管道51的第二端连接热风总管151；冷风管道52的第一端连接热风炉2，冷风管道52的第二端连接冷风总管152。热风炉送风温度监测装置9设置在热风管道51上，用于监测热风炉2的送风温度；冷风调节阀521设置在冷风管道52上，用于调节冷风的风量。热风炉2通过热风管道51和热风总管151向高炉1送风，并通过冷风管道52接收来自冷风总管152的冷风；
三座热风炉2的其中两座处于送风状态，另一座处于燃烧状态，均可以采用顶燃式热风炉、外燃式热风炉、内燃式热风炉或者球式热风炉等不同形式，本实用新型并不以此为限。
实施例中，每座热风炉2的送风分为两个阶段：上半程送风和下半程送风。每座热风炉2的上半程送风与先行炉的下半程送风相并联，下半程送风与后行炉的上半程送风相并联。
图2是本实用新型实施例中热风炉控制系统的热风炉的送风量与时间的关系图。图2中的横轴为时间，纵轴为送风量。如图2所示，当热风炉2(热风炉NO.1)处于上半程送风阶段时，先行炉(热风炉NO.3)处于下半程送风阶段，后行炉(热风炉NO.2)处于燃烧状态；当热风炉2(热风炉NO.1)处于下半程送风阶段时，后行炉(热风炉NO.3)处于上半程送风阶段，先行炉(热风炉NO.3)处于燃烧状态。热风炉控制系统工作过程中一直保持有两座热风炉在并联送风，第三座热风炉处于燃烧状态。
其中，总温度监测装置8设置在热风总管151上，用于监测高炉1的入风口温度；冷风阀门控制装置10连接总温度监测装置8，以及每座热风炉装置的冷风调节阀521和热风炉送风温度监测装置9。
具体实施时，当其中一座处于送风状态的热风炉2的送风温度(热风炉送风温度监测装置9的检测温度)达到预设值时，冷风阀门控制装置10逐渐减小送风温度达到预设值的热风炉2对应的冷风调节阀521的开度，打开并逐渐增大完成燃烧状态的热风炉2对应的冷风调节阀521的开度，关闭另一座处于送风状态的热风炉2对应的冷风调节阀521。其中，完成燃烧状态的热风炉2会转为送风状态。
其中，冷风阀门控制装置10可以采用参数输入装置和比较器来实现上述功能。例如，冷风阀门控制装置10可以包括：参数输入装置，用于输入高炉所需温度T；与参数输入装置、热风炉送风温度监测装置9和每座热风炉装置的冷风调节阀521连接的比较器，用于将送风温度与高炉所需温度T比较，并输出冷风调节阀521的驱动指令；与比较器连接的阀门调整装置，用于根据驱动指令调节冷风调节阀521。
如图2所示，当热风炉NO.3的送风温度达到预设值T时，热风炉NO.3对应的冷风调节阀521的开度最大，热风炉NO.3的送风量也达到最大值，此时冷风阀门控制装置10逐渐减小热风炉NO.3对应的冷风调节阀521的开度，热风炉NO.3进入下半程送风阶段；同时，冷风阀门控制装置10还打开并逐渐增大处于原处于燃烧状态的热风炉NO.1对应的冷风调节阀521的开度，热风炉NO.1进入上半程送风阶段；关闭原处于下半程送风阶段热风炉NO.2对应的冷风调节阀521，热风炉NO.2进入燃烧状态。其中，预设值T为高炉所需温度。
如图2所示，t0、t1、t2……为时间点，热风炉2处于上半程送风阶段的时间、处于下半程送风阶段的时间和处于燃烧状态的时间均为Δt，燃烧状态分为三个阶段：送风转燃烧、烧炉期和燃烧转送风。t′为送风转燃烧时间段，t"为燃烧转送风阶段。
每座热风炉2在送风状态送出的热风温度呈逐渐降低趋势。刚开始送风时，热风炉2送出的热风温度最高；当热风炉2对应的冷风调节阀521的开度最大时，热风炉2送出的热风温度为高炉所需温度的设定值T；当送风结束时，热风炉送出的热风温度最低。
总温度监测装置8还位于高炉1的围管前。冷风阀门控制装置10还根据入风口温度与高炉所需温度T之间的偏差，对正在送风的两座热风炉2的冷风调节阀521进行开度调节。具体实施时，当入风口温度(总温度监测装置8的检测温度)高于预设值时，冷风阀门控制装置10减小处于送风状态的两座热风炉2对应的冷风调节阀521的调节速度；当入风口温度低于预设值时，冷风阀门控制装置10增大处于送风状态的两座热风炉2对应的冷风调节阀521的调节速度，以保证两座热风炉2送出的热风混合后的温度与高炉1所需温度T之间的偏差不大于5℃。
其中，冷风阀门控制装置10可以采用参数输入装置和比较器来实现上述功能。例如，冷风阀门控制装置10可以包括：参数输入装置，用于输入高炉所需温度T；与参数输入装置、总温度监测装置8和每座热风炉装置的冷风调节阀521连接的比较器，用于将入风口温度与高炉所需温度T比较，并输出冷风调节阀521的驱动指令；与比较器连接的阀门调整装置，用于根据驱动指令调整冷风调节阀521的调节速率。
一实施例中，送风系统5还包括：设置于热风管道51上的热风切断阀511，热风切断阀511在热风炉2处于送风状态时打开，在热风炉2处于燃烧状态时关闭；设置于冷风管道52上的冷风切断阀522，冷风切断阀522的第二端连接冷风调节阀521的第一端，在热风炉2处于送风状态时打开，在热风炉2处于燃烧状态时关闭；以及，冷风均压管道53和设置于冷风均压管道53上的冷风均压阀523。冷风均压管道53的两端分别连接冷风总管152和热风炉2，并与冷风管道52并联。冷风均压阀523的第一端连接冷风切断阀522的第一端，冷风均压阀523的第二端连接冷风调节阀521的第二端。
一实施例中，热风炉控制系统还包括：燃气总管131、空气总管132和烟气总管133；每座热风炉装置还包括：燃烧系统3。燃烧系统3具体包括：燃气管道31、空气管道32和烟气管道33。燃气管道31的第一端连接燃气总管131，燃气管道31的第二端连接热风炉2，用于将来自燃气总管131的燃气输送至热风炉2。空气管道32的第一端连接空气总管132，空气管道32的第二端连接热风炉2，用于将来自空气总管132的空气输送至热风炉2；烟气管道33的第一端连接烟气总管133，烟气管道33的第二端连接热风炉2，用于将热风炉2燃烧产生的烟气输送至烟气总管133。
其中，燃烧系统3还包括：设置于燃气管道31上并依次接近热风炉2的燃气调节阀311、第一燃气切断阀312和第二燃气切断阀313；第一燃气切断阀312的第一端连接燃气调节阀311的第二端，第一燃气切断阀312的第二端连接第二燃气切断阀313的第一端。具体实施时，燃烧系统3还可以包括燃气放散管道34和设置于燃气放散管道34上的燃气放散阀314；燃气放散管道34与第一燃气切断阀312和第二燃气切断阀313之间的燃气管道31连接，用于将燃气排出热风炉控制系统；燃气放散阀314的第二端连接第一燃气切断阀312的第二端和第二燃气切断阀313的第一端。
一实施例中，热风炉控制系统还包括：氮气总管140、吹扫管道4以及设置于吹扫管道4上的吹扫阀41；吹扫管道4的第一端连接氮气总管140，吹扫管道4的第二端连接燃气管道31，用于将来自氮气总管4的氮气输送至燃气管道31和热风炉2；吹扫阀41的第二端连接第一燃气切断阀312的第二端、第二燃气切断阀313的第一端和燃气放散阀314的第二端；
一实施例中，热风炉控制系统还包括：烟气排压管道35、设置于烟气管道33上的烟气切断阀331和设置于烟气排压管道35上的烟气排压阀332；烟气排压管道35的两端分别连接烟气总管133和热风炉2，并与烟气管道33并联；烟气切断阀331的第一端连接烟气排压阀332的第一端，烟气切断阀331的第二端连接烟气排压阀332的第二端。
一实施例中，热风炉控制系统还包括：设置于空气管道32上并依次接近热风炉2的空气调节阀321和空气切断阀322；空气切断阀322的第一端连接空气调节阀321的第二端。
一实施例中，热风炉控制系统还包括混风系统，混风系统包括：分别与热风管道51、冷风管道52和高炉1连接的混风管道6和设置于冷风总管152上的混风调节阀61和混风切断阀62。混风调节阀61的第一端连接混风切断阀62的第二端，冷风阀门控制装置10还与混风调节阀61连接。当任一热风炉2处于送风状态时，混风系统一致处于关闭状态，热风管道51内没有冷风混入。只有当高炉1处于开炉期或不稳定生产期需要较低风温时，才打开混风切断阀62，冷风阀门控制装置10调节混风调节阀61的开度，从而得到高炉1所需要的较低风温。其中，混风系统中混风管道6与热风总管151相连接的位置可以在热风总管151的任意部位，并不以本实用新型所示位置为限。
当热风炉2处于送风转燃烧阶段时，各阀门的操作顺序依次为：关闭冷风调节阀521、关闭冷风切断阀522、关闭热风切断阀511以关闭送风系统5；打开烟气排压阀332以平衡烟气切断阀331两侧的压力、打开烟气切断阀331，然后关闭烟气排压阀332；关闭燃气放散阀314并同时打开第二燃气切断阀313、打开吹扫阀41以将氮气输送至燃气管道31和热风炉2中进行吹扫；打开空气切断阀322、同时打开空气调节阀321和燃气调节阀311、打开第一燃气切断阀312、关闭吹扫阀41以将空气和燃气通入热风炉中燃烧。
当热风炉2处于燃烧转送风阶段时，各阀门的操作顺序依次为：同时关闭燃气调节阀311和第一燃气切断阀312、减小空气调节阀321的开度、打开吹扫阀41以将氮气输送至燃气管道31和热风炉2中进行吹扫，在吹扫结束后关闭吹扫阀41；关闭第二燃气切断阀313并同时打开燃气放散阀314以将热风炉控制系统中的气体排出；关闭空气调节阀321、关闭空气切断阀322、关闭烟气切断阀331、打开冷风均压阀523以平衡冷风切断阀522两侧的压力；打开热风切断阀511、打开冷风切断阀522、关闭冷风均压阀523，最后逐渐增大冷风调节阀521的开度，进入送风状态。
其中，送风转燃烧时间段t′和燃烧转送风阶段t"的长短依据热风炉2选用不同形式阀门(闸阀、蝶阀等)的开闭时间长短而定，本实用新型并不以此为限。
综上所述，本实用新型实施例提供的热风炉控制系统具有以下有益效果：
(1)两座热风炉热并联送风，在不提高热风炉拱顶温度的前提下，可以提高高炉入炉风温；
(2)热风管道内不混入冷风，提高了热风炉蓄热体的效率，有利于高炉入炉风温的提高和稳定；
(3)热风总管内的风温为两个并联热风炉混合后的稳定风温，有利于热风总管寿命的延长；
(4)单炉送风的末温远远低于高炉所需温度，有利于热风炉蓄热体效率的提高；
(5)单炉送风时间延长，减少了热风炉的换炉次数，有利于高炉生产的节能减排。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。