闭环调节控制在热风炉自动燃烧系统中的应用.pdfVIP

闭环调节控制在热风炉自动燃烧系统中的应用 杨永奇 （北京首钢自动化信息技术有限公司） 摘 要 本文详细介绍了基于 !# 的数字 !$% 闭环控制技术在热风炉自动燃烧控制系统中的应用，针对不 同的控制要求和燃烧效果，可以利用功能丰富的 !# 编程软件设计不同的闭环控制系统，实现不同的控制效 果。通过实践证明，应用这种控制技术，可以满足生产的不同需要，取得最佳的燃烧效果，实现热风炉安全、稳 定、高效、环保的操作。 关键词 热风炉 燃烧控制 闭环控制 比值控制 串级控制 !#$%%’($!’)*+),()+##-))%$-./+! ()*!0$’*1/0*’*2),1$+!,/0*$(# ’( ) *( )+ , （ -., / ,( ) 01*2 ) ’( ) 324*5’4,*($(6*75’4,*(8.91(*:* ); #* ， 4= ） !#$%!$ 81.9:*.=:** ? ’= / 249*(47’:4.91(*:* ); 2.=@.7 ;) .(.7’: ; ,(41.6,.:=*6,(=247 ; ’24*5’4,59*(A 47’:$(41.’74,9:. ， =.4’,:.=,(47*=29.=1*B4*2.’(==., ) (41,4.91(*:* ); ,(C27(,( ) *6C:’4627(’9. ; 4.5 ’()*+%,# C:’4627(’9. ， C27(,( ) 9*(47’: ， 9:*.=:** ? 9*(47’: ， 7’4,*9*(47’: ， ,(.7,.9*(47’: 3 引言 热风炉是高炉冶炼系统重要的组成部分，它承 担着为高炉提供热风的重要任务。而如何安全、稳 定、高效、环保地完成生产热风的任务，既是热风炉 工艺研究的一个任务，同时也是自动控制系统在此 领域所要完成的重要工作。随着计算机技术的不断 发展，各种控制思想不断出现，各种实现方式不断推 出，为实现这个目标提供了手段和方法。其中，在热 风炉自动燃烧领域，利用功能强大的编程软件实现 的各种闭环控制技术，为实现最佳的燃烧控制提供 了方便的手段，并在生产实践中取得了非常好的效 果，有力的促进了生产。 4 热风炉燃烧工艺介绍 热风炉是高炉冶炼系统必不可少的组成部分。它 可以分为内燃式和顶燃式两种，主要由热风炉炉体、燃 烧室、蓄热室和相应的连接阀门，管道等部分组成。 453 热风炉基本工作原理 热风炉基本的工作原理是：炉内蓄热室砌有很 多耐热格子砖，当热风炉处于燃烧状态的时候，由煤 气空气混合在燃烧室燃烧，所产生的大量热量被蓄 热室中的格子砖吸收，并存储起来，同时废气从热风 炉烟道排出，这就是“燃烧”状态。当热风炉被加热 到一定温度时，结束“燃烧”状态，然后准备向高炉提 供热风，也就是准备换到“送风”状态。在送风期间， 冷风通过格子砖反向吹进。砖的热量传递给流过的 空气，被加热的空气也称作热风，通过环管送入高 炉，供高炉冶炼使用。 454 热风炉对燃烧控制的基本要求 热风炉对燃烧控制的基本要求是： （ D ）控制性能良好，控制精度高，当负荷变化 时，系统的响应要快，稳定性要好。 （ E ）燃烧合理，节约能源。 （ F ）防止空气污染，节约能源。 （ G ）确保安全生产，防止事故发生。 在以燃料燃烧加热的热风炉中，实际使用的空 气量与理论空气量之比称为空气过剩系数，为了使 燃料得到充分的燃烧，空气过剩系数通常大于 D ，一 般在 DHIE!DHJ 。当空气不足时，不完全燃烧的热损 · IKL · EIIJ中国钢铁年会论文集 失增加，随着空气的不足，热损失急剧上升，当空气 过剩较多时，由烟囱排出的热损失增加，同时由燃烧 生成的 ! # 和 $ # 含量增加，会腐蚀设备，污染空 气。当空气过剩系数为 %’#!%%’ 时，燃烧效率最 高，热损失最小，对环境的污染也最小，节能效果最 好，为最佳燃烧状态。热效率最高的状态是低含氧 量区，如果经常保持在这一区间状态，则可以获得减 少排烟气体所含过量空气而带走的热损失，因而可 以节能；减少燃烧空气量和排风量，可节省风机的动 力费用，降低 ! # 和 $ # 含量，可以减少环境的污 染。 !# 热风炉燃烧控制的目的 热风炉燃烧控制的目的：就是在预定的时间内 使热风炉达到蓄热饱和状态。燃烧控制分为三个阶 段，燃烧初期、蓄热期和蓄热饱和期。 #(% 燃烧初期 设定混合煤气的空燃比（如有的话，可以废气残 氧量为依据人工修正空燃比），以达到最佳燃烧效 果，使拱顶温度按照规定的梯度上升，在拱顶温度到 达设定值后，转入蓄热期。 在燃烧初期，空气和燃料按照一定的比值定值 燃烧。 #(# 蓄热期 在此时期，保持煤气量，以拱顶温度调节器的输 出控制助燃空气，使空气量加大而保持过甚燃烧，大 量废气将热量带到蓄热室，一