加热炉出口温度控制.doc

内蒙古科技大学 过程控制工程课程设计说明书 题 目：高炉热风炉出口温度控制系统设计 学生姓名：====== 学 号：====== 专 业：测控技术与仪器 班 级：====== 指导教师：====== 目 录 引 言 2 1 高炉炼铁概述 3 1.1 高炉炼铁的工艺过程 3 1.2 高炉炼铁的主要组成部分 4 1.3热风炉的工作原理 4 2 热风炉出口温度过程控制设计 4 2.1 被控参数与控制参数的选择 4 2.2 出口温度控制方案设计 5 2.2.1 单回路控制系统结构与原理 5 2.2.2 出口温度单回路控制方案 6 2.3 仪器仪表的选用 7 2.3.1 检测仪表的选型 7 2.3.2 执行器的选型 8 2.3.3 调节器的选用 9 3 课程设计总结与心得 11 参考文献 12 引 言 近年来，随着我国经济的快速发展，在基础实施行业的带动下我国炼铁控制也处于高速发展阶段。我国高炉现有1300多座，大于1000m3以上容积的高炉有150多座，高炉大型化的进程步伐加快，建设了四座4000 m3级的高炉，五座3200 m3 级的高炉。现在存在的炼铁方法有：高炉炼铁、冲天炉炼铁、电化铁路炼铁、感应炉炼铁等，但现代大型工业中普遍采用高炉炼铁，因为高炉炼铁技术经济指标良好，工艺简单，生产量大,劳动生产率高,能耗低，高炉炼铁方法生产的铁占世界铁总产量的95％以上。 在炼铁产量不断增长的同时，我国高炉炼铁技术也取得了很大的进步，入炉焦比和炼铁工序能耗不断下降，喷煤比、热风温度和利用系数不断提高，高炉操作技术也日趋成熟，各项技术经济指标得到进一步改善。高炉在钢铁厂生产中处于十分重要的位置，高炉冶炼过程是一个连续的、大规模的、高温生产过程，高炉炼铁主要有五大系统组成：送风系统、渣铁处理系统、喷吹系统、煤气系统、上料系统。 送风系统是高炉最重要的部分之一，风是高炉冶炼过程的物质基础之一，同时又是高炉行程的运动因素。高炉送风系统是由风机、冷风管道、热风炉、热风管道及相关的各种阀门和烟囱、烟道等所组成。热风炉把加热的热风与冷风管道的风混合，把具有一定温度的热风送给高炉。 1 高炉炼铁概述 1.1 高炉炼铁的工艺过程 高炉炼铁是现代炼铁的主要方法，钢铁生产中的重要环节。高炉炼铁的实质在于用焦炭做燃料和还原剂，在高温下，将铁矿石或含铁原料中的铁，从氧化物或矿物状态还原为液态生铁。因此，高炉炼铁的本质是铁的还原过程。高炉生产的产品是生铁，生铁除了少部分用于铸造外，绝大部分是作为炼钢原料，副产品是炉渣、高炉煤气和炉尘灰。 炼铁工艺是是将含铁原料（烧结矿、球团矿或铁矿）、燃料（焦炭、煤粉等）及其它辅助原料（石灰石、白云石、锰矿等）按一定比例自高炉炉顶装入高炉，并由热风炉在高炉下部沿炉周的风口向高炉内鼓入热风助焦炭燃烧（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料），在高温下焦炭中的碳同鼓入空气中的氧燃烧生成的一氧化碳和氢气。其化学反应方程式为:C+O2 = CO2 CO2+C= 2CO 原料、燃料随着炉内熔炼等过程的进行而下降，在炉料下降和上升的煤气相遇，先后发生传热、还原、熔化、脱炭作用而生成生铁，铁矿石原料中的杂质与加入炉内的熔剂相结合而成渣，炉底铁水间断地放出装入铁水罐，送往炼钢厂。同时产生高炉煤气，炉渣两种副产品，高炉渣铁主要矿石中不还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成，自渣口排出后，经水淬处理后全部作为水泥生产原料，产生的煤气从炉顶导出，经除尘后，作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉炼铁生产工艺如图1.1所示。 图1.1 高炉炼铁生产工艺 1.2 高炉炼铁的主要组成部分 高炉炼铁工艺主要可以分为五大控制系统，一、送风系统：风是高炉冶炼过程的物质基础之一，同时又是高炉行程的运动因素，高炉送风系统是由风机、冷风管道、热风炉、热风管道及相关的各种阀门和烟囱、烟道等所组成。二、渣铁处理系统：渣铁处理系统的任务是将高炉中生成的液态渣铁及时排出炉外，其主要设备有开口机、泥炮、堵渣机、悬臂吊、行车、冲渣系统。三、喷吹系统：高炉喷吹燃料是强化冶炼和降低焦比的有效措施，喷吹的燃料主要有煤粉、重油、天然气等，喷煤工艺由制粉和喷吹二部分组成。四、煤气系统：高炉煤气系统在冶金联合企业中，高炉煤气在燃料平衡中占有重要地位，但高炉煤气含尘量高，必须经除尘处理后才可以使用。高炉煤气系统的流程是：炉顶荒煤气→重力除尘器→一级文氏管→二级文氏管→调压阀组→煤气总管。五、上料系统：上料系统是高炉原燃料的供给系统，包括槽上、槽下、上料皮带、炉顶装料设备等组成。高炉一经开炉就必须连续地