一种高炉热风炉协调换炉方法

一种高炉热风炉协调换炉方法

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冯康康员牛洪海员孙谋成圆管晓晨员耿

欣员渊员南京南瑞继保电气有限公司袁江苏南京圆员员员园圆曰圆国网本溪供电公司袁辽宁本溪员员苑园园园冤

摘要院针对钢铁厂热风炉燃烧导致煤气压力波动的情况袁详细设计了一种高炉间热风炉协调换炉的方法遥通过对热风炉工艺状态计算袁制定合理的错峰换炉制度与评价指标袁有效预测热风炉运行状态袁并通过设计的控制策略和安全策略对热风炉进行自动燃烧优化控制遥该方法有效实现了热风炉错峰换炉袁保证了热风炉蓄热和送风风温袁降低了煤气管网压力波动袁减小了操作人员工作强度遥

关键词院热风炉袁协调换炉袁煤气压力波动袁自动燃烧控制

粤遭泽贼则葬糟贼押陨灶贼澡蚤泽责葬责藻则熏葬糟糟燥则凿蚤灶早贼燥贼澡藻泽蚤贼怎葬贼蚤燥灶燥枣贼澡藻早葬泽责则藻泽泽怎则藻枣造怎糟贼怎葬贼蚤燥灶糟葬怎泽藻凿遭赠贼澡藻糟燥皂遭怎泽贼蚤燥灶燥枣贼澡藻澡燥贼遭造葬泽贼泽贼燥增藻蚤灶贼澡藻泽贼藻藻造责造葬灶贼熏葬皂藻贼澡燥凿枣燥则贼澡藻糟燥燥则凿蚤灶葬贼蚤燥灶燥枣枣怎则灶葬糟藻则藻责造葬糟藻皂藻灶贼遭藻贼憎藻藻灶遭造葬泽贼枣怎则灶葬糟藻泽蚤泽凿藻泽蚤早灶藻凿蚤灶凿藻贼葬蚤造援栽澡蚤泽皂藻贼澡燥凿藻枣枣藻糟贼蚤增藻造赠则藻葬造蚤扎藻泽贼澡藻责藻葬噪藻曾糟澡葬灶早藻燥枣贼澡藻澡燥贼遭造葬泽贼泽贼燥增藻熏葬灶凿藻灶泽怎则藻泽贼澡藻澡藻葬贼泽贼燥则葬早藻燥枣贼澡藻澡燥贼遭造葬泽贼泽贼燥增藻葬灶凿贼澡藻葬蚤则贼藻皂责藻则葬贼怎则藻燥枣贼澡藻遭造葬泽贼熏则藻凿怎糟藻泽贼澡藻责则藻泽泽怎则藻枣造怎糟贼怎葬贼蚤燥灶燥枣贼澡藻早葬泽责蚤责藻造蚤灶藻熏葬灶凿则藻凿怎糟藻泽贼澡藻憎燥则噪蚤灶贼藻灶泽蚤贼赠燥枣贼澡藻燥责藻则葬贼燥则援

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热风炉作为高炉的重要辅助生产设备袁是高炉煤气消耗的主要单元遥以山东永锋钢铁为例袁猿裕尧源裕尧缘裕三座高炉煤气产量约在怨园万皂猿辕澡袁热风炉煤气消耗量约在猿园万皂猿辕澡左右袁占高炉产气量的三分之一左右遥当高炉热风炉出现两个或多个同时换炉时袁极易导致煤气管网压力剧烈波动袁从而出现煤气放散遥因此袁本文结合永锋钢铁实际生产情况袁设计了一种高炉热风炉的协调换炉方法袁并进行了实际应用遥员问题描述

炼铁高炉一般配套猿耀源座热风炉袁采取两烧一送或者两烧两送的送风制度遥通过对不同钢铁厂现场调研袁发现许多钢铁厂高炉热风炉烧炉过程自动化程度较低袁存在如下问题院淤各高炉间燃烧节奏不同袁存在严重的重叠换炉情况袁导致热风炉总煤气用量波动大曰于各热风炉采用人工手动烧炉袁劳动强度大袁调节不及时袁煤气和空气用量依据经验进行调节曰盂各高炉间信息相互袁以各自高炉热风需求为唯一烧炉控制目标遥圆功能设计

针对上述问题袁并结合永锋钢铁的实际生产运行情况袁设计了高炉热风炉的协调换炉方法袁以减小热风炉煤气消耗引起的管网压力波动袁减小操作人员工作强度遥功能具体如下院

员冤热风炉协调换炉功能遥结合实际情况袁严格控制各高炉的烧炉尧换炉尧送风时间和节奏袁避免多座热风炉同时换炉袁减少因热风炉燃烧数不同而引起的煤气消耗量变化遥

圆冤热风炉自动燃烧优化控制遥对热风炉烧炉过程实现自动化操作袁使热风炉在保证拱顶温度的情况下袁在规定的时间内燃烧至所需烟道温度袁保证炉体蓄热量袁以满足高炉送风温度袁同时降低煤气消耗遥圆援员整体架构

永锋各高炉间已建设设备网袁各热风炉均为杂陨耘酝耘晕杂孕蕴悦控制系统袁并已接入设备网络遥整体架构如设计图员所示遥在原有热风炉操作系统的基础上袁各热风炉操作系统增加一套协调优化燃烧控制器袁通过韵孕悦通讯协议与各自原控制系统进

行通讯遥协调优化燃烧控制器主要实现三个功能袁一是热风炉燃烧过程的自动控制曰二是不同炉间的协调换炉控制曰三是不同高炉间热风炉运行信息的互通共享遥

图员整体架构图

圆援圆热风炉协调换炉功能圆援圆援员热风炉工艺状态计算

实时采集热风阀开关状态尧冷风阀开关状态尧煤气与助燃空气阀开关状态尧拱顶温度尧废气温度尧废气差压和冷风差压等数据袁结合热风炉工艺袁准确识别热风炉燃烧尧燃烧转焖炉尧焖炉尧焖炉转送风尧送风尧送风转焖炉尧焖炉转燃烧尧休风尧凉炉等运行状态遥

圆援圆援圆热风炉错峰换炉制度

错峰换炉的核心原则是保证热风炉总煤气用量稳定袁减少煤气用量的波动袁在此基础上结合现场实际运行情况袁设计错峰换炉制度遥

永锋钢铁猿裕尧源裕尧缘裕高炉均为员园愿园皂猿高炉袁三座高炉的怨座热风炉煤气用量相差不大袁且均为两烧一送袁因此在设计时主要考虑使怨座热风炉间不产生重叠换炉遥对于存在两烧两送以及单个热风炉用气量不同的情况袁则在错峰换炉的时需考虑

叶工业控制计算机曳圆园员愿年第猿员卷第怨期不同热风炉用气量的大小袁以及各热风炉烧炉时间的长短袁进行合理规划烧炉节奏袁以保证煤气总用气量不变遥

具体永锋热风炉协调换炉制度设计如图圆所示遥

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需的烟道温度袁保障热风炉蓄热量遥同时可实现减小操作人员工作强度和降低煤气消耗遥圆援猿援员自动燃烧指标

员冤通过自动控制系统袁可实现热风炉准确的在协调换炉制度规定的时间节点袁完成对热风炉拱顶温度尧废气温度尧助燃风总管压力的自动控制遥

圆冤实现热风炉烧炉自动化运行袁长期自动率大于怨缘豫遥猿冤优化空燃比袁实现煤气流量和助燃风流量的合理调节袁在满足送风温度的条件下袁提高烟道温度袁减少煤气消耗遥圆援猿援圆控制策略

永锋热风炉自动控制策略如图猿所示袁图中虚线框部分为废气温度管理期单独考虑的策略遥在整个自动烧炉过程中通过自适应技术袁不断深化记忆各热风炉的特性袁建立针对各热风炉特点不断优化的知识库袁同时判断不同的参数变化和烧炉情况袁利用模糊控制尧自学习等控制技术袁实现烧炉全过程自动优化控制遥

图圆热风炉运行制度

员冤高炉内院每座热风炉燃烧原换炉原送风原换炉原燃烧循环设计为猿小时一个周期袁保证每小时内存在一座热风炉进行换炉遥

圆冤高炉间院每座高炉在单个小时内均存在需换炉的热风炉袁因此在考虑热风炉能力的情况下袁将每座高炉的换炉时间错开袁在单个小时时间段内袁不存在两座高炉换炉的情况遥每小时中袁缘高在园耀圆园皂蚤灶期间进行换炉曰源高在圆园耀源园皂蚤灶期间进行换炉曰猿高在源园耀远园皂蚤灶期间进行换炉遥

猿冤通过上面两条的设计袁除休风等特殊工况外袁每座热风炉的运行时间非常规律袁时间固化遥因此袁需同时强调院淤每座高炉的换炉时间严格控制在圆园皂蚤灶袁开始换炉的时间不能提前袁开始烧炉的时间不能延后曰于在园尧圆园尧源园这几个时间跨界点时袁各岗位间相互沟通确认袁实行高炉间换炉和烧炉同时进行操作曰盂如存在高炉休风等特殊情况袁待情况处理完成后袁热风炉仍调整至原设计制度进行运行遥圆援圆援猿热风炉运行状态预测

实时预测各热风炉运行状态院淤各热风炉送风结束时间尧燃烧结束时间曰于对所有处于燃烧状态的热风炉按照最先开始焖炉的时间排序曰盂计算目前出现同时换炉的可能性曰榆评价各热风炉节奏是否准确曰虞计算各热风炉需提前或延后焖炉时间曰愚考虑高炉休风时可能造成的换炉效应叠加袁对未休风的热风炉错开换炉遥

圆援圆援源协调换炉指标

设计两个统计分析指标袁用于分析指导实际协调换炉运行情况遥

员冤协调换炉重叠率遥从图圆可以看出袁任意时刻袁怨个热风炉员个处于换炉状态袁猿个处于送风袁缘个处于烧炉状态遥当某个高炉处于换炉袁中间会出现短暂的两个热风炉送风状态袁但不影响热风炉燃烧个数遥因此以热风炉燃烧数判断热风炉换炉重叠情况遥重叠换炉统计方当燃烧数为缘时袁说明不存在换炉重叠情况曰燃烧数不为缘时袁则存在重叠换炉遥

圆冤协调换炉误差时间遥设计换炉误差时间用于评价换炉准点情况袁误差时间越小袁则重叠越少袁对压力波动影响越小遥换炉误差时间定义渊以永锋缘高为例冤院当时间处于园耀圆园皂蚤灶时袁应为一个炉燃烧袁当出现圆个炉烧炉时袁则统计此误差时间曰当时间处于圆园耀远园皂蚤灶时袁应为圆个炉烧炉袁若出现员个炉烧炉袁则统计此误差时间遥换炉误差时间应控制在一定范围之内遥圆援猿热风炉自动燃烧优化控制

热风炉自动燃烧优化控制为实施协调换炉的基础袁作用是使热风炉在保证拱顶温度的情况下袁在规定的时间内燃烧至所

图猿热风炉自动烧炉控制策略

圆援猿援猿安全策略

实际运行过程中袁除考虑拱顶安全温度尧废气安全温度尧助燃风压力范围尧阀开范围外袁还需考虑自动优化控制与原系统无扰切换等安全情况遥永锋热风炉自动安全策略如图源所示袁热风炉自动燃烧优化控制器与热风炉原孕蕴悦系统相互袁孕蕴悦原系统保持原有控制逻辑不变袁优化控制器负责优化燃烧状态下煤气尧空气流

图源热风炉自动烧炉安全策略

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量的调节袁并通过原孕蕴悦系统进行执行控制遥两者通过控制开关进行切换控制操作袁在发生特殊情况时袁进行无扰切换遥猿应用效果

结合永锋钢铁生产过程中遇到的实际问题袁对上述提到的方法策略进行了实际的应用和验证袁具体效果如下遥猿援员烟道温度控制

烟道温度控制效果如图缘所示袁图中分别为源高的员裕尧圆裕尧猿裕热风炉烟道温度遥从图中可以看出院淤不同热风炉的烟道温度均严格控制在烧炉需求的猿怨园益袁偏差在依员益左右袁不但满足热风炉蓄热目标袁而且无波动袁明显优于操作员控制曰于各热风炉均严格按照协调换炉制度规定的时间节点渊源园皂蚤灶时刻冤袁烧到目标温度袁较为精确袁较好地保证了热风炉错峰换炉的运行遥

一种高炉热风炉协调换炉方法

园员日园园押园园耀圆猿押缘怨时段的数据遥系统整体投用前袁永锋煤气管网压力波动在远耀员缘噪孕葬波动曰系统投用后袁煤气管网压力主要在怨耀员源噪孕葬波动袁煤气管网压力波动较投用前明显减小袁且较为平稳遥

图苑煤气管网压力波动情况

源结束语

通过实际应用检验袁严格保证了热风炉拱顶温度和烟道温度袁实现了烧炉时间的精准控制袁达到了热风炉完全错峰换炉的目标袁有效降低了煤气管网压力波动的情况袁同时降低了操作人员劳动强度袁对现场实际生产具有重要的作用遥

参考文献

图缘烟道温度控制效果

咱员暂彭兴袁牛洪海袁耿欣袁等援一种高炉热风炉优化控制系统的制作方咱圆暂彭兴袁牛洪海袁耿欣袁等援一种高炉热风炉燃烧优化控制方悦晕咱猿暂殷捷袁牛洪海袁彭兴袁等援一种高炉热风炉热效率实时监测系统院悦晕咱源暂滕宇援高炉热风炉混杂系统建模与协调优化控制咱阅暂援杭州院浙江大咱缘暂耿欣袁牛洪海袁彭兴袁等援基于工艺状态计算的高炉煤气发生量软测量咱远暂郝勇生袁彭兴袁李兵袁等援耘酝杂平台下的钢铁企业能源调度及优化关咱苑暂李凌援一种高炉热风炉全自动控制方案咱允暂援冶金自动化袁圆园员源渊员冤院咱愿暂崔桂梅袁魏聿廷援基于模式匹配的热风炉燃烧过程优化控制咱允暂援冶金咱怨暂李文成袁乔红立袁许丰援基于经验值模型的热风炉燃烧快速寻优技术

自动化袁圆园员缘渊缘冤院远怨原苑圆员苑原圆园

键问题研究咱允暂援冶金自动化袁圆园员猿袁猿苑渊猿冤院苑原员圆方法咱允暂援冶金自动化袁圆园员远渊圆冤院圆园原圆源学袁圆园员源

员园缘源源员远员苑粤咱孕暂援圆园员远员园远圆圆圆猿源远粤咱孕暂援圆园员远悦晕圆园缘愿苑源源苑园哉咱孕暂援圆园员苑

猿援圆拱顶温度控制

拱顶温度控制效果如图远所示遥从图中可以看出袁拱顶温度保持员猿源园益左右袁稳定在较高的水平袁较为平稳袁很好满足了热风炉的蓄热需求遥

图远拱顶温度控制效果

猿援猿煤气管网压力

煤气管网压力波动情况如图苑所示袁图示为圆园员愿年园源月

咱员园暂张庆久援浅谈煤气柜不并网状态下高炉煤气系统平衡咱允暂援本钢技

术袁圆园员缘渊圆冤院源员原源猿

咱收稿日期院圆园员愿援缘援猿暂

研究咱允暂援冶金自动化袁圆园员苑渊源冤院远愿原苑圆

渊上接第缘怨页冤

升产品质量袁对国产无缝内衣机控制系统的研究有着重要意义遥

参考文献

法都不完全适用袁选择采用泽型曲线加速算法模型袁但是在应用时进行灵活变动咱源暂遥由于每次动作的步数太少袁这里不采用常用杂型曲线通过曲线函数计算加速度的方式袁而是直接通过大量的实验测试在每个速度所能承受的最大的加速度袁然后根据实验结果袁模拟泽型曲线的加减速策略完成电机角度切换过程的控制袁虽然最终电机动作不是严格的曲线加减速路径袁但是在保证电机稳定运行的情况下提高了动作执行效率袁满足了无缝内衣机成圈三角对织物密度的控制需求遥缘结束语

使用该技术袁可以帮助无缝内衣机系统提高成圈三角的控制准确性和稳定性袁进而提高织物成圈密度的均匀性和稳定性袁提

咱员暂邓淑芳援圆园员源中国国际纺织机械展览会暨陨栽酝粤亚洲展览会无缝内咱圆暂曹斌援无缝针织内衣机成圈机构原理与工艺的研究与分析咱阅暂援杭州院咱猿暂莫莉袁张叶茂援基于悦粤晕总线的嵌入式监控网络智能节点设计咱允暂援咱源暂唐明援步进电机闭环运动控制系统研究咱阅暂援哈尔滨院哈尔滨工业大

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