一种大型高炉顶燃式热风炉拱顶温度控制技术的制作方法

[0001]
本发明涉及一种高炉顶燃式热风炉燃烧控制技术，尤其涉及一种大型高炉顶燃式热风炉拱顶温度控制技术。


背景技术：

[0002]
现大型高炉为达到高送风温度，需要热风炉在燃烧期间蓄积更多热量，相应要求高炉煤气中混合高热值煤气(如转炉煤气)进行燃烧。传统的顶燃式热风炉拱顶温度控制仅通过传统的pid进行控制，在该阶段煤气流量保持不变，通过pid调节空气流量稳定拱顶温度在某一个固定的设定值，其具体逻辑如图1所示。其中，
[0003]
烧炉拱顶初始温度：t
初始
；烧炉拱顶目标温度：t
目标
；拱顶蓄热系数：c
拱顶
；
[0004]
烧炉拱顶蓄热量：q
拱顶
；烧炉带入的初始热量：q
初始
；烧炉的热量损失：q
损失
；
[0005]
其中，q
拱顶
＝q
初始-q
损失
＝(t
目标-t
初始
)
·
c
拱顶
；(式1)
[0006]
烧炉带入的温度：t
烧初
；烧炉损失的温度：t
损失
；烧炉带入的物理显热：q
物
；
[0007]
烧炉带入的物理显热：q
化
；烧炉的气体量：v
气
；烧炉气体的比热容：c
气
；
[0008]
其中，
[0009]
q
初始
＝q
物
+q
化
；(式3)
[0010][0011]
将式2、式3、式4带入式1，可得：
[0012]
q
拱顶
＝(t
烧初-t
损失
)c
气
·
v
气
ꢀꢀ
(式5)
[0013]
此方法在调节过程中，为稳定拱顶温度，常常过多的加入助燃空气，由式5、式4，可得出：当烧炉气体v
气
增加时，q
损失
增加，即废气中带走过多的热量，造成过多的热量损失，增加煤气消耗。且拱顶温度较高，在1420℃左右，会增多nox的生成，对环境不利。


技术实现要素：

[0014]
本发明为解决传统仅调节助燃空气来控制拱顶温度而造成煤气浪费的目的，提供了一种创新的大型高炉顶燃式热风炉拱顶温度控制技术。
[0015]
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0016]
一种大型高炉顶燃式热风炉拱顶温度控制技术，本技术采用根据实时测量的拱顶温度，相应的同时调节助燃空气和煤气的方法来控制所述拱顶温度。
[0017]
进一步地，所述助燃空气和煤气的流量控制是通过pid调节相应的空气流量调节阀和煤气流量调节阀来实现。
[0018]
进一步地，所述空气的流量和煤气的流量的比例为空燃比，所述空燃比设定一基准值，在控制过程中在所述基准值的基础上进行偏移，并设定所述偏移的限值。为保证空气量不至于过小而使得氧气量小造成煤气不完全燃烧，空燃比在一基准值基础上进行偏移。
在基础自动化(l1)hmi画面中提供基准值设定，另设置空燃比上限保证空气量不至于过大。
[0019]
进一步地，为了避免空气、煤气同时调节造成耦合振荡，适当调节比例，让空气流量设定值变化速度较快于煤气流量设定值。
[0020]
本发明的技术理论计算方法如下：
[0021]
烧炉拱顶初始温度：t
初始
；烧炉拱顶目标温度：t
目标
；拱顶蓄热系数：c
拱顶
；
[0022]
烧炉拱顶蓄热量：q
拱顶
；烧炉带入的初始热量：q
初始
；烧炉的热量损失：q
损失
；
[0023]
其中，q
拱顶
＝q
初始-q
损失
＝(t
目标-t
初始
)
·
c
拱顶
；(式6)
[0024]
烧炉带入的温度：t
烧初
；烧炉损失的温度：t
损失
；烧炉带入的物理显热：q
物
；
[0025]
烧炉带入的物理显热：q
化
；烧炉的气体量：v
气
；烧炉气体的比热容：c
气
；
[0026]
烧炉使用的空气量：v
空气
；烧炉使用的煤气量：v
煤气
；烧炉的空燃比：a；
[0027]
其中，
[0028]
q
初始
＝q
物
+q
化
；(式8)
[0029][0030][0031]
将式7、式8、式9带入式6，可得：
[0032]
q
拱顶
＝(t
烧初-t
损失
)c
气
·
v
气
ꢀꢀ
(式11)
[0033]
可见，该燃烧控制技术在保证空燃比基本不变的状态下，通过减少煤气量可有效控制拱顶温度，使热风炉平稳燃烧，由式10可知烧炉气体v
气
减少，由式11、式9，可得出：当烧炉气体v
气
减少时，q
损失
减少，即减少热风炉的热量损失，从而节约能源。
[0034]
本发明的有益效果是：
[0035]
本技术可有效降低拱顶温度至1400℃以下，减少废气的生成，并可控制废气中nox浓度在50mg/nm3以下，减少对环境的影响，实现超低排放。
附图说明：
[0036]
图1是传统大型高炉顶燃式热风炉拱顶温度控制框图；
[0037]
图2是本发明大型高炉顶燃式热风炉拱顶温度控制框图。
具体实施方式
[0038]
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，一种大型高炉顶燃式热风炉拱顶温度控制技术，其控制框图如图2所示，本技术采用根据实时测量的拱顶温度，相应的同时调节助燃空气和煤气的方法来控制所述拱顶温度，所述助燃空气和煤气的流量控制是通过pid调节相应的空气流量调节阀和煤气流量调节阀来实现；实时探测拱顶温度，与设定的拱顶温度对比，经双pid运算通过控制煤气流量调节阀，动态的调节煤气的流量,调节过程中根据实时探测的煤气主管温度和压力进行动态的补正；同时经pid运算通过控制空气流量调节阀，动态的调节空气的流量，调节过程中根据实时探测的空气主管温度和压力进行动
态的补正；所述空气的流量和煤气的流量的比例为空燃比，所述空燃比设定一基准值，在控制过程中在所述基准值的基础上进行偏移，并设定所述偏移的限值。为保证空气量不至于过小而使得氧气量小造成煤气不完全燃烧，空燃比在一基准值基础上进行偏移。在基础自动化(l1)hmi画面中提供基准值设定，另设置空燃比上限保证空气量不至于过大。为了避免空气、煤气同时调节造成耦合振荡，适当调节比例，让空气流量设定值变化速度较快于煤气流量设定值。
[0039]
以上内容仅用以说明本发明的技术方案，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

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