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　  鞍鋼10號高爐配備了4座“新日鐵外燃式”熱風爐，使用高爐煤氣作為燃料。該熱風爐采用了雙預熱系統(tǒng)，以提高燃燒介質的物理熱。將熱風爐煙道廢氣余熱用來預熱煤氣，使其溫度達到180℃左右，并用熱風爐送風后的余熱來預熱助燃空氣，使其溫度達到550℃以上，提高了熱風爐燃燒溫度，節(jié)約了能源。　　 

    高溫熱風帶入的熱量是高爐生產的主要熱源之一。因此提高風溫對于強化冶煉，降低焦比有著十分重要的意義。而滿足其高風溫條件下實現(xiàn)熱風爐系統(tǒng)的全部自動化則尤為關鍵。為了達到這個目的，需要設置各種必要的自動化儀表檢測和控制系統(tǒng)。

儀表檢測和控制系統(tǒng)的配備　
　 
     10號高爐熱風爐自動化設計共有檢測點224個，其中溫度檢測106點、壓力檢測8點、流量檢測97點等，包括拱頂溫度、爐身溫度、煤氣和空氣預熱前后的溫度、壓力；煤氣和空氣的流量檢測；冷風壓力、流量、溫度檢測等主要參數(shù)，并有煤氣、空氣燃燒控制、空氣預熱量溫度控制、風溫控制、空氣總管壓力和煤氣總管壓力控制等18套自動調節(jié)系統(tǒng)。　　 

     流量檢測元件及執(zhí)行機構對整個控制系統(tǒng)尤為重要，針對雙預熱系統(tǒng)中溫度高、管道口徑大且有耐火磚內襯的特點，高溫空氣流量的檢測引進了美國泰克公司生產的矢量流量計。該流量計利用矢量和的原理將探頭的各方向力折算成水平方向來計算流量，并配有溫度補正。助燃空氣用調節(jié)閥選用了無錫工裝生產的6000J電動高溫蝶閥，工作溫度為650℃、工作壓力為0.6Mpa、管徑為ф1400m。這種閥門在閥板之間采用平面接觸，引進了日本先進的密封技術，因而使其達到了良好的密封效果。執(zhí)行機構為大連引進的西門子電動執(zhí)行器并智智能手操，操作調整都十分方便，所有變送器均選用智能化變送器，常規(guī)儀表均為國內配套。　　 

     鞍鋼10號高爐采用英國歐陸公司生產的網絡6000過程自動化（DCS）控制系統(tǒng)。熱風爐系統(tǒng)作為整個系統(tǒng)中的一部分，通過一個站完成4座熱風爐的數(shù)據采集、熱風爐燃燒控制、空氣預熱溫度控制、助燃空氣總管壓力控制、熱風溫度控制、煤氣壓力控制，同時又通過接口與MODICON（PLC）通訊，由 MODICON完成熱風爐的自動換爐送風控制。DCS與PLC的應用實現(xiàn)了熱風爐燃燒、換爐、送風的自動控制，并可通過調整畫面、報警畫面、趨勢畫面、流程圖畫面進行在線監(jiān)視。

調節(jié)系統(tǒng)的組成與實現(xiàn)　
　 
      熱風爐是一個大容量的熱交換設備，追求高的熱效率和能源利用率來滿足高爐冶煉所需熱能量。能源的提供必須符合最佳效能的要求，本著最優(yōu)的控制思想來構筑既經濟又先進的控制系統(tǒng)。　　 

      10號高爐的熱風爐采用的是二燒一送一預熱基本工作制和二燒二送輔助工作制，控制系統(tǒng)的組成是依據工藝生產要求。
　　
l 燃燒控制系統(tǒng)　　 

      10號高爐熱風爐燃燒采用高爐煤氣，而高爐在實際生產操作過程中由于爐況不穩(wěn)或其它種種原因，致使高爐煤氣壓力不穩(wěn)定，煤氣熱值產生波動，進而影響熱風爐爐頂溫度發(fā)生變化，最終影響送風溫度，因此燃燒控制是熱風爐最難的控制系統(tǒng)之一。它的控制品質的好壞將直接影響熱風爐的拱頂溫度及燃燒的熱效率。　
　 
      本系統(tǒng)的實現(xiàn)是采用以熱風爐爐頂溫度作為主環(huán)，以煤氣支管流量為副環(huán)，并將煤氣量與空氣量進行比值重控制，構成串級比值隨動控制系統(tǒng)。
　　 
       因為熱風爐工作是燃燒——送風——燃燒——送風的周期過程，所以燃燒是一個問斷過程.在熱風爐由送風轉為燃燒的初期，煤氣支管流量與實際值偏差很大，使煤氣的波動假大，故拱頂溫度調節(jié)單元的設定值是一個關鍵。既要使熱風爐在規(guī)定的時間達到設定的拱頂溫度，又要使主環(huán)的控制對副環(huán)的影響很小，始終保證最佳燃燒。　　

2 空氣預熱溫度控制　
　 
       為了達到送風溫度1200℃，理論上計算在高爐煤氣熱值為700大卡時，助燃空氣溫度需要達到550℃左右。助燃空氣預熱就是將助燃風機送出的助燃空氣分為兩路，一路經調節(jié)閥1進入蓄熱室，并由燃燒室出來，再進入混合室，溫度可達到1000℃左右；另一路經調節(jié)閥2進入混合室。但在生產過程中，煤氣熱值總在發(fā)生變化。通過煤氣熱值高則拱頂溫度就高理論推算煤氣熱值與熱風爐拱頂溫度的關系。　　

煤氣熱值高，則助燃空氣的溫度可以低一些，其間的函數(shù)關系如下：　　

Tk=4000-4.5θpH　
　
式中：　　　
　
Tk為助燃空氣預熱溫度；　　　　
θpH為煤氣熱值。　　 

     可通過上述的函數(shù)關系設定助燃空氣的預熱溫度，使混合后的助燃空氣維持在所需設定值，從而達到提高風溫的目的。
　　
3 助燃空氣總管壓力控制　
　 
     本系統(tǒng)為單參數(shù)反饋控制，由空氣總管壓力與設定值進行比較來控制風機前的吸風管上的百葉窗式調節(jié)閥的開度，從而確保了助燃空氣壓力的穩(wěn)定。　　

4 向高爐送熱風溫度控制　　 

     根據工藝采用的工作制的不同，風溫控制的方法也不同。在基本工作制時，靠混風閥混冷風來調節(jié)熱風總管風溫，當使用輔助工作制時，由于此時為兩燒兩送，故風溫控制依靠先仕妒送風與后行爐送風量的大小來進行控制以達到穩(wěn)定風溫的目的。
　　
5 煤氣壓力調節(jié)　
　
煤氣壓力穩(wěn)定是燃燒調節(jié)的條件，故采用單參數(shù)自動調節(jié)系統(tǒng)對煤氣壓力進行穩(wěn)定，穩(wěn)定壓力在5~6KPa。

系統(tǒng)的試驗與調試　　 

      在容積為2058m3這樣大型高爐中實現(xiàn)雙預熱系統(tǒng)難度很大，因此我們在制定方案中經過各方面的認真研究并在編制程序期間與外商共同協(xié)商確定控制系統(tǒng)方案。在試驗期間，我們首先對單參數(shù)調節(jié)系統(tǒng)進行PID參數(shù)的整定，穩(wěn)定在工藝要求的參數(shù)值上。然后我們對煤氣、空氣量的燃燒進行調整，將煤氣量調整到： 70000~80000m3/h，空氣量調整到：50000-60000 m3/h，使拱頂在燃燒期間倒寺最佳的溫升。廢氣溫度也維持在350℃以下，預熱的煤氣溫度在180℃左右，空氣預熱由50℃逐步上升至500℃，拱頂溫度也由1000℃上升至1200℃左右。

結論　　 

      熱風爐自1994年6月投產以來，計算機自動控制系統(tǒng)一直運行良好，特別是高溫調節(jié)閥運行平穩(wěn)而靈活，整個系統(tǒng)經受了長時間運行和惡劣環(huán)境的嚴格考驗。由于DCS與PLC的綜合應用，自動化控制系統(tǒng)實現(xiàn)了熱風爐的自動換爐。雙預熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運行又給生產帶來了直接的經濟效益。　
　 
      據實際生產統(tǒng)計，在900~1000℃的風溫范圍內，每提高100℃風溫，可降低焦比3.5%-4.5%，產量提高3.5%~4.5%；在1000~1100℃范圍內，每提高100℃風溫可降低焦比2.5%~3.5%，產量提高2.5%~3.5%。