本发明是热风炉入炉冷风量可调,有并联及单炉送风阶段的交叉并联送风温度控制方法,属于高炉热风炉控制领域。 为了提高热风炉送风温度、节约能源,对热风炉进行交叉并联送风温度控制,其控制方法与本发明在技术实质上比较接近的有两种。
第一种方法是JP58067812号专利所提到的,即所谓成对热风炉并联送风控制,它没有单炉送风阶段控制。其操作过程是:一座高炉设有四座热风炉,在通常操作中、两座热风炉在进行送风,另两座热风炉在进行燃烧。
在这种情况下,就一座热风炉而言,它的前半期送风与其先行炉(先送风的热风炉)的后半期送风相并联,它的后半期送风与其后行炉(后送风的热风炉)的前半期送风相并联。总是成对的热风炉在进行交叉并联送风。
对高炉的送风温度的调整是通过冷风蝶阀(安装在热风炉入炉冷风支管上)调整先行炉和后行炉的各自风量,使达到一定的送风温度。因此,混风蝶形阀除了在更换热风炉时温度调正有困难时进行温度控制外几乎处于全闭状态,通常很少操作它。即并联送风时是不需混入冷风的。
上述方法,对四座热风炉中的每座热风炉而言,其送风期与燃烧期相等。这种成对的热风炉并联送风的方法,如若用到三座热风炉上来,则每座热风炉的燃烧期只等于送风期的一半。由于燃烧期短,热风炉蓄热室格子砖蓄热少,则送风温度低、达不到提高热风温度地目的。
第二种方法是SU981372号专利所述的方法。它是在一座配有四座热风炉的5000M3的高炉上实施的。在热风炉入炉冷风支管上没有安装冷风蝶阀,入炉冷风量是不能进行调节的,是用冷风阀、热风阀的开、闭来操作的。其操作过程是:当一座热风炉送风时,在所送出的热风温度为t1时,并入另一座温度较高的热风炉来实现两座热风炉的并联送风;当两座热风炉并联送风时,它们所送出的热风温度为t2时,退出其中的一座较冷的热风炉的送风。
该方法中规定:当t1<t2时,应将以后周期中的热风炉并联送风操作时间延长为送风总时间的0.02~0.5,直至t1=t2,而当t1>t2时,热风炉并联操作时间应缩短,其缩短幅度同上。t1-t2每差10℃,热风炉送风并联操作时间的波动范围为送风期总时间的0.05~0.1,若每差10℃的变化值小于0.05,进入最佳制度的时间要延长,如变化值大于0.1,则可能要多次进行再调节。
t1,t2都是混冷风之前的温度。从该专利说明书及其附图3可见:每座热风炉的送风期中的温度变化有三个波动。第一个波动是在参与同另一座送风温度更冷的热风炉并联送风后出现的;第二个波动是在本炉单炉送风时出现的;第三个波动是在同另一座送风温度更热的热风炉并联送风后出现的。其波动值约为50℃左右。每座热风炉的送风期中都需由混风蝶阀向热风总管内混入冷风,把热风炉所送出的热风温度降下来以使热风温度稳定之后,才能送给高炉使用。这不利于有效利用能源,是不经济的。这种方法,若用到三座热风炉上,其结果也相同。
本发明的目的之一是提供一种对三座及三座以上的热风炉实行交叉并联送风温度控制的新方法,以提高送给高炉的热风温度并使之稳定,从而降低炼铁焦比、节约能源。
在热风炉由燃烧转变为送风时,采用由冷风切断阀上设有的冷风小门来完成冷风均压。在冷风均压过程中,冷风总管内的冷风将有一部分冷风进入正在均压的热风炉内,于是送给高炉的风量将有所减少,风压将有波动,必须把这个波动值控制在高炉所允许的范围内,以利于高炉的正常运行。因此,本发明采用通过自动检测出热风总管内的风压变化来控制均压用的冷风小门的开动,以控制风压波动值。
当采用本发明所提的送风方法时,必须对实施该方法所使用的微型机控制系统或继电器控制系统采取保护措施,为此,本发明对上述控制系统中的重要部件的设备元件的运行设计了一个保护系统以确保安全生产。
本发明的特征是:调节热风炉入炉冷风量;对每座热风炉的操作,设置并联送风和单炉送风阶段。通过改变两座并联送风的热风炉各自的入炉冷风量来稳定和提高送给高炉的热风温度。在并联送风阶段,混风蝶阀是关闭的、不向热风总管内混入冷风,只在单炉送风阶段才适量混入冷风。在热风炉换炉进行冷风均压时、能自动检测出热风总管内的风压变化,以控制均压用的冷风小门的开动。对冷风流量调节阀的控制、备有保护措施以利生产安全。
本发明是按如下方式实施的:
对配有三座及三座以上热风炉的高炉,把每座热风炉的送风期分为三个阶段:前期送风、中期送风和后期送风。每座热风炉的前期送风与其先行炉(先送风的热风炉)的后期送风相并联;它的后期送风与其后行炉(后送风的热风炉)的前期送风相并联;中期送风为本炉单炉送风期。通过调节两座并联送风的热风炉的各自的冷风流量调节阀的渐开、渐闭动作来完成交叉并联送风的温度控制,在并联送风阶段,混风蝶阀是关闭的,不向热风总管内混入冷风;只在单炉送风阶段,其入炉冷风流量调节阀保持全开,并打开混风蝶阀以混入适量冷风。就每一座热风炉而言,在前期送风阶段,当它的送风温度为T′值(T′=高炉所需的热风温度设定值T+20~40℃)时,则关闭其先行炉的冷风流量调节阀,退出先行炉的送风,这时,前期送风阶段结束,中期送风阶段开始;当该座热风炉的送风温度为高炉所需的热风温度设定值T时则并入其后行炉送风,此时中期送风阶段结束,后期送风阶段开始;当后行炉送风温度为T′时,退出该座热风炉送风,该座热风炉后期送风结束;至此,该座热风炉整个送风过程结束。
下面结合附图,以配有三座热风炉的高炉为例,详细描述采用上述送风方法时各座热风炉的冷风流量调节阀动作程序。
图1是配有三座热风炉的高炉,采用本发明方法的三个冷风流量调节阀动作程序图。
图中:
HS:热风炉编号,1HS、2HS、3HS分别表示1#、2#、3#热风炉;
a:阀门渐开;
b:阀门保持全开;
c:阀门渐关;
d:阀门强行关闭;
e:单炉送风阶段;
T′:退出先行炉时,后行炉的送风温度值,
T′=T+20~40℃;
T:调用后行炉时,先行炉的送风温度值,T=高炉所需热风温度设定值。
参照图1,各座热风炉的冷风流量调节阀动作程序如下:
当1#热风炉送风温度为T时,打开2#热风炉的冷风流量调节阀使它为渐开状态,并入送风,开始其前期送风阶段,此时1#热风炉的冷风流量调节阀保持全开,当2#热风炉的冷风流量调节阀由渐开达到全开时,1#热风炉的冷风流量调节阀渐闭,当2#热风炉的送风温度为T′值时,立即关闭先行炉(1#热风炉)的冷风流量调节阀,使其退出送风,这时2#热风炉的前期送风阶段结束,中期送风阶段开始;在中期送风阶段,2#热风炉的冷风流量调节阀一直保持全开状态,并打开混风蝶阀混入冷风,当2#热风炉的送风温度为T值时,后行炉(3#热风炉)的冷风流量调节阀打开为渐开状态,并入送风,此时混风蝶阀必须关闭,2#热风炉的中期送风阶段到此结束,开始后期送风阶段;在后期送风阶段,2#热风炉的冷风流量调节阀仍为全开状态,一旦3#热风炉的冷风流量调节阀由渐开变为全开时,2#热风炉的冷风流量调节阀渐闭,当3#热风炉的送风温度为T′值时,则立即关闭2#热风炉的冷风流量调节阀使其退出送风,从而结束2#热风炉的后期送风,而3#热风炉进入其中期送风阶段,到此,2#热风炉的整个送风期全部结束。3#热风炉的冷风流量调节阀重复上述动作程序,然后1#热风炉在3#热风炉之后也重复上述过程,3座热风炉依次进行循环向高炉送风。
上述送风过程,可按1→2→3→1号的热风炉顺序循环,也可按3→2→1→3号的热风炉顺序循环。对配有三座以上热风炉的高炉,其每座热风炉的冷风流量调节阀动作程序与三座热风炉的完成相同,只是增加了热风炉的座数,对于四座热风炉,可按1→2→3→4→1或4→3→2→1→4的顺序循环送风,其余类推。
上述的冷风流量调节阀动作程序图中的a,C段是温度调节过程,是用一套温度调节系统,经自动切换分别按顺序地控制各个安装在每座热风炉入炉冷风支管上的冷风流量调节阀,使其正转、反转或停止在一定开度上。用正反转的动作来改变其开度,从而改变入炉冷风量。
b段是由恒流器(或微型机)输出的定值控制信号,使执行器将冷风流量调节阀保持全开的过程。
d段是关闭风流量调节阀的动作过程。是在后行炉送风温度为T′值时出现的。
e段是单炉送风阶段,是由温度调节系统实现的混风蝶阀自动调节过程。
当每座热风炉由燃烧转变为送风时,本发明通过自动检测出热风总管内的风压变化来控制冷风均压用的冷风小门的开动,以控制风压波动值,其过程如下:
图4是热风差压自动检测示意图。
图中:(21)是高炉,(12)是热风炉,(13)是混风室,(19)是阻尼器。
先测量出冷风均压开始时热风总管内的压力值P1,送给保持器(15)保存起来,再检测出均压进行过程中热风总管内的压力值P2,将此两个压力值经压力变送器(14)转变为电信号,同时送给减法器(16)进行运算,得出差压值△P=P1-P2,再通过比率给定器(17)对差压值换算后送给单针指示仪(18)进行差压显示,并将差压仪的上、下限接点接入冷风小门的控制系统中,当差压值达到下限时,冷风小门开动或连续开动,直到差压值达到上限时,冷风小门就停止开动、保持原位;待差压值回复到下限时,又继续开动冷风小门继续进行均压,反复循环,使冷风小门由渐开状达到全开状态时,冷风切断阀便一次性动作达到全开,均压过程结束,热风炉自动投入送风。这就使热风炉的均压、送风过程自动化了,上述动作可通过微型机或继电器系统来实现。
对配有三座及三座以上热风炉采用如前所述的交叉并联送风方法时,可使用微型机系统或者继电器系统来实施冷风流量调节阀动作程序,本发明对这两个控制系统中重要部件的设备元件的运行设计了保护系统,其方法为:
当控制设备元件发生故障时,保护系统应使应当处于全开状态的冷风流量调节阀保持全开状态,并禁止其反转关闭。这样,各个冷风流量调节阀的运行得到保护,从而保证高炉所需风量不会发生变化以保证安全生产。
以下结合附图以三座热风炉为例对此保护方法的实施加以说明:
图3是三座热风炉控制系统的保护系统框图。
从图1所示的冷风流量调节阀动作程序中可以看出,三个冷风流量调节阀在任何时候总有一个伐应处于全开状态,其余的两个伐则已离开全开状态。由伐位指示仪发出相应的全开位置接点信号以接通相应的继电器,在故障状态出现时,继电器线圈失电,其常闭接点均闭合,于是在串接入一个保护用的继电器的线圈上使其得电。由这些仪表接点和继电器组成一个继电器的控制系统②,当保护继电器得电时,其常开接点使备用恒流源①的输出回路接通,于是输出电流定值信号使相应的执行器的控制回路③、④和⑤得电,使执行器⑥、⑦和⑧正向转动以推动相应的冷风流量调节阀⑨、⑩和(11)到全开位置。同时,保护继电器此时其常闭接点断开、这个接点接入执行器反转的控制回路中,从而断开执行器的反转回路,禁止阀门反转关闭,从而确保在事故状态下,当时应当全开的冷风流量调节阀处于全开状态。
本发明的交叉并联送风方法与已有的第一种方法比较,其优点在于:它适用于三座热风炉(也适用于四座热风炉)的交叉并联送风控制,使热风炉延长送风期、炉内所蓄的热能,可以充分地挖掘出来。
该方法与已有的第二种方法比较,其优点是:可以调节并联送风的两座热风炉的入炉冷风流量的分配,从而也就改变了两座热风炉各自所送出的热风量的分配,使送往高炉的热风温度得到提高和稳定。图2表示采用本发明时热风温度(指混风伐前)。图中t1是单炉送风阶段温度变化,t2是并联送风阶段温度变化,t是一座热风炉的送风期。从图2的温度变化曲线可以看出送风温度波动小。由于并联送风阶段风温稳定,无波动,因此不需混入冷风,只在单炉送风阶段,由于风温有一个波动才混入适量冷风,这就有效地利用了能源。
在操作过程中,退出先行炉时的温度信号T′是一个单参数,不受别的参数的影响,从而提高了测量精确度。
另外由于采取热风差压控制使换炉自动化,对系统的运行有保护措施,使生产安全。
本发明在一座容积为1513M3的配有三座热风炉的高炉上实施,在送风温度为1100℃时,可提高风温20~50℃,每年可节约焦碳2800吨。