热风炉模拟热负荷联动试车方法

技术领域

本发明涉及热风炉，尤其涉及一种热风炉热负荷联动试车方法。

背景技术

当今我国大型、特大型高炉都是采用了电气、仪表、计算机“三电一体化”自动控制。具有世界先进水平的“三电DCS系统”应用软件均由国内工程技术人员自行设计和调试，自动控制系统联动试车一般由施工单位组织、协调，设计、制造、和业主四方共同完成。

但是，即便三电自动控制系统联动试车成功，但是如果直接点火依然存在失败可能，一旦失败需要重新调试，浪费时间和耽误工期。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的缺陷，提供一种热风炉模拟热负荷联动试车方法。本发明有助于热风炉点火一次成功，保证工期。

    为了解决上述技术问题，本发明一种热风炉模拟热负荷联动试车方法，

所述参与模拟热负荷联动的热风炉的检测和控制系统包括：热风炉助燃风机出口压力控制系统，热风炉燃烧控制系统，热风炉送风及温、湿度控制系统，热风炉烟气余热回收系统，热风炉温度监视系统;

参与模拟热负荷联动的自动化仪表控制系统调试内容包括：高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气支管流量、总管流量、压力;助燃风机空气支管、总管流量、压力;废气含氧量分析仪、送风湿度计、调湿蒸汽流量计；调湿蒸汽压力控制仪；拱顶温度、炉体及炉皮温度检测仪；

先安装一段临时管道，引入热风炉助燃风机产生的助燃空气AIR作为介质代替高炉煤气BFG和焦炉煤气COG；合理控制助燃风机的出口压力，使管网各介质建立正常生产时的压力和流量，为热风炉模拟燃烧建立条件；

热风炉模拟联动时将一座热风炉的AT阀、AB阀、CB阀、CC阀、CT阀、BB阀、BC阀、BT阀全部打开，使助燃空气AIR管道、焦炉煤气COG管道、高炉煤气BFG管道通过上述阀门连通，然后按助燃风机起动要求起动助燃风机，使已连通的各管道内流入空气并产生气体压力和流量，因此高炉煤气、焦炉煤气就可由助燃空气来模拟，从而进行热风炉燃烧控制的模拟调试。上述管道内的压力和流量可通过调整主管或支管的调节器PID参数进行控制。热风炉燃烧的介质是高炉煤气和焦炉煤气，需调整的控制参数是助燃空气、高炉煤气、焦炉煤气的流量比率及空燃比；

热风炉燃烧控制系统模拟热负荷联动试车：

热风炉的主要工艺过程包括：燃烧、送风、休风、闷炉四种控制；其中燃烧过程控制包括：

废气温度控制：使用毫伏信号发生器人工模拟改变废气温度及调节器输入信号PV值，使之与设定值SV产生偏差，通过测试、调整调节器PID参数，使输出值MV值的输出动态曲线达到最佳，使煤气流量得到最佳控制；

高炉煤气BFG流量控制：根据上位计算机推算的高炉煤气BFG流量调节器设定值或由DCS直接设定的高炉煤气BFG流量调节器的设定值，这两个设定值通过画面由操作人员作手动切换，进行操作输出，其输出与废气温度调节器的输出相比较，并通过低值选择器和低值限幅器作用后，作为最终高炉煤气BFG流量调节器的设定值；

焦炉煤气COG流量控制：在燃烧控制过程中高炉煤气BFG流量确定后，按照高炉煤气BFG流量与焦炉煤气COG流量的比率来确定焦炉煤气COG流量的设定值；

在燃烧初期和中期，拱顶温度调节器的输出值接近于零，因此焦炉COG流量调节器以高炉煤气BFG流量值作为设定值，此时为变设定值调整的焦炉煤气COG流量控制；人工设置拱顶温度进入设定范围后，拱顶温度调节器的输出显著增大，使焦炉煤气COG流量调节器的设定值逐渐减小，从而降低焦炉煤气COG流量，实行以拱顶温度为目标来控制焦炉煤气COG流量，以保证拱顶温度不至过热；

助燃空气AIR流量控制：助燃空气AIR流量主要是由焦炉煤气COG的流量和高炉煤气BFG的流量来控制，因此要分别按照各自的比率系数算出焦炉煤气和高炉煤气流量，两者之和即为所需助燃空气的流量；上述比率系数可由上位计算机或DCS系统设定；在模拟状态下对助燃空气调节器PID参数进行整定，检查助燃空气调节阀开闭状态是否正确。

热风炉模拟热负荷联动试车方案是国内首创的高炉自动控制系统模拟联动新方法，热风炉模拟热负荷联动试车的成功使用，使许多投产后才能调试的系统动态参数，在模拟热联动中就能完成，缩短了调试时间，为高炉顺利投产打下了基础。本发明在热风炉“三电”系统无负荷试车的前提下，进行热风炉模拟热负荷联动试运转。本发明能有效缩短调试工期，确保热风炉点火一次成功。

具体实施方式

    以宝钢南京梅山钢厂高炉热风炉为例：

高炉系统配置了四座热风炉，两台助燃风机。热风炉系统属于外燃式热风炉（燃烧室、蓄热室），并配置有分离型热管换热器，同时预热助燃空气和煤气。 

热风炉基本设计参数

送风量(含富氧)max     7900m3/min

送风温度(围管处)max   1310℃(送风量<7200 m3/min)

送风压力              0.43MPa

拱顶温度max          1450℃

冷风温度max          180℃

助燃空气预热温度     125℃

高炉煤气预热温度     138℃

燃料   BFG（高炉煤气）+COG（焦炉煤气）；

参与模拟热负荷联动的热风炉的检测和控制系统主要有：热风炉助燃风机出口压力控制系统，热风炉燃烧控制系统，热风炉送风及温、湿度控制系统，热风炉烟气余热回收系统，热风炉温度监视系统等。

参与模拟热负荷联动的自动化仪表控制系统调试内容如下：高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气支管流量、总管流量、压力;助燃风机（空气）支管、总管流量、压力;废气含氧量分析仪、送风湿度计、调湿蒸汽流量计；调湿蒸汽压力控制仪；拱顶温度、炉体及炉皮温度检测等仪表设备。

实施方案：

一、热风炉模拟热负荷联动试车的工艺流程：

热风炉模拟热负荷联动是通过制作、安装一段临时管道，引入热风炉助燃风机产生的助燃空气（AIR）作为介质代替高炉煤气BFG和焦炉煤气COG。合理控制助燃风机的出口压力，使管网各介质建立正常生产时的压力和流量，为热风炉模拟燃烧建立条件。

高炉系统配置了四座热风炉。热风炉模拟热负荷联动主要是对热风炉燃烧控制进行模拟。四座热风炉依此按1号炉、3号炉、2号炉、4号炉进行送风、燃烧和换炉，每座热风炉参加燃烧控制的设备主要包括：助燃空气燃烧阀—AB阀、助燃空气调节阀—AT阀、焦炉煤气燃烧阀—CB阀、焦炉煤气切断阀—CC阀、焦炉煤气调节阀—CT阀、混合煤气燃烧阀—BT阀，两台助燃风机。

热风炉模拟联动时将一座热风炉的AT阀、AB阀、CB阀、CC阀、CT阀、BB阀、BC阀、BT阀全部打开，使AIR（助燃空气）管道、COG（焦炉煤气）管道、BFG（高炉煤气）管道通过上述阀门连通，然后按助燃风机起动要求起动助燃风机，使已连通的各管道内流入空气并产生气体压力和流量，因此高炉煤气、焦炉煤气就可由助燃空气来模拟，从而进行热风炉燃烧控制的模拟调试。上述管道内的压力和流量可通过调整主管或支管的调节器PID参数进行控制。热风炉燃烧的介质是高炉煤气和焦炉煤气，需调整的控制参数是助燃空气、高炉煤气、焦炉煤气的流量比率及空燃比。

二、热风炉燃烧控制系统模拟热负荷联动试车：

热风炉的主要工艺过程包括：燃烧、送风、休风、闷炉等四种控制，其中燃烧控制最为复杂，涉及的设备也最多，以下是热风炉燃烧系统中几个主要控制系统的模拟试车方法及其重要参数的调试：

    废气温度控制：使用毫伏信号发生器人工模拟改变废气温度及调节器输入信号PV值，使之与设定值SV产生偏差，通过测试、调整调节器PID参数，使输出值MV值的输出动态曲线达到最佳，使煤气流量得到最佳控制。

    高炉煤气BFG流量控制：根据上位计算机推算的高炉煤气BFG流量调节器设定值或由DCS直接设定的高炉煤气BFG流量调节器的设定值，这两个设定值通过画面由操作人员作手动切换，进行操作输出，其输出与废气温度调节器的输出相比较，并通过低值选择器和低值限幅器作用后，作为最终高炉煤气BFG流量调节器的设定值。由于气体流量受气体温度、压力的影响其密度的变化较大，因此高炉煤气BFG流量要进行温度、压力的补正，在试车过程中对其补正系数和方法进行科学论证。

    焦炉煤气COG流量控制：在燃烧控制过程中高炉煤气BFG流量确定后，按照高炉煤气BFG流量与焦炉煤气COG流量的比率来确定焦炉煤气COG流量的设定值。

    在燃烧初期和中期，拱顶温度调节器的输出值接近于零，因此焦炉COG流量调节器以高炉煤气BFG流量值作为设定值，此时为变设定值调整的焦炉煤气COG流量控制。人工设置拱顶温度进入设定范围后，拱顶温度调节器的输出显著增大，使焦炉煤气COG流量调节器的设定值逐渐减小，从而降低焦炉煤气COG流量，实行以拱顶温度为目标来控制焦炉煤气COG流量，以保证拱顶温度不至过热。同样，焦炉煤气COG的流量也要对温度、压力进行补正测试。

助燃空气AIR流量控制：助燃空气AIR流量主要是由焦炉煤气COG的流量和高炉煤气BFG的流量来控制，因此要分别按照各自的比率系数算出焦炉煤气和高炉煤气流量，两者之和即为所需助燃空气的流量。上述比率系数可由上位计算机或DCS系统设定。在模拟状态下对助燃空气调节器PID参数进行整定，检查助燃空气调节阀开闭状态是否正确。同样助燃空气AIR流量也要进行温度、压力补正测试。