CN101424484B - 稳定和提高钢铁冶炼中烧结环冷取风温度的控制方法和装置 - Google Patents

稳定和提高钢铁冶炼中烧结环冷取风温度的控制方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及钢铁行业中废气余热回收并用于发电的领域，特别涉及稳定和提高钢铁冶炼中烧结环冷取风温度的控制方法和装置。其特征在于通过增加和调整环冷机速度、冷却风量以及下料口横向下料均匀性的装置和工艺方法，达到实现冷却台车内料层上部的废气温度的相对稳定和适度提高，同时，在废气温度达到余热发电工艺技术要求的前提下，适当提高冷却台车下部鼓风风量来提高料层上部的废气流量，以此保证余热锅炉进风温度和流量的相对稳定和适度提高，促进余热锅炉蒸汽产量和发电系统发电量的稳定和提高。

Description

稳定和提高钢铁冶炼中烧结环冷取风温度的控制方法和装置
技术领域
本发明涉及钢铁行业中烧结矿冷却机的废气余热回收和利用，特别涉及烧结矿冷却机的废气余热回收并用于发电的领域。
背景技术
在现有烧结余热发电的工艺技术中，余热锅炉的热源主要来自烧结矿冷却机台车被冷却烧结矿温度在750℃～300℃的冷却区域的料层上部取出的废气余热。在烧结矿冷却的实际工作过程中，由于受到烧结矿流量、料层厚度、台车下部鼓风量、料层厚度的横向分布均匀性、烧结矿结粒粒径大小等多种因素的影响，料层上部的废气温度往往会经常性地大幅波动，同时，由冷却台车下部冷风漏风和冷却台车上部热风漏风的存在，废气流量也因此而相对减小和不稳定，以上因素的综合，严重影响了余热锅炉的蒸汽产量，进而也严重影响发电系统发电量的稳定。
发明内容
本发明的目的是：在保证烧结矿按烧结工艺技术要求得到有效冷却的前提下，通过取风的技术手段稳定和提高余热锅炉的进风温度和进风流量，促进余热锅炉蒸汽产量和余热发电系统发电功量的稳定和提高，同时，提高烧结矿冷却机废气余热资源的综合利用效率而设计的一种稳定和提高从烧结环冷取风温度的控制方法和装置。
本发明的原理是：当在环冷机废气余热不回收时，关闭余热锅炉废气入口阀门，打开环冷机烟罩上部的排气管阀门，废气通过排气管排出，当在环冷机废气余热回收时，打开余热锅炉废气入口阀门，关闭环冷机烟罩上部的排气管阀门，废气通过余热锅炉进行换热后在外排，为解决烧结工艺调整过程中经常性环冷机废气温度大幅波动而使得回收蒸汽量及品质跟随波动的难题，并提高和稳定余热回收效率。
本发明的技术方案是：1、稳定和提高钢铁冶炼中烧结环冷取风温度的控制方法，其特征在于：
A、在烧结机下料口后增加导料板，使落入冷却机台车内的横向料层厚度分布均匀；
B、在冷却机废气余热回收段的台车上部烟箱两端装设废气隔离装置，使台车料层上部的废气不外泻，尽可能多的回收高温废气；
C、在冷却机烧结矿高温区段烧结机下料口附近增加料层厚度测量装置，测量料层厚度，用以控制冷却机台车运行速度，使料层纵向厚度控制在一定范畴内，实现料层的冷却和余热回收；
D、在冷却机台车下部的鼓风冷却通道内增加风箱隔断阀和风箱密封隔断板，使冷却机高温段冷却鼓风机风量与对应风箱位置关系固定，提高局部风温的可控程度；
E、通过自动调整冷却机台车下部的鼓风机风量，确保料层冷却的情况下，实现过热器入口烟温稳定控制在450±50℃范围内，省煤器入口烟温控制在210℃±30℃范围内；
F、通过在冷却机末端的台车上部增加矿温测量装置，监测矿温，控制后部冷却机鼓风机的投切，当矿温较高或较低时，自动调节风门开度或顺序投切后部冷却鼓风机。
稳定和提高钢铁冶炼中烧结环冷取风温度的控制装置，它由烧结冷却机、鼓风机、蒸汽过热器、蒸汽蒸发器、省煤器、冷却机下部风箱，其特征在于：冷却机入口处设有导料板、设置冷却机台车内废气隔离装置安装于冷却机下料口和废气回收段末端，设置冷却机风箱隔断阀安装于冷却机台车下部的连接两个风箱之间的流通管道上，设置风箱密封隔断板安装在冷却机台车下部、余热取风的两端头和风箱隔断阀的上方，料厚测量装置、矿温测量装置，废气温度测量装置和风量调控装置、台车速度调控装置构成。所述的风量调控装置、台车速度调控装置是由计算机根据回收余热的废气温度调控，料层厚度测量装置控制冷却机台车速度，使冷却机台车内的料层厚度保持在一定范围内，经对冷却机下部鼓风机对应的风箱两头接口处通过风箱隔断阀和风箱密封隔断板后，再通过调节冷却机下部的鼓风机冷却风量，控制料层上部的废气温度构成。所述的冷却机出料口的矿温可控，通过冷却机出口段的矿温测量装置在线检测矿温，以确定冷却机台车下部的冷却鼓风机投切。
在烧结矿落料口处增加烧结矿导料板；在冷却机被冷却烧结矿温度在750℃～300℃的冷却区域所对应的上部废气烟箱的两端装设废气密封链板和烧结矿温度测量装置；在冷却机被冷却烧结矿温度在750℃～300℃的冷却区域所对应的下部冷却风风道内和冷却台车与风道间隙间装设冷风隔断阀和冷风密封板；在冷却机冷却台车上部烟箱上烧结矿落料口附近装设料层厚度测量；在冷却台车上装设台车速度自动调节装置；在相应鼓风机上装设风量自动调节装置。
1)、在烧结矿冷却机落料口处增加布料导料板，使落入冷却机台车内的烧结矿横向布料均匀，避免原来圆丘状布料引起的因料层厚度横向分布不均匀而影响料层冷却或换热不均匀的现象；
2)、在冷却机被冷却烧结矿温度在750℃～300℃的冷却区域所对应冷却台车上部的废气烟箱的两端装设废气密封链板，减小冷却台车内料层上部废气的漏风量；
3)、在冷却机被冷却烧结矿温度在750℃～300℃的冷却区域所对应冷却台车上部的废气烟箱的两端增加矿温测量装置，实时监测烧结矿来矿温度和出矿温度，以便于后续烧结矿冷却效果和废气温度的调整；
4)、在冷却机被冷却烧结矿温度在750℃～300℃的冷却区域所对应冷却机台车下部的冷却风道内及台车与风道间隙间增加风箱隔断阀和冷风密封隔板，使冷风鼓风机、冷却风箱、余热锅炉取风之间建立一定的对应关系，避免冷却风在此风道和间隙间的串风，以便于后续烧结矿冷却效果和废气温度的调整；
5)、在烧结矿冷却机冷却台车上部废气烟箱的落料口附近增加料层厚度的测量装置，在实时测量料层厚度的基础上，结合烧结矿来矿和出矿温度，通过调整冷却机冷却台车的运行速度，使料层厚度控制在相关工艺技术要求的范围内，在保证烧结矿冷却效果的同时促进余热锅炉取风温度的稳定和提高；    
6)、在相应的鼓风机上装设风量自动调节装置，在余热锅炉取风口处装设废气温度测量装置，在实时测量废气温度的基础上，结合烧结矿来矿温度和出矿温度，通过调整鼓风机工作风量对应调整相应冷却风风量，在保证烧结矿冷却效果的同时促进余热锅炉取风温度的稳定和提高；
1、通过冷却机台车料层厚度控制模型对实际测量的料层厚度与设定的料层厚度进行PID调节器闭环运算控制冷却机台车速度，实现冷却机料层厚度的闭环控制。
2、通过冷却机台车上部过热器入口废气温度控制模型对省煤器入口废气温度根据余热锅炉计算要求设定，当省煤器入口测量废气温度低于设定值时，煤器入口气温PID调节器输出为0，1#风机风门开度仅由落料口废气温度PID调节器控制，即风门仅调节落料口废气温度；当省煤器入口测量废气温度高于设定值时，省煤器入口废气温度PID调节器开始输出，此输出与过热器入口废气温度PID调节器的输出叠加后控制1#风机风门，即，当后级废气温度过高时，即使前级废气温度没有到设定值，也必须增加风门开度，确保生产工况的正常运行。
3、通过冷却机台车上部省煤器入口废气温度控制模型对烧结矿出口矿温冷气机冷却工艺要求设定，当烧结矿出口矿温低于设定值时，矿温PID调节器输出为0，2#风机风门开度仅由煤器入口废气温度PID调节器控制，即风门仅调节煤器入口废气温度；当烧结矿出口矿温高于设定值时，矿温PID调节器开始输出，此输出与煤器入口废气温度PID调节器的输出叠加后控制2#风机风门，即，当后级矿温过高时，即使前级废气温度没有到设定值，也必须增加风门开度，确保生产工况的正常运行。
4、通过冷却机末端冷却鼓风机风量的控制模型对由于烧结矿粒状不均匀，冷却工况复杂，使得出口矿温波动较大，由于温度的惯性较大，调节滞后时间较长，为不使风机的风门频繁动作，风门开度的控制信号一旦因矿温改变被重新设定后，其开度的设定保持时间要求大于10min。
一种稳定和提高从烧结环冷取风温度的控制方法和装置，它由烧结冷却机、鼓风机、导料板、废气隔离装置，风箱隔断阀、风箱密封隔断板、料厚测量装置、矿温测量装置，废气温度测量装置、蒸汽过热器、蒸汽蒸发器、省煤器、冷却机下部风箱等组成，其特征在于在冷却机红料下料口1处配置一台导料板2，控制冷却机台车27内布料均匀；在冷却机台车上部烟箱25烧结矿入口处安装废气隔离装置14和余热回收末端安装废气隔离装置24；在冷却机台车上部烟箱25的除尘器引风管15后安装台车料位测量装置16；在冷却机台车上部烟箱25的蒸汽过热器17入口安装废气温度测量装置18；在冷却机台车上部烟箱25的省煤器22入口安装废气温度测量装置21；在冷却机台车下部的风箱连通管道(5)上分别安装风箱隔断阀7、9、11；在冷却机台车下与余热取风的两端头和风箱隔断阀7、9、11的上方增加风箱密封隔断板28；在冷却机出料口附近台车27上部安装矿温测量装置26。通过对1#鼓风机3的风量控制装置4进行冷却风量控制，实现蒸汽过热器17的入口废气温度调节；通过对2#鼓风机8的冷却风量控制，实现省煤器22的入口废气温度调节；通过对冷却机台车27运行速度控制进行冷却机台车内料层厚度调节；通过矿温测量装置26对冷却机下部3#鼓风机10和4#鼓风机12进行投切控制。
本发明的优点在于：保证烧结矿冷却机出矿温度达到烧结工艺技术要求的前提下，通过烧结矿冷却机冷却台车内料层横向布料均匀性的调整，料层纵向厚度的自动调节，冷却台车下部鼓风量的自动调节，实现冷却台车内料层上部的废气温度的相对稳定和适度提高，同时，在废气温度达到余热发电工艺技术要求的前提下，适当提高冷却台车下部鼓风风量来提高料层上部的废气流量，以此保证余热锅炉进风温度和流量的相对稳定和适度提高，促进余热锅炉蒸汽产量和发电系统发电量的稳定和提高。
附图说明
图1为为本发明工艺流程及装置示意图。
图2为为本发明冷却机台车料层厚度控制模型。
图3为为本发明冷却机台车上部过热器入口废气温度控制模型。
图4为为本发明冷却机台车上部省煤器入口废气温度控制模型。
图5为为本发明冷却机末端冷却鼓风机风量的控制模型。
图中：1为烧结冷却机烧结矿入口，2为烧结矿导料板，3为冷却机1#鼓风机，4为鼓风机风量调节装置，5为风箱连通管，6为风箱，7为1#风箱隔断阀，8为冷却机2#鼓风机，9为2#风箱隔断阀，10为冷却机3#鼓风机，11为3#风箱隔断阀，12为冷却机4#鼓风机，13为冷却机出料口，14为冷却机烧结矿入口处废气隔离装置，15为除尘器引风管，16为冷却机台车料位测量装置，17为蒸汽过热器，18为蒸汽过热器入口废气温度测量装置，19为蒸汽蒸发器，20为冷却机1#烟囱，21为省煤器入口废气温度测量装置，22为省煤器，23为冷却机2#烟囱，24为冷却机余热回收末端废气隔离装置，25为冷却机台车上部风箱，26为冷却机矿温测量装置，27为冷却机台车，28为风箱密封隔断板。
具体实施例
下面通过实施例对本发明做进一步描述，但不限于实施例。
以云南玉溪新兴钢铁股份有限公司90m2烧结冷却机废气余热回收发电装置为例。
烧结冷却机技术参数：
1、烧结机：90m2
2、冷却机：125m2
3、冷却机冷却风机：20.6万m3/h，共4台，电机功率355kW
4、冷却机入料口矿温：平均750℃
5冷却机11#风箱上部矿温：调控在200℃以下
6、冷却机出料口矿温：调控在150℃以下
7、冷却机台车内料层厚度调控在1100±100mm
8、蒸汽过热器入口废气温度调控在450±50℃
9、省煤器入口废气温度调控在210±30℃    
主要工艺设备配置：
1)、冷却机烧结矿导料板一套，型号规格：DLB-800-1(非标)；
2)、废气隔离装置两套，型号规格：GYB2400/1800-1；
3)、风箱隔断阀三台，型号规格：DN1200-1；
3)、风箱密封隔断板三块，型号规格：GDB2500-1；
4)、气温测量装置两套，型号规格：WZP-4300；
5)、矿温测量装置一套，型号规格：IRTP300LS；
6)、料位测量装置一套，型号规格：PS66.XXIFLVDMXL；
工艺方案和装置的配置如下：
在冷却机红料下料口1处配置一台导料板2，控制冷却机台车27内布料均匀；在冷却机台车上部烟箱25烧结矿入口处安装烟箱隔板14和余热回收末端安装废气隔离装置24；在冷却机台车上部烟箱25的除尘器引风管15后安装台车料位测量装置16；在冷却机台车上部烟箱25的蒸汽过热器17入口安装废气温度测量装置18；在冷却机台车上部烟箱25的省煤器22入口安装废气温度测量装置21；在冷却机台车下部的风箱连通管道5上分别安装风箱隔断阀7、9、11；在冷却机台车下与余热取风的高温端头和风箱隔断阀7、9、11的上方增加风箱密封隔断板28；在冷却机出料口附近台车27上部安装矿温测量装置26。通过对1#鼓风机3的风量控制装置4进行冷却风量控制，实现蒸汽过热(17的入口废气温度调节；通过对2#鼓风8的冷却风量控制，实现省煤器22的入口废气温度调节；通过对冷却机台车27运行速度控制进行冷却机台车内料层厚度调节；通过矿温测量装置26对冷却机下部3#鼓风机10和4#鼓风机12进行投切控制。

Claims (4)

1.稳定和提高钢铁冶炼中烧结环冷取风温度的控制方法，其特征在于：
A、在烧结机下料口后增加导料板，使落入冷却机台车内的料层厚度横向分布均匀；
B、在冷却机废气余热回收段的台车上部烟箱两端装设废气隔离装置，使台车料层上部的废气不外泻，尽可能多的回收高温废气；
C、在冷却机烧结矿高温区段的烧结机下料口附近增加料层厚度测量装置，测量料层厚度，用以控制冷却机台车运行速度，使料层纵向速度控制在一定范围内，实现料层的冷却和余热回收；
D、在冷却机台车下部的鼓风冷却风箱通道内增加风箱隔断阀和风箱密封隔断板，防止两台风机对应的风箱之间相互串风，使冷却机高温段冷却鼓风机风量与对应位置风箱的出风量关系固定，提高被调节风机对应的换热风温的可控程度；
在冷却机台车下部的连接两个风箱之间的流通管道上安装所述的风箱隔断阀；且在冷却机台车下部，所述的风箱密封隔断板安装在余热取风的两端头以及所述的风箱隔断阀的上方；
E、通过自动调整冷却机台车下部的鼓风机风量，在确保料层冷却的情况下，实现过热器入口烟温稳定控制在450±50℃范围内，省煤器入口烟温控制在210℃±30℃范围内；
F、通过在冷却机末端的台车上部增加矿温测量装置，监测矿温，控制后部冷却机鼓风机的投切，当矿温较高或较低时，自动调节风门开度或顺序投切后部冷却鼓风机。
2.一种用于实现如权利要求1所述控制方法的稳定和提高钢铁冶炼中烧结环冷取风温度的控制装置，它包括烧结冷却机、鼓风机、蒸汽过热器、蒸汽蒸发器、省煤器、冷却机下部风箱，其特征在于：在冷却机入口处还设有导料板；在冷却机台车上部烟箱内的冷却机下料口和废气回收段末端分别设置废气隔离装置；在冷却机台车下部的连接两个风箱之间的流通管道上安装风箱隔断阀；且在冷却机台车下部，风箱密封隔断板安装在余热取风的两端头以及所述的风箱隔断阀的上方；所述烧结环冷取风温度的控制装置还设置有料厚测量装置、矿温测量装置，废气温度测量装置和风量调控装置、台车速度调控装置。
3.根据权利要求2所述的稳定和提高钢铁冶炼中烧结环冷取风温度的控制装置，其特征在于：所述的风量调控装置、台车速度调控装置由计算机根据回收余热的废气温度进行调控，料层厚度测量装置控制冷却机台车速度，使冷却机台车内的料层厚度保持在一定范围内，经对冷却机下部鼓风机对应的风箱两头接口处通过风箱隔断阀关断和风箱密封隔断板密封后，再通过调节冷却机下部的各鼓风机冷却风量，控制料层上部的废气温度构成。
4.根据权利要求2所述的稳定和提高钢铁冶炼中烧结环冷取风温度的控制装置，其特征在于，冷却机出料口的矿温可控，通过冷却机出口段的矿温测量装置在线检测矿温，以确定冷却机台车下部的冷却鼓风机投切。
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