CN102363827B - 一种电弧炉与余热回收装置协调生产的方法 - Google Patents

一种电弧炉与余热回收装置协调生产的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电弧炉炼钢流程的能量回收利用领域，涉及一种电弧炉与余热回收装置协调生产的方法及设备系统，该系统包括用于对烟道中气体成分分析的气体分析仪，用于数据传输和控制操作实施的PLC和用于数据运算和数据存储的服务器，该方法通过对电弧炉烟气的在线连续测量，计算预测进入余热回收系统的烟气温度，系统按照控制烟气温度在600~800℃内的要求，采用控制策略，动态调节电弧炉供氧流量、烟道混风流量和除尘抽风风量，将电弧炉炼钢生产与余热回收系统联系起来，实现了余热回收系统的安全高效运行，本发明的有益效果是，提高余热回收系统的工作效率5%，减少系统工作故障10%，同时降低电弧炉氧气消耗5%。

Description

一种电弧炉与余热回收装置协调生产的方法
技术领域
本发明属于电弧炉炼钢流程的能量回收利用领域，涉及一种电弧炉与余热回收装置协调生产的方法及系统。 
背景技术
钢铁冶金是一种高能量消耗的工业，电弧炉是短流程炼钢工艺的核心设备，其能量消耗占全流程能量消耗的大部分。近年来，很多企业采用了烟气余热回收技术，将电弧炉烟气中的能量回收用以生产高温蒸汽，从而降低了炼钢流程的能量消耗。 
现有企业中，余热回收利用完全以电弧炉炼钢生产为基准，生产过程中常常出现烟气温度过高（高于余热回收系统安全运行温度，800℃）或过低(低于余热系统高效运行温度，600℃)的状况。烟气温度过高时，传统工艺只能通过混入冷空气的方式降低烟气温度，虽然保证了设备安全生产，但是影响了富余热量的回收，降低了能量回收比例，是另外一种形式的能量浪费。烟气温度过低时，余热回收系统工作效率不高，系统回收能量不足。 
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种对电弧炉炉气进行连续在线监测，并以烟气分析检测数据为基础，计算预测燃烧后的烟气温度，动态控制电弧炉供氧流量、烟道混风流量和除尘抽风流量，以控制进入余热回收系统的烟气温度保持在合理范围内，使余热回收系统高效运行的电弧炉与余热回收装置协调生产的方法及系统。 
本发明的技术方案是：一种电弧炉与余热回收装置协调生产的方法，具体包括以下步骤： 
步骤1. 气体分析仪由电弧炉第四孔烟道处水冷探头抽取烟气，经过冷却除尘后对气体成分进行分析，并将分析后的数据上传给服务器；
步骤2. 所述服务器根据炉气中的CO气体和H2气体与富余O2气体二次燃烧生成CO2和H2O，二次燃烧反应的放热量全部用于加热烟气和炉气二次燃烧放热量和烟气热容量数据，计算预测烟气的瞬时温度，将烟气的瞬时温度与的余热系统安全工作温度和高效运行温度作比较，以控制进入余热回收系统的烟气温度在600~800℃范围内为原则，根据以下控制策略通过所述PLC对电弧炉供氧系统、烟道混风系统和除尘抽风系统调整，具体控制策略为：
1）当预测烟气的瞬时温度高于余热回收系统安全运行温度800℃时，所述服务器开启烟气降温操作，具体操作如下：
首先检测除尘抽风流量是否达到系统上限，如果除尘抽风流量未达到系统上限，则提高除尘抽风流量1000~2000Nm3/h，否则检测电弧炉供氧流量是否低于电弧炉正常生产下限，如果电弧炉供氧流量未低于电弧炉正常生产下限，则降低电弧炉供氧流量10~50Nm3/h，否则检测除尘抽风流量是否达到系统上限，如果除尘抽风流量未达到系统上限，则加大烟道混风流量100~500Nm3/h；
2）当烟气温度低于余热系统高效运行温度600℃时，所述服务器烟气升温操作，具体操作如下：
首先检测烟道混风流量是否低于系统下限，如果烟道混风流量未低于系统下限，则减少烟道混风量100~500Nm3/h，否则检测电弧炉供氧流量是否达到电弧炉正常生产上限，如果电弧炉供氧流量未达到电弧炉正常生产上限，则调高电弧炉供氧流量10~50Nm3/h，否则检测除尘抽风流量是否低于系统下限，如果除尘抽风流量未低于系统下限，则降低除尘抽风流量1000~2000Nm3/h；
3）温度正常状况下，服务器没有调节动作；
步骤3. 根据策略调整后，间隔5~100秒返回步骤1继续分析气体成分，预测烟气的瞬时温度，进行下一轮调整。
本发明的另一目的是提供上述电弧炉与余热回收装置协调生产的方法的系统，该系统包括用于对烟道中气体成分分析的气体分析仪，用于数据传输和控制操作实施的PLC和用于数据运算和数据存储的服务器。 
本发明的有益效果是：本发明投入使用后，可保证进入余热回收系统烟气温度稳定保持在600~800℃之间，既保证了余热回收系统运行安全又提高了余热回收系统的工作效率，实现了电弧炉冶炼操作与余热回收系统的协调运行。本发明可提高余热回收系统的工作效率5%，减少系统工作故障10%，同时降低电弧炉氧气5%。 
附图说明： 
图1为本发明电弧炉与余热回收装置协调生产的方法的控制测量逻辑结构框图。
图2为本发明电弧炉与余热回收装置协调生产的方法的设备系统结构框图。 
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。 
实施例1： 
该发明在某钢厂100tUHP电弧炉炼钢系统应用。该厂有一座100吨UHP电炉，采用第四孔烟道接余热回收装置，回收烟气余热生产蒸汽，烟气冷却后进入除尘系统，净化后气体由烟囱排放。
在第四孔外烟道安装水冷取样器，通过输气管道与气体分析仪相连。气体分析仪、电弧炉供氧系统、余热回收系统和除尘抽风系统通过PLC连接， 
烟气经过冷却除尘进入气体分析仪，分析其中的CO，CO2，O2 和H2，按照燃烧反应放热量，计算预测烟气的温度，服务器根据采集预测的烟气的瞬时温度与的余热系统安全工作温度和高效运行温度作比较，以控制进入余热回收系统的烟气温度在600~800℃范围内为原则，根据以下控制策略通过所述PLC对电弧炉供氧系统、烟道混风系统和除尘抽风系统调整，控制策略为：烟气温度高于余热回收系统安全运行温度800℃时，系统开启烟气降温操作，首先检测除尘抽风流量是否达到系统上限，如果除尘抽风流量未达到系统上限时，那么提高除尘抽风流量1000Nm3/h，完成调节，否则检测电弧炉供氧流量是否低于电弧炉正常生产下限，如果电弧炉供氧流量未低于电弧炉正常生产下限时，那么降低电弧炉供氧流量10Nm3/h，完成调节，否则检测除尘抽风流量是否达到系统上限，如果除尘抽风流量未达到系统上限，那么加大烟道混风流量100Nm3/h，完成调节；
5秒后返回继续分析气体成分，预测烟气的瞬时温度，进行下一轮调整。
使用本发明后，余热回收系统内烟气温度保持在600~800℃范围内，余热回收系统的工作效率5%，减少系统工作故障10%，同时降低电弧炉氧气5%。 
在第四孔外烟道安装水冷取样器，通过输气管道与气体分析仪相连。气体分析仪、电弧炉供氧系统、余热回收系统和除尘抽风系统通过PLC连接，所有数据汇总进入服务器。 
烟气经过冷却除尘进入气体分析仪，分析其中的CO，CO2，O2 和H2，按照燃烧反应放热量，计算预测烟气的温度，服务器根据采集预测的烟气的瞬时温度与的余热系统安全工作温度和高效运行温度作比较，以控制进入余热回收系统的烟气温度在600~800℃范围内为原则，根据以下控制策略通过所述PLC对电弧炉供氧系统、烟道混风系统和除尘抽风系统调整，控制策略为：烟气温度低于余热系统高效运行温度600℃时，系统开启烟气升温操作，首先检测烟道混风流量是否低于系统下限，如果烟道混风流量未低于系统下限，减少烟道混风量100Nm3/h，完成调节，否则检测电弧炉供氧流量是否达到电弧炉正常生产上限，如果电弧炉供氧流量未达到电弧炉正常生产上限，那么调高电弧炉供氧流量50Nm3/h，完成调节，否则检测除尘抽风流量是否低于系统下限，如果除尘抽风流量未低于系统下限，那么降低除尘抽风流量1000Nm3/h，完成调节；温度正常状况下，系统没有调节动作，完成调节； 
100秒后返回继续分析气体成分，预测烟气的瞬时温度，进行下一轮调整。
使用本发明后，余热回收系统内烟气温度保持在600~800℃范围内，余热回收系统的工作效率5%，减少系统工作故障10%，同时降低电弧炉氧气5%。 

Claims (1)

1. 一种电弧炉与余热回收装置协调生产的方法， 其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1. 气体分析仪由电弧炉第四孔烟道处水冷探头抽取烟气，经过冷却除尘后对气体成分进行分析，并将分析后的数据上传给服务器；
步骤2. 服务器根据炉气中的CO气体和H2气体与富余O2气体二次燃烧生成CO2和H2O，二次燃烧反应的放热量全部用于加热烟气和炉气，利用二次燃烧放热量和烟气热容量数据，计算预测烟气的瞬时温度，将烟气的瞬时温度与余热系统安全工作温度和高效运行温度作比较，以控制进入余热回收系统的烟气温度在600~800℃范围内为原则，根据以下控制策略通过PLC对电弧炉供氧系统、烟道混风系统和除尘抽风系统调整，具体控制策略为
1）当预测烟气的瞬时温度高于余热回收系统安全运行温度时，服务器开启烟气降温操作，具体操作如下：
首先检测除尘抽风流量是否达到系统上限，如果除尘抽风流量未达到系统上限，则提高除尘抽风流量1000~2000Nm3/h，否则检测电弧炉供氧流量是否低于电弧炉正常生产下限，如果电弧炉供氧流量未低于电弧炉正常生产下限，则降低电弧炉供氧流量10~50Nm3/h，否则检测除尘抽风流量是否达到系统上限，如果除尘抽风流量未达到系统上限，则加大烟道混风流量100~500Nm3/h；
2）当烟气温度低于余热系统高效运行温度时，所述服务器烟气升温操作，具体操作如下：
首先检测烟道混风流量是否低于系统下限，如果烟道混风流量未低于系统下限，则减少烟道混风流量100~500Nm3/h，否则检测电弧炉供氧流量是否达到电弧炉正常生产上限，如果电弧炉供氧流量未达到电弧炉正常生产上限，则调高电弧炉供氧流量10~50Nm3/h，否则检测除尘抽风流量是否低于系统下限，如果除尘抽风流量未低于系统下限，则降低除尘抽风流量1000~2000Nm3/h；
3）温度正常状况下，服务器没有调节动作；
步骤3. 根据策略调整后，间隔5~100秒返回步骤1继续分析气体成分，进行下一轮调整；用于电弧炉与余热回收装置协调生产方法的系统包括用于对烟道中气体成分分析的气体分析仪，用于数据传输和控制操作实施的PLC和用于数据运算和数据存储的服务器。
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余热锅炉技术在电炉第四孔除尘系统中应用;李军等;《辽宁科技学院学报》;20110331;第13卷(第1期);第9-11页 *
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