CN106987667B - 高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法 - Google Patents
高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法,所述高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法包括:步骤A:根据高炉压差启动自动降顶压程序,自动降低高炉顶压;所述自动降顶压程序中,所述高炉顶压的设定公式为:当P<高炉压差≤Q,而且热风压力>R,所述高炉顶压按照热风压力的K倍进行设定;P、Q、R和K为大于0的数,P和Q的单位为kPa,R的单位为MPa;当高炉压差≤P,自动将高炉顶压设定为T,T为大于0的数,T的单位为kPa;当热风压力≤R,自动将高炉顶压设定为T;其中,P>30,Q<150,R<460,K<0.7,T<40。本发明解决了高炉鼓风机跳闸时造成高炉灌渣的问题。
Description
技术领域
本发明涉及高炉生产领域,具体涉及高炉防灌渣方法,尤其是一种高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法。
背景技术
在高炉鼓风机出现异常时,如值班工长未能及时发现,在高顶压的作用下,极易造成高炉灌渣。一旦灌渣,严重降低高炉铁水产量,大大增加炼铁生产成本。目前防止高炉灌渣的主要措施是增加拨风系统,即在风机跳闸时,从另外一台正常运转的风机进行拨风。但是,如拨风系统失灵,或无拨风系统的高炉一旦出现风机跳闸,灌渣事故仍难以避免;同时,即使有拨风系统,如风机跳闸时未及时降顶压,同样存在风口灌渣的可能。
综上所述,现有技术中存在以下问题:高炉鼓风机跳闸时造成高炉灌渣。
发明内容
本发明提供一种高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法,以解决高炉鼓风机跳闸时造成高炉灌渣的问题。
为此,本发明提出一种高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法,所述高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法包括:
步骤A:根据高炉压差启动自动降顶压程序,自动降低高炉顶压;
所述自动降顶压程序中,所述高炉顶压的设定公式为:
当P<高炉压差≤Q,而且热风压力>R,所述高炉顶压按照热风压力的K倍进行设定;P、Q、R和K为大于0的数,P和Q的单位为kPa,R的单位为MPa;
当高炉压差≤P,自动将高炉顶压设定为T,T为大于0的数,T的单位为kPa;
当热风压力≤R,自动将高炉顶压设定为T;
其中,P>30,Q<150,R<460,K<0.7,T<40。
进一步地,P取值为50。
进一步地,Q取值为100。
进一步地,R取值为0.15。
进一步地,T取值为30。
进一步地,所述高炉顶压的具体设定公式为:
当50kPa<高炉压差≤100kPa,而且热风压力>0.15MPa,所述高炉顶压按照热风压力的0.5倍进行设定;
当高炉压差≤50kPa,自动将高炉顶压设定为30kPa;
当热风压力≤0.15MPa,自动将高炉顶压设定为30kPa。
进一步地,通过高炉煤气余压透平发电装置的静叶和旁通阀降低高炉顶压。
进一步地,采用多点检测方法检测不同位置的高炉顶压和热风压力,即高炉顶压检测仪表安装2台;热风压力检测仪表安装2台,所述高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法还包括:
步骤B:在执行自动降顶压程序之前,判断仪表检测是否正常,当仪表检测正常时,自动降顶压程序有效;当仪表检测异常时,自动降顶压程序失效。
进一步地,满足下列情况之一,则为仪表检测异常,自动降顶压程序失效;
当高炉顶压<0或者高炉顶压>260kPa,或者两个高炉顶压的压力检测值差值>50kPa,则判断顶压检测失真;
当热风压力<0或者热风压力>460kPa,或者两个热风压力的检测值差值>50kPa,则判断为热风压力检测失真。
进一步地,当热风压力≤0.15MPa,关闭高炉的富氧阀。
发明人发现:当高炉鼓风机跳闸时,供给高炉的热风压力迅速下降,而高炉顶压并不自动跟随下降,从而造成高炉压差(计算公式:高炉压差=热风压力-炉顶压力)迅速减小,当压差不足以支撑炉内原燃料的重量时,就容易灌渣。本发明通过以高炉压差作为触发判断条件,由TRT的静叶和旁通阀逐步降低高炉顶压,实现高炉自动快速安全降顶压。这样,拨风系统失灵,或无拨风系统,本发明也能避免出现因风机跳闸而导致的高炉灌渣。
以某高炉为例(炉缸半径R为6米),通过受力分析:
W=ΔP·S
其中W是炉内原燃料重量,单位kg;
ΔP是压差,ΔP=热风压力-炉顶压力,单位Pa;
S是炉缸面积,S=πR2,单位m2。
当高炉压差达到一定值,可有效支撑炉内原燃料重量,防止塌料灌渣。
经过计算,压差约在P(单位为kPa)时能够实现受力平衡。
当P<高炉压差≤Q,而且热风压力>R,所述高炉顶压按照热风压力的K倍进行设定;P、Q、R和K为大于0的数,P和Q的单位为kPa,R的单位为MPa;
当高炉压差≤P,自动将高炉顶压设定为T,T为大于0的数,T的单位为kPa;
当热风压力≤R,自动将高炉顶压设定为T;
其中,P>30,Q<150,R<460,K<0.7,T<40。
本发明将安全降顶压控制方法进行分段化设计,根据高炉压差的不同情况,采取不同的降顶压措施或者设定高炉顶压公式,在高炉压差较大,风机还提供一定压力的时候,“高炉顶压设定”按照热风压力的K倍进行设定,采用随着风压的降低逐步降低顶压设定值,使炉内料面逐步下降;在高炉压差较小,风机不能提供压力的时候,采用迅速降压的方式,将“高炉顶压设定”设定为预定的数值,以防止炉内料面下降过快。另外,当热风压力风机不能提供预定压力时,采用迅速降压的方式,将“高炉顶压设定”设定为预定的数值,迅速降压。
本发明促进了高炉的安全、稳定生产,缩短了故障后的恢复时间。
附图说明
图1为本发明的控制设备连接结构示意图;
图2为本发明的高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法的控制流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明。
1、控制原理
发明人发现:当高炉鼓风机跳闸时,供给高炉的热风压力迅速下降,但高炉顶压并不自动跟随下降,而是通过人工改变顶压设定值降低顶压,如值班人员未能及时发现异常,没有进行降顶压操作,即会造成高炉压差(计算公式:高炉压差=热风压力-炉顶压力)迅速减小,当压差不足以支撑炉内原燃料的重量时,就容易灌渣。本发明通过以高炉压差作为触发判断条件,由TRT的静叶和旁通阀逐步降低高炉顶压,实现高炉自动快速安全降顶压。
以2000m3高炉为例(炉缸半径R为6米),通过受力分析:
W=ΔP·S
其中W是炉内原燃料重量,单位kg;
ΔP是压差,ΔP=热风压力-炉顶压力,单位Pa;
S是炉缸面积,S=πR2,单位m2。
当高炉压差(ΔP)(简称压差)达到一定值,可有效支撑炉内原燃料重量,防止塌料灌渣。
经过计算,压差约在30kPa时能够实现受力平衡。
为了保证一定的控制裕度(考虑到TRT对高炉的顶压控制波动值。TRT长时间运行后,因静叶磨损等原因,TRT对顶压的控制效果会逐步向差,控制较好的顶压波动在±3kPa,控制较差的有±15kPa;30kPa已是临界安全裕度,需把波动值考虑进来,因此,实际控制时,以高炉压差为50kPa为参照值),自动降顶压程序设计原理如下:
(1)当50kPa<高炉压差≤100kPa,而且风压>0.15MPa【风机跳闸时会出现这种情况,但是风机在正常工作时,一样会有这种情况发生。以往高炉顶压的设定值是由工长人工设定的,降顶压过慢(顶压设定值改变过慢),易会灌渣或悬料等异常炉况;降顶压过快(顶压设定值改变过快),对TRT设备也容易造成损害。如果顶压设定值不及时改变,TRT静叶和旁通就有可能会朝相反方向动作,顶压<顶压设定值,静叶和旁通是要关闭的,这样反而会造成高炉憋压灌渣】,“顶压设定”(即高炉顶压)按照热风压力(简称风压)的0.5倍进行设定,随着风压的降低逐步降低顶压设定值,由TRT的静叶和旁通阀逐步降低高炉顶压,使炉内料面逐步下降。按照这种合理的降顶压速度,既可以防止出现异常炉况,又可以保护设备。
(2)当高炉压差≤50kPa,此时为正在紧急降顶压过程中,处理异常情况过程中。自动将“顶压设定”设定为30kPa,通过TRT的静叶和旁通阀进行迅速泄压,防止炉内料面下降过快。
(3)当风压≤0.15MPa,“顶压设定”自动设定为30kPa,通过TRT的静叶和旁通阀迅速降顶压至30kPa;同时自动关闭高炉的富氧阀,防止煤气倒灌、遇到氧气、在密闭管道内易发生爆炸。
2、实现方法
(1)在高炉DCS控制系统设计“自动降顶压”控制程序,例如,在高炉监测电脑上增加“顶压自控”按钮,当按钮投入后,一旦高炉实时压差满足高炉自动降顶压程序条件,则根据控制原理进行自动降顶压。
(2)为了提高检测仪表的稳定性,在原各有一个热风压力、炉顶压力检测点的基础上,各增加了一台,采用多点检测方法,即高炉顶压检测仪表安装2台;热风压力检测仪表安装2台;设计仪表正常检测范围判断程序,只有全部4台压力变送器检测值正常,程序方可执行,从而减少了程序误动作现象。
(3)仪表正常范围判断程序设计:
炉顶压力正常范围一般在0-220kPa,保留一定的控制裕度,当顶压<0,或者顶压>260kPa,或者两个炉顶压力检测值差值>50kPa,则判断顶压(炉顶压力)检测失真;
热风压力正常范围一般在0-400kPa,保留一定的控制裕度,当热风压力<0,或者热风压力>460kPa,或者两个热风压力检测值差值>50kPa,则判断为热风压力检测失真。
当出现仪表检测值失真,包括:顶压(炉顶压力)检测失真或者热风压力检测失真,在控制画面会弹出故障报警,自动降顶压程序无效,直至仪表故障消失。
(4)自动降顶压程序设计:
当“顶压自控”按钮投入,且各仪表检测信号在正常范围,则自动降顶压程序投用。一旦出现压差≤100kPa,则按照控制原理进行自动降顶压。如出现仪表检测信号异常,则自动降顶压程序失效,在监控画面出现声光报警,待仪表故障排除完毕并处理正常,程序方可继续投用。
(5)自动停富氧程序设计:
当热风压力≤0.15MPa,富氧阀自动关闭。
实施例1:申请人厂区内的6#高炉(1500m3)风机跳闸,通过自动降顶压程序,自动改变顶压设定,用时3分22秒将顶压从190kPa降至30kPa,降顶压的速度比风压下降速度快得多,有效避免了高炉灌渣,防止事故扩大化。
实施例2:6#高炉风机跳闸,通过自动降顶压程序,用时1分51秒将顶压从200kPa降至20kPa,有效避免了高炉灌渣,防止事故扩大化。
本发明中,降顶压的速度比风压下降速度快得多,就是通过设定的自动控制程序,自动改变顶压设定,使顶压下降的速度要快于风压下降的速度;
顶压和风压都下降了,而且控制合理,即相当于高炉休风操作一样,不会对高炉生产有影响;
本发明改变上部压力,就是在异常情况下,能够及时帮助高炉自动降低顶压,防止因下部风压过低时引起高炉风口灌渣。下部风压过低时会增加大量的休风时间,同时还会造成风口设备损坏,人工成本增加等不利结果。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式,并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合,任何本领域的技术人员,在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改,均应属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法,其特征在于,所述高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法包括:
步骤A:根据高炉压差启动自动降顶压程序,自动降低高炉顶压;
所述自动降顶压程序中,所述高炉顶压的设定公式为:
当P<高炉压差≤Q,而且热风压力>R,所述高炉顶压按照热风压力的K倍进行设定;P、Q、R和K为大于0的数,P和Q的单位为kPa,R的单位为MPa;
当高炉压差≤P,自动将高炉顶压设定为T,T为大于0的数,T的单位为kPa;
当热风压力≤R,自动将高炉顶压设定为T;
其中,高炉压差=热风压力-炉顶压力;P>30,Q<150,R<460,K<0.7,T<40。
2.如权利要求1所述的高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法,其特征在于,P取值为50。
3.如权利要求1所述的高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法,其特征在于,Q取值为100。
4.如权利要求1所述的高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法,其特征在于,R取值为0.15。
5.如权利要求1所述的高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法,其特征在于,T取值为30。
6.如权利要求1所述的高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法,其特征在于,所述高炉顶压的具体设定公式为:
当50kPa<高炉压差≤100kPa,而且热风压力>0.15MPa,所述高炉顶压按照热风压力的0.5倍进行设定;
当高炉压差≤50kPa,自动将高炉顶压设定为30kPa;
当热风压力≤0.15MPa,自动将高炉顶压设定为30kPa;
高炉压差=热风压力-炉顶压力。
7.如权利要求1所述的高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法,其特征在于,通过高炉煤气余压透平发电装置的静叶和旁通阀降低高炉顶压。
8.如权利要求1所述的高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法,其特征在于,采用多点检测方法检测不同位置的高炉顶压和热风压力,即高炉顶压检测仪表安装2台;热风压力检测仪表安装2台,所述高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法还包括:
步骤B:在执行自动降顶压程序之前,判断仪表检测是否正常,当仪表检测正常时,自动降顶压程序有效;当仪表检测异常时,自动降顶压程序失效。
9.如权利要求8所述的高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法,其特征在于,满足下列情况之一,则为仪表检测异常,自动降顶压程序失效;
当高炉顶压<0或者高炉顶压>260kPa,或者两个高炉顶压的压力检测值差值>50kPa,则判断顶压检测失真;
当热风压力<0或者热风压力>460kPa,或者两个热风压力的检测值差值>50kPa,则判断为热风压力检测失真。
10.如权利要求7所述的高炉防灌渣自动安全降顶压控制方法,其特征在于,当热风压力≤0.15MPa,关闭高炉的富氧阀。
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