CN115537486B

CN115537486B - 一种热风炉燃烧控制方法

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Publication number: CN115537486B
Application number: CN202211122958.9A
Authority: CN
Inventors: 陈冠军; 张锦炳; 郑敬先; 王卫星; 王金花; 丁旭
Original assignee: Shougang Group Co Ltd
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2022-09-15
Filing date: 2022-09-15
Publication date: 2023-09-15
Anticipated expiration: 2042-09-15
Also published as: CN115537486A

Abstract

本发明公开了一种热风炉燃烧控制方法，用于控制第一热风炉和第二热风炉的燃烧，所述第一热风炉和第二热风炉均用于为高炉提供热风，第一热风炉和第二热风炉均有可切换的燃烧蓄热工况和送风工况，第一热风炉和所述第二热风炉的在同一时间的工况不同，所述控制方法包括：获得高炉煤气中的一氧化碳的浓度C1、第一热风炉的燃烧烟气中的一氧化碳的浓度C2和残氧浓度C3；根据C1、C2和C3，确定进入第一热风炉的高炉煤气和助燃气的流量调节比例；对进入第一热风炉的高炉煤气和助燃气的流量进行确定调节比例的调整，以控制第一热风炉燃烧。本发明通过控制高炉煤气和助燃气的流量，以匹配波动的高炉煤气，以控制第一热风炉内的空燃比，提高了燃烧热效率。

Description

一种热风炉燃烧控制方法

技术领域

本发明属于热风炉燃烧技术领域，具体涉及一种热风炉燃烧控制方法。

背景技术

热风炉的原理是利用燃料燃烧产热量，并将热量保存至蓄热体，蓄热体再将空气加热至高温形成高温热风，以供高炉冶炼。根据热风炉的结构可以分为外燃式、内燃式和顶燃式等多种形式。目前热风炉在利用高炉煤气燃烧过程中燃烧热效率低，亟需一种提高燃烧热效率的方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种热风炉燃烧控制方法，可以匹配波动的高炉煤气，提高燃烧热效率。

本发明的技术方案为：

本发明提供了一种热风炉燃烧控制方法，用于控制第一热风炉和第二热风炉的燃烧，所述第一热风炉和所述第二热风炉均用于为高炉提供热风，所述第一热风炉和所述第二热风炉均有可切换的燃烧蓄热工况和送风工况，所述第一热风炉和所述第二热风炉的在同一时间的工况不同，所述控制方法包括：

获得高炉煤气中的一氧化碳的浓度C1、第一热风炉的燃烧烟气中的一氧化碳的浓度C2和残氧浓度C3；

根据所述C1、所述C2和所述C3，确定进入第一热风炉的高炉煤气和助燃气的流量调节比例；

对进入第一热风炉的高炉煤气和助燃气的流量进行所述确定调节比例的调整，以控制第一热风炉燃烧。

进一步地，所述C1大于25％时，进入第一热风炉的高炉煤气的流量下调1-5％，所述C1小于25％时，进入第一热风炉的高炉煤气的流量上调1-5％。

进一步地，所述C2大于20mg/m³时，进入第一热风炉的助燃气的流量上调比例为a～b，其中a的取值为(C2-20)/5，b的取值为(C2-20)×2/3。

进一步地，所述C3大于3％时，进入第一热风炉的助燃气的流量下调c～d，其中c的取值为(C3-3)/0.5，d的取值为2×(C3-3)/0.3％。

进一步地，所述控制方法还包括：

获得第二热风炉提供的热风的温度T1；

根据所述热风的温度T1，确定第一热风炉的高炉煤气温度T2和助燃气的温度T3；

调整第一热风炉的高炉煤气至所述T2，或调整第一热风炉的助燃气的温度至所述T3。

进一步地，所述热风的温度T1大于1200℃，第一热风炉的高炉煤气温度T2调高e-f℃，其中，e的取值为10+(T1-1200)/10，f的取值为20+(T1-1200)/5。。

进一步地，所述热风的温度T1大于1200℃，第一热风炉的助燃煤气温度T3调高g-h℃，其中，g的取值为20+(T1-1200)/10，h的取值为50+(T1-1200)/5。

进一步地，所述第一热风炉燃烧过程中，空燃比为0.6-0.8。

进一步地，所述第一热风炉的拱顶温度为1280-1400℃。

进一步地，所述高炉煤气中的一氧化碳的浓度为15-35％。

本发明的有益效果至少包括：

本发明所提供的一种热风炉燃烧控制方法，用于控制第一热风炉和第二热风炉的燃烧，所述第一热风炉和所述第二热风炉均用于为高炉提供热风，所述第一热风炉和所述第二热风炉均有可切换的燃烧蓄热工况和送风工况，所述第一热风炉和所述第二热风炉的在同一时间的工况不同，所述控制方法包括：获得高炉煤气中的一氧化碳的浓度C1、第一热风炉的燃烧烟气中的一氧化碳的浓度C2和残氧浓度C3；根据所述C1、所述C2和所述C3，确定进入第一热风炉的高炉煤气和助燃气的流量调节比例；对进入第一热风炉的高炉煤气和助燃气的流量进行所述确定调节比例的调整，以控制第一热风炉燃烧。本发明通过控制高炉煤气和助燃气的流量，以匹配波动的高炉煤气，以控制第一热风炉内的空燃比，提高了燃烧热效率。

附图说明

图1为本实施例的一种热风炉燃烧系统的结构示意图。

图2为本实施例的一种热风炉燃烧控制方法的工艺步骤图。

附图标记说明：

1-煤气柜；2-第一热风炉；3-第二热风炉；4-高炉；5-混风炉；6-烟囱。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

请参阅图1，高炉生产过程中，由于原料和工况波动，造成高炉4副产品高炉煤气的成分波动，也就是一氧化碳的浓度时高时低，从而使得热值波动；再加上其热风炉风温风量波动，造成热风炉烧炉不好控制，从而造成燃料消耗过高，风温不能满足冶炼要求，为实现热风炉经济烧炉。热风炉设有两个，分别为第一热风炉2和第二热风炉3，第一热风炉2和第二热风炉3的高炉煤气入口均与煤气柜1连通，以实现分别向第一热风炉2和第二热风炉3供应燃烧原料；第一热风炉2和第二热风炉3的助燃气入口分别与混风炉5连通，混风炉5会将加热后的空气作为助燃气送入第一热风炉2和第二热风炉3内，使得助燃气与高炉煤气混合燃烧，产生热量，并将热量传递至各自炉体的蓄热体，燃烧产生的尾气分别从各自的烟气出口排出；第一热风炉2和第二热风炉3还分别设有用于冷空气进入的冷气入口以及用于排出热风的热风出口，第一热风炉2和第二热风炉3的冷气入口分别与外界空气连通，第一热风炉2和第二热风炉3的热风出口分别与高炉4连通。在实际运行过程中第一热风炉2和第二热风炉3均有两个工况，分别为可切换地燃烧蓄热工况和送风工况，并且第一热风炉2和第二热风炉3在同一时间内的公开不同，也就是说：第一热风炉2处于燃烧蓄热工况时，第一热风炉2的高炉煤气入口、助燃气入口以及烟气出口均打开，第一热风炉2的冷却入口和热风出口关闭，不送风；而此时第二热风炉3处于送风工况，第二热风炉3的高炉煤气入口、助燃气入口和烟气出口均关闭，且蓄热体内蓄有热量，第二热风炉3的冷风入口和热风出口打开，蓄热体将冷风入口进入的冷气加热后由热风出口送至高炉4；当第二热风炉3切换为燃烧蓄热工况时，第一热风炉2切换至送风工况，二者配合实现连续向高炉4提供热风。

在热风炉燃烧送风过程中研究发现高炉煤气中CO、烟气中残氧和CO浓度对热风炉燃烧热效率影响很大，同时发现高炉煤气的温度和助燃气的温度对热风的风温有很大幅度影响。

本申请实施例提供了一种热风炉燃烧控制方法，将燃烧和送风过程一体化，实现了热风风温的稳定控制，提高了燃料的燃烧热效率。

请结合参阅图2，本申请实施例提供了一种热风炉燃烧控制方法，用于控制第一热风炉2和第二热风炉3的燃烧，所述控制方法包括：

S1，获得高炉煤气中的一氧化碳的浓度C1、第一热风炉2的燃烧烟气中的一氧化碳的浓度C2和残氧浓度C3；

高炉煤气受到高炉4原料和冶炼情况的影响，高炉煤气中的一氧化碳的浓度是变化的，且产生的高炉煤气的流量也是变化的，因此，进入至第一热风炉2内的高炉煤气的流量以及高炉煤气中的一氧化碳的浓度均是变化的；进入第一热风炉2内高炉煤气中的一氧化碳与氧气发生燃烧反应产生热量，由于高炉煤气的流量变化，且高炉煤气中的一氧化碳的浓度也发生了变化，燃烧反应所需要的助燃气体的量也需要随之变化，如果通入第一热风炉2内的助燃气体的量稳定不变，必然会影响热风炉内的燃烧热效率，因此需要根据高炉煤气中的一氧化碳的浓度来调整助燃空气的流量，以调整助燃空气中的氧气的浓度。第一热风炉2内的一氧化碳与氧气燃烧反应结束后会形成二氧化碳气体，如果氧气不足，或者说一氧化碳过量，则第一热风炉2的燃烧烟气中也会含有一氧化碳气体，因此，燃烧烟气中的一氧化碳气体的浓度可以反映出第一热风炉2内的燃烧热效率；同样的，第一热风炉2内的燃烧烟气中的残氧浓度也可以反映出第一热风炉2内的燃烧热效率，如果残氧浓度过高，表示助燃气过量，或者说高炉煤气中的一氧化碳不足，燃烧热效率低。

S2，根据所述C1、所述C2和所述C3，确定进入第一热风炉2的高炉煤气和助燃气的流量调节比例；

所述C1大于25％时，进入第一热风炉的高炉煤气的流量下调1-5％，所述C1小于25％时，进入第一热风炉的高炉煤气的流量上调1-5％。

根据高炉煤气中的一氧化碳的浓度C1和上述的关系式来计算进入第一热风炉2的高炉煤气的流量，当高炉煤气中的一氧化碳的浓度C1较高时，进入第一热风炉2的高炉煤气的流量控制低些；上述高炉煤气中的一氧化碳的浓度C1的单位可以是体积百分比或者体积分数，高炉煤气的流量V1可以是万m³/h。更具体地，高炉煤气的一氧化碳体积百分比范围为1～50％，高炉煤气的流量V1为9-11万m³/h，高炉煤气的一氧化碳体积百分比增大1～2％时，下调高炉煤气流量1～5％，反之，上调高炉煤气的流量1～5％。

在一些实施例中，所述C2大于20mg/m³时，进入第一热风炉的助燃气的流量上调比例为a～b，其中a的取值为(C2-20)/5，b的取值为(C2-20)*2/3。

第一热风炉2的燃烧烟气中的一氧化碳的浓度较高，表示高炉煤气中的一氧化碳过量，助燃气不足，因此需要增加第一热风炉2内通入的助燃气流量。此处一氧化碳的浓度单位可以为mg/m³，助燃气的流量单位可以为万m³/h。燃烧烟气中一氧化碳体积浓度一般为1～20mg/m³,助燃气的流量为6-8万m³/h，当燃烧烟气中一氧化碳体积浓度增加5～10mg/m³，增加助燃空气流量1～3％。

在一些实施例中，所述C3大于3％时，进入第一热风炉的助燃气的流量下调c～d，其中c的取值为(C3-3)/0.5，d的取值为2*(C3-3)/0.3％。

第一热风炉2的燃烧烟气中的残氧浓度越高，助燃气的流量应该相应的减小，以使得助燃气与高炉煤气中的一氧化碳匹配，空燃比控制范围为0.6～0.8。燃烧烟气中残氧的浓度单位可以为体积百分比或者体积分数，助燃气的流量单位可以为万m³/h。燃烧烟气中的残氧的百分比范围为1～3％，助燃气的流量为6-8万m³/h，燃烧烟气中残氧百分比每增加1～2％，相应减少助燃气流量1～2％。

S3，对进入第一热风炉2的高炉煤气和助燃气的流量为所述确定的流量进行所述确定调节比例的调整，以控制第一热风炉2燃烧。

在一些实施例中，所述控制方法还包括：

S11，获得第二热风炉3提供的热风的温度T1；

S12，根据所述热风的温度T1，确定第一热风炉2的高炉煤气温度T2和助燃气的温度T3；

第一热风炉2与第二热风炉3的燃烧蓄热工况交替切换，第一热风炉2与第二热风炉3的送风工况也是交替切换，第二热风炉3处于送风工况时，第一热风炉2处于燃烧蓄热工况，通过第二热风炉3提供的热风温度，对第一热风炉2提前调整。

在一些实施例中，所述热风的温度T1大于1200℃，第一热风炉的高炉煤气温度T2调高e-f℃，其中，e的取值为10+(T1-1200)/10，f的取值为20+(T1-1200)/5。。

在一些实施例中，所述热风的温度T1大于1200℃，第一热风炉的助燃煤气温度T3调高g-h℃，其中，g的取值为20+(T1-1200)/10，h的取值为50+(T1-1200)/5。具体地，第一热风炉2的拱顶温度控制为1280～1400℃，第二热风炉3的热风温度控制为1200～1250℃，进入第一热风炉2内的高炉煤气的温度为50-150℃，进入第一热风炉2内的助燃气的温度为20-400℃，如第二热风炉3的热风温度增加5～10℃，相应提高进入第一热风炉2内助燃空气的温度20～50℃或提高进入第一热风炉2内的高炉煤气的温度10～20℃；反之，则降低进入第一热风炉2内的助燃空气温度20～50℃或降低进入第一热风炉2内的高炉煤气温度10～20℃。

S13，调整第一热风炉2的高炉煤气至所述T2，或调整第一热风炉2的助燃气的温度至所述T3。

在一些实施例中，所述第一热风炉2燃烧过程中，空燃比为0.6-0.8。

在一些实施例中，所述第一热风炉2的拱顶温度为1280-1400℃。

在一些实施例中，所述高炉煤气中的一氧化碳的浓度为15-35％，燃烧烟气中的残氧的浓度范围为1-6％，燃烧烟气中的一氧化碳的浓度为1-50mg/m³。

为了实现上述的进入第一热风炉2内的高炉煤气和助燃气的温度，可以在第一热风炉2的高炉煤气入口管道以及助燃气管道上分别设置温度传感器；为了获得进入第一热风炉2内的高炉煤气的流量和助燃气的流量，可以在第一热风炉2的高炉煤气入口管道以及助燃气管道上分别设置流量计；为了获得第一热风炉2的燃烧烟气中的一氧化碳浓度和残氧浓度，可以在第一热风炉2的燃烧烟气的出口管道上设置一氧化碳浓度传感器和残氧浓度传感器；为了获得第二热风炉3的热风温度，可以在第二热风炉3的送风出口管道上设置温度传感器；此外，上述的第一热风炉2和第二热风炉3仅是为了区分而命名，在实际操作中，第二热风炉3也可能处于燃烧蓄热工况，第一热风炉2处于送风工况，二者互换，在此不作赘述。助燃气可以通过混风炉5来提供，另外，第一热风炉2燃烧蓄热工况产生的高温燃烧烟气可以用于加热高炉煤气，并送回至第一热风炉2的高炉煤气入口，换热后的燃烧烟气可以通过烟囱6排出。

下面将结合具体的实施例对本申请提供的方法作进一步地说明。

实施例1至实施例3

实施例1至实施例3提供了一种热风炉燃烧控制方法，该热风炉的容量为2650m³，该方法具体包括：

1、监控获悉进入第一热风炉2内的高炉煤气中的一氧化碳浓度C1、第一热风炉2的燃烧烟气中的一氧化碳的浓度C2和残氧浓度C3；获得第二热风炉3提供的热风的温度T1；

2、根据所述C1、所述C2和所述C3，确定进入第一热风炉2的高炉煤气和助燃气的流量；根据所述热风的温度T1，确定第一热风炉2的高炉煤气温度T2和助燃气的温度T3；

3、调整进入第一热风炉2的高炉煤气和助燃气的流量为所述确定的流量，以控制第一热风炉2燃烧。调整第一热风炉2的高炉煤气至所述T2，或调整第一热风炉2的助燃气的温度至所述T3。

步骤1和步骤2获取的参数以及调整前的控制如表1和表2所示。调整后的参数如表3和表4所示。

表1

表2

表3

表4

编号	助燃气流量/万m3/h	高炉煤气温度/℃	助燃气的温度/℃	热风的温度T1/℃
					实施例1	7.2	140	400	1200
实施例2	7.1	110	300	1220
					实施例3	7.0	70	200	1230

表5

由表5中的数据可知，采用本发明提供的方法，燃烧热效率为76.4-78.3％，燃烧热效率高。

本发明的基于一氧化碳控制的热风炉烧炉方法及装置，具有如下优点：

(1)控制过程系统化，自动化程度高。

将煤气空气冷风热风和烟气参数通过数据线经发送和接受，实现工控机控制调节，减少人工操作，大大提高热风炉烧炉水平。

低成本投入，实现热风炉高效经济烧炉。

应用现代网络无线传输技术，可以减少远程数据线连接，煤气和烟气仅增加部分参数监测装置，投资成本低廉，空煤气流量和温度等运行参数由监测数据反馈调节，可以实现高效经济烧炉。

(3)参数控制调节精度高，满足高炉4生产需要。

当煤气中一氧化碳，氧气一氧化碳和残氧波动，可以相应调节空煤气流量和空燃比，随着高炉4风温波动，相应调节空煤气预热温度，控制调节精度高，能满足高效生产使用。

(4)适用范围广泛，可快速推广应用。

本发明基于一氧化碳控制，可以适用于外燃式，内燃式和顶燃式热风炉，也可适用于热风炉不同风温要求，可以适用于新建和改造热风炉，适用范围广泛，可以进一步快速推广应用。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种热风炉燃烧控制方法，用于控制第一热风炉和第二热风炉的燃烧，所述第一热风炉和所述第二热风炉均用于为高炉提供热风，所述第一热风炉和所述第二热风炉均有可切换的燃烧蓄热工况和送风工况，所述第一热风炉和所述第二热风炉的在同一时间的工况不同，其特征在于，所述控制方法包括：

对进入第一热风炉的高炉煤气和助燃气的流量进行确定调节比例的调整，以控制第一热风炉燃烧；

所述控制方法还包括：

获得第二热风炉提供的热风的温度T1；

根据所述热风的温度T1，确定第一热风炉的高炉煤气温度T2和助燃气的温度T3；所述热风的温度T1大于1200℃，第一热风炉的高炉煤气温度T2调高e-f℃，其中，e的取值为10+(T1-1200)/10，f的取值为20+(T1-1200)/5；所述热风的温度T1大于1200℃，第一热风炉的助燃煤气温度T3调高g-h℃，其中，g的取值为20+(T1-1200)/10，h的取值为50+(T1-1200)/5；

2.根据权利要求1所述的热风炉燃烧控制方法，其特征在于，所述C1大于25％时，进入第一热风炉的高炉煤气的流量下调1-5％，所述C1小于25％时，进入第一热风炉的高炉煤气的流量上调1-5％。

3.根据权利要求1所述的热风炉燃烧控制方法，其特征在于，所述C2大于20mg/m³时，进入第一热风炉的助燃气的流量上调比例为a～b，其中a的取值为(C2-20)/5，b的取值为(C2-20)×2/3。

4.根据权利要求1所述的热风炉燃烧控制方法，其特征在于，所述C3大于3％时，进入第一热风炉的助燃气的流量下调c～d，其中c的取值为(C3-3)/0.5，d的取值为2×(C3-3)/0.3％。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的热风炉燃烧控制方法，其特征在于，所述第一热风炉燃烧过程中，空燃比为0.6-0.8。

6.根据权利要求5所述的热风炉燃烧控制方法，其特征在于，所述第一热风炉的拱顶温度为1280-1400℃。

7.根据权利要求5所述的热风炉燃烧控制方法，其特征在于，所述高炉煤气中的一氧化碳的浓度为15-35％。