CN85104443B - 高炉热风炉交叉并联送风温度控制 - Google Patents

Abstract

高炉热风炉交叉并联送风温度控制，属于高炉热风炉控制领域。本发明构思基础是：对任一座热风炉的前期，中期和后期送风期的划分，是由各热风炉送出热风温度T′的值和T的值为信息来自动实现的。本发明中规定：T′＝高炉所需的热风温度设定值T+20～40℃，而且，把T′(值)作为退出先行炉送风的信息，把T(值)作为调用后行炉并联送风量的信息，因而形成了互相交叉的并联送风阶段及单炉送风阶段。换炉冷风均压时自动检测热风总管内压力变化，以控制冷风小门的开度，对冷风量调节阀的控制备有保护措施。

Description

本发明是热风炉入炉冷风量可调，由热风炉送出风温的两个不同定值为信息，自动划分各个送风期，从而形成并联及单炉送风阶段的交叉并联送风温度控制方法，属于高炉热风炉控制领域。

为了提高热风炉送风温度、节约能源，对热风炉进行交叉并联送风温度控制，其控制方法与本发明在技术实质上比较接近的是日本昭59-110710号专利。

昭59-110710号专利所述的方法是将热风炉的送风阶段分成初期送风、中期送风及末期送风，存在着某一热风炉的初期送风期与其它一热风炉的长期送风期，另外，这一热风炉的末期送风期与另外一热风炉的初期送风期分别重合，处于中期送风期的就单独送风。该方法如日本专利所述：“在温度变化显著的初期及末期，由于高热风和低温热风混合送风，分流冷风的混入量控制在最小量......。”并列举“在初期及末期送风期将各炉内风流量设定为标定风量的

它表示使送风温度平均化的例子，但这时在重合送风期的送风温度有点稍微变化的倾向，所以在重合送风期用混入微量分流冷风的办法来保持一定的送风温度。”该方法又指出：重合送风期与单炉送风期时间的最佳比率因热风炉蓄热量及热风炉固有特性而变化不，所以取一不变量是不妥的，而最普通的重叠率在10％-40％的范围。

由此可见：

1.该方法对热风炉送风初期、中期、末期的划分靠重合送风期与单炉送风期时间的比率设定来实现的，这个比率的最佳值由于热风炉蓄热量及热风炉固有特性的变化，所以取一个定值是不可能的。而专利推荐的重迭率

在10％～40％的范围，也不足以克服上述缺点，达到准确控制之目的。

2.重合送风期不论是“热风温度最高的初期送风期与其他一热风炉的热风温度最低的末期送风期相重合”，还是“热风温度最低的末期送风期与另一热风炉温度最高的初期送风期相重合”，都因难于选取一个符合各座炉子实际的炉况，即在两个重合送风期会出现低温热风炉停止送风的时间超前，或滞后于本炉实际应停止送风的时间。因此，送风至末期的热风炉风流量慢慢减少与送风处于初期的风流量的慢慢增加的过程也难于保障合理，所以混合送出的热风温度波动也是不可避免的。

本发明的目的是提供一种对三座及三座以上的热风炉实行交叉并联送风温度控制的新方法，以提高送给高炉的热风温度并使之稳定，从而降低炼铁焦比，节约能源。

本发明的特征是：调节热风炉入炉冷风量，在并联送风阶段，实时地改变两座并联送风的热风炉各自的入炉冷风量来稳定和提高送给高炉的热风温度。此时混风蝶阀是关闭的，不向热风总管内混入冷风，即热并联，只在单炉送风阶段才适量混入冷风，在热风炉由燃烧转为送风时，能自动检测出热风总管内的风压变化以控制冷风切断阀上均压用的冷风小门的开动，实现热风炉换炉时的冷风均压；并对实施该方法所使用的微机控制系统和冷风流量调节阀，备有保护措施以利生产安全。

本发明是按如下方式实施的：

本发明构思基础是：对任一座热风炉的前期、中期和后期送风的划分，是由各热风炉送出热风温度T′的值和T的值为信息来自动实现的。T为高炉所需的热风温度设定值。

本发明中规定：T′＝T+20～40℃，并且，把T′(值)作为退出先行炉送风的信息，把T(值)作为调用后行炉并联送风的信息，形成了热风炉的前期、中期和后期送风的这样三个不同的送风期，因而形成了互相交叉的并联送风阶段及单炉送风阶段。

对配有三座及三座以上热风炉的高炉，把每座热风炉的送风期分为三个阶段：前期送风、中期送风和后期送风。每座热风炉的前期送风与其先行炉(先送风的热风炉)的后期送风相并联；它的后期送风与其后行炉(后送风的热风炉)的前期送风相并联；中期送风为本炉单炉送风期。通过调节两座并联送风的热风炉的各自的冷风流量调节阀的渐开、渐闭动作来完成交叉并联送风的温度控制，在并联送风阶段，混风蝶阀是关闭的，不向热风总管内混入冷风；只在单炉送风阶段，其入炉冷风流量调节阀保持全开，并打开混风蝶阀以混入适量冷风。就每一座热风炉而言，在前期送风阶段，当它的送风温度为T′值(T′＝高炉所需的热风温度设定值T+20～40℃)时，则关闭其先行炉的冷风流量调节阀，退出先行炉的送风，这时，前期送风阶段结束，中期送风阶段开始；当该座热风炉的送风温度为高炉所需的热风温度设定值T时则并入其后行炉送风，此时中期送风阶段结束，后期送风阶段开始；当后行炉送风温度为T′时，退出该座热风炉送风，该座热风炉后期送风结束；至此，该座热风炉整个送风过程结束。

下面结合附图，以配有三座热风炉的高炉为例，详细描述采用上述送风方法时各座热风炉的冷风流量调节阀动作程序。

图1是配有三座热风炉的高炉，采用本发明方法的三个冷风流量调节阀动作程序图。

图中：

HS：热风炉编号，1HS、2HS、3HS分别表示1#、2#、3#热风炉；

a：阀门渐开；

b：阀门保持全开；

c：阀门渐关；

d：阀门强行关闭；

e：单炉送风阶段；

T′：退出先行炉时，后行炉的送风温度值，

T′＝T+20～40℃；

T：调用后行炉时，先行炉的送风温度值，T＝高炉所需热风温度设定值。

参照图1，各座热风炉的冷风流量调节阀动作程序如下：

当1#热风炉送风温度为T时，打开2#热风炉的冷风流量调节阀使它为渐开状态，并入送风。开始其前期送风阶段，此时1#热风炉的冷风流量调节阀保持全开，当2#热风炉的冷风流量调节阀由渐开达到全开时，1#热风炉的冷风流量调节阀渐闭，当2#热风炉的送风温度为T′值时，立即关闭先行炉(1#热风炉)的冷风流量调节阀，使其退出送风。这时2#热风炉的前期送风阶段结束，中期送风阶段开始；在中期送风阶段。2#热风炉的冷风流量调节阀一直保持全开状态，并打开混风蝶阀混入冷风，当2#热风炉的送风温度为T值时，后行炉(3#热风炉)的冷风流量调节阀打开为渐开状态，并入送风，此时混风蝶阀必须关闭，2#热风炉的中期送风阶段到此结束，开始后期送风阶段；在后期送风阶段，2#热风炉的冷风流量调节阀仍为全开状态，一旦3#热风炉的冷风流量调节阀由渐开变为全开时，2#热风炉的冷风流量调节阀渐闭，当3#热风炉的送风温度为T′值时，则立即关闭2#热风炉的冷风流量调节阀使其退出送风，从而结束2#热风炉的后期送风，而3#热风炉进入其中期送风阶段，到此，2#热风炉的整个送风期全部结束。3#热风炉的冷风流量调节阀重复上述动作程序，然后1#热风炉在3#热风炉之后也重复上述过程，3座热风炉依次进行循环向高炉送风。

上述送风过程，可按1→2→3→1号的热风炉顺序循环，也可按3→2→1→3号的热风炉顺序循环。对配有三座以上热风炉的高炉，其每座热风炉的冷风流量调节阀动作程序与三座热风炉的完成相同，只是增加了热风炉的座数，对于四座热风炉，可按1→2→3→4→1或4→3→2→1→4的顺序循环送风，其余类推。

上述的冷风流量调节阀动作程序图中的a，c段是温度调节过程，是用一套温度调节系统，经自动切换分别按顺序地控制各个安装在每座热风炉入炉冷风支管上的冷风流量调节阀，使其正转、反转或停止在一定开度上，用正反转的动作来改变其开度，从而改变入炉冷风量。

b段是由恒流器(或微型机)输出的定值控制信号，使执行器将冷风流量调节阀保持全开的过程。

d段是关闭冷风流量调节阀的动作过程。是在后行炉送风温度为T′值时出现的。

e段是单炉送风阶段，是由温度调节系统实现的混风蝶阀自动调节过程。

图2表示采用本发明时的热风温度(指混风阀前)。图中t₁是单炉送风阶段温度变化。t₂是并联送风阶段温度变化，τ是一座热风炉的送风期。从图2的温度变化曲线可以看出送风温度波动小。

当每座热风炉由燃烧转变为送风时，本发明通过自动检测出热风总管内的风压变化来控制冷风均压用的冷风小门的开动，以控制风压波动值，其过程如下：

图4是热风差压自动检测示意图。

图中：

是高炉，

是热风炉，是混风室，

是阻尼器。

先测量出冷风均压开始时热风总管内的压力值P₁，送给保持器

保存起来，再检测出均压进行过程中热风总管内的压力值P₂。将此两个压力值经压力变送器

转变为电信号，同时送给减法器进行运算，得出差压值ΔP＝P₁-P₂，再通过比率给定器

对差压值换算后送给单针指示仪进行差压显示，并将差压仪的上、下限接点接入冷风小门的控制系统中，当差压值达到下限时，冷风小门开动或连续开动，直到差压值达到上限时，冷风小门就停止开动、保持原位；待差压值回复到下限时，又继续开动冷风小门继续进行均压，反复循环，使冷风小门由渐开状达到全开状态时，冷风切断阀便一次性动作达到全开，均压过程结束，热风炉自动投入送风。这就使热风炉的均压、送风过程自动化了，上述动作可通过微型机或继电器系统来实现。

对配有三座及三座以上热风炉采用如前所述的交叉并联送风方法时，可使用微型机系统或者继电器系统来实施冷风流量调节阀动作程序，本发明对这两个控制系统中重要部件的设备元件的运行设计了保护系统，其方法为：

当控制设备元件发生故障时，保护系统应使应当处于全开状态的冷风流量调节阀保持全开状态，并禁止其反转关闭。这样，各个冷风流量调节阀的运行得到保护，从而保证高炉所需风量不会发生变化以保证安全生产。

以下结合附图以三座热风炉为例对此保护方法的实施加以说明：

图3是三座热风炉控制系统的保护系统框图。

从图1所示的冷风流量调节阀动作程序中可以看出，三个冷风流量调节阀在任何时候总有一个阀应处于全开状态，其余的两个阀则已离开全开状态。由阀位指示仪发出相应的全开位置接点信号以接通相应的继电器，在故障状态出现时，继电器线圈失电，其常闭接电均闭合。于是在串接入一个保护用的继电器的线圈上使其得电。由这些仪表接点和继电器组成一个继电器的控制系统②，当保护继电器得电时，其常开接点使备用恒流源①的输出回路接通，于是输出电流定值信号使相应的执行器的控制回路③、④和⑤得电，使执行器⑥、⑦和⑧正向转动以推动相应的冷风流量调节阀⑨、⑩和到全开位置。同时，保护继电器此时其常闭接点断开、这个接点接入执行器反转的控制回路中，从而断开执行器的反转回路，禁止阀门反转关闭，从而确保在事故状态下，当时应当全开的冷风流量调节阀处于全开状态。

本发明与昭59-110710号专利相比较，其优点是：

本发明对任一座热风炉的前期、中期和后期送风期的划分，是由热风炉送出热风温度T′的值和T的值为信息自动来实现的，而昭59-110710号专利与此截然不同。本发明中所述的T′和T，是两个温度参数，不是时间的数量，因而，热风炉各个送风期的长短则是随机数，随热风炉内所蓄热量而定。这就有利于充分挖掘热风炉内所蓄的热量，则使T′值出现的时刻相对较迟，也就是该热风炉的先行炉退出送风也就迟出现。即先行炉的送风期得以延长，从而使先行炉内所蓄的热量得以充分地挖掘，这就充分有效地利用了能源、热效率高。

由于热风炉内所蓄的热量被充分挖掘出来后，炉内蓄热室格子砖的温度大为降低，在热风炉由送风期转变为燃烧期后，其格子砖吸热的效果特别好，因此，炉内热量被废气带走的和炉壳所散失的大为减少同时，热风炉拱顶温度被有效地控制在所允许的下限值以内，这就能使拱顶免于过烧而损坏，从而延长了热风炉的使用寿命。

另外，由于采取热风差压控制使换炉实现了自动化，而控制系统的运行有保护措施，使安全生产得到保障。

本发明已在一座容积为1513m³的配有三座热风炉的高炉上实施，在送风温度为1100℃时，可提高风温20～50℃，按提高风温的下限值计算每年可节约焦炭2800吨。

Claims (4)

1.一种用于高炉热风炉送风的交叉并联送风方法，对配有三座以上热风炉的高炉。把每座热风炉的送风分为三个阶段：前期送风、中期送风和后期送风，每座热风炉的前期送风与其先行炉的后期送风相并联，它的后期送风与其后行炉的前期送风相并联，它的中期送风为本炉单炉送风，本发明的特征在于，对每座热风炉的前期、中期和后期送风的划分，是由各热风炉送出的热风温度T′的值和T的值为信息来自动实现的，本发明中规定：T′＝高炉所需的热风温度设定值T+20～40℃，并且把T′值作为退出先行炉送风的信息。把T值作为调用后行炉并联送风的信息。形成了热风炉的前期、中期和后期送风这样三个不同的送风期。形成了互相交叉的并联送风阶段及单炉送风阶段。

2.按权利要求1所述的送风方法，每座热风炉的冷风流量调节阀动作程序为：当座热风炉的先行炉的送风温度为T 值时，该座热风炉的冷风流量调节阀打开为渐开状态并入送风，开始前期送风。此时其先行炉的冷风流量调节阀为全开状态，当该座热风炉的冷风流量调节阀由渐开达到全开状态时，其先行炉的冷风流量调节阀渐闭。当该座热风炉的送风温度为T′值时，则立即关闭先行炉的冷风流量调节阀使先行炉退出送风，中期送风开始，在此阶段，该座热风炉的冷风流量调节阀保持全开，并打开混风蝶阀混入冷风，当该座热风炉的送风温度为T值，后期送风开始，同时关闭混风蝶阀.并打开其后行炉的冷风流量调节阀为渐开状态，并入送风。一旦其后行炉的冷风流量调节阀从渐开达到全开时，处于后期送风的热风炉的冷风流量调节阀立即从全开变为渐闭状态，当其后行炉的送风温度为T值时，则该座热风炉的冷风流量调节阀立即关闭，退出送风，送风期结束。

3.按权利要求2所述的送风方法，其特征是当每座热风炉由燃烧转变为送风时，通过自动检测出热风总管内的风压变化来控制冷风均压用的冷风小门的开动，其过程是：先测量出冷风均压开始时热风总管内的压力值P₁，送给保持器保存起来，再检测出均压进行过程中热风总管内的压力值P₂，将此两个压力值经压力变送器转变为电信号，同时送给减法器进行运算，得出差压值ΔP＝P₁-P₂，再通过比率给定器对差压值换算后送给单针指示仪进行差压显示，并将差压仪的上、下限接点接入冷风小门的控制系统中，当差压值达到下限时，冷风小门开动或连续开动；直到差压值达到上限时，冷风小门就停止开动，保持原位，待差压值回复到下限时，又继续开动冷风小门进行均压，反复循环，使冷风小门由渐开状态达到全开状态时，冷风切断阀便一次性动作达到全开，均压过程结束。

4.按权利要求2、3所述的送风方法，其特征在于对热风炉的入炉冷风流量调节阀的控制系统加以保护，当控制系统设备元件出现故障时，保护系统使应当处于全开状态的冷风流量调节阀保持全开状态，并禁止其反转关闭。

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