鞍山钢铁公司十号高炉热风炉优化控制系统

鞍山钢铁公司十号高炉热风炉优化控制系统关键词：热风炉　专家系统控制　优化控制 一 前言 鞍钢十号高炉共有4座热风炉，两炉燃烧，一炉送风，一炉预热助燃空气。煤气通过利用烟气余热的煤气预热器预热。

鞍山钢铁公司十号高炉热风炉优化控制系统 关键词：热风炉专家系统控制优化控制 一前言鞍钢十号高炉共有4座热风炉，两炉燃烧，一炉送风，一炉预热助燃空气。煤 气通过利用烟气余热的煤气预热器预热。鞍钢十号高炉热风炉的基础自动化不完善。它本 来安装有英国欧陆公司的数字仪表，但现在都已无法满足当前需求。自动控制系统仅有煤气 总管压力控制、热风炉煤气支管流量控制，没有空气支管流量控制，需手动控制空气阀门， 更没有自动和在线测量煤气热值的仪表，而高炉煤气热值波动很大，影响燃烧，但无法调整。 基于以上情况，本系统采用专家系统作为主要控制手段。二国内外热风炉优化控制技术简 况国外热风炉优化控制技术有数字模型与人工智能两种方式。1.数学模型方式它开始于 20世纪60年代末，从简到繁，逐步完善与提高精确度，到现在数学模型仍然是解决热风炉 优化控制和良好应用的主要方法。60年代末至70年代初的实用优化控制数学模型大都较为 简单，如：(1)日本川崎钢铁公司千叶厂五号高炉热风炉的优化系统。它包括热水准管理、 热风炉自动换炉优化、拱顶温度和废气温度管理。热水准管理就是送风炉热水准达到零时自 动换炉，以节约燃料及提高热风炉效率。由于热水准计算较为复杂，故以先送风的炉子的冷 风调节阀开到某一角度时作为零值，即如果不进行换炉，热风温度就不足以维持在规定值上。 热风炉是定时换炉的，时间设定得在换炉时热水准应为零，由于到达热水准为零的时间与送 风温度和送风量有关，故按此而算出所需的设定时间，并考虑切换几个周期以后进行修正。 它是通过修正投入燃料量数值来使换炉时热水准为零。拱顶温度管理是为了保护热风炉拱顶 砌体和强化加热过程，其方法是：在加热开始，即拱顶温度未达到上限时，以最合适的空燃 比使燃烧温度最高，以使拱顶温度迅速升到规定值，此后逐步改变超量空气系数以使拱顶温 度不超过规定值。废气温度太高将表征热效率下降和对格子砖支承的金属会被烧坏，因此废 气温度达到上限时就应停止加热(即所谓闷炉等待送风)，故需进行废气温度管理，其方法是： 观察测得的废气温度上升曲线的外延趋势，如果未到换炉时间就已达到上限(均为计算得出)， 就应改变燃料量使废气温度上升曲线减缓而正好在换炉时刻达到燃烧终点。(2)德国西门子 公司的热风炉优化数学模型。它有一个所谓“热流计算模型”，其原理是在保证安全的基础 上取得最高效率。热风炉的操作中，在所需风温和风量的条件下，用多大煤气量加热，什么 时间换炉才能获得最高效率和最经济的指标是其主要目标。该数学模型是首先把热风炉的全 部热损失，包括表面、换炉和废气的热损失计算出来，再列出热风炉的工作循环式，最后求 出每个循环的效率，后者可给出QH、tH与效率h的关系曲线(QH为热气体的量，tH为燃烧 时间)，由此曲线可以看出有一个最高效率h的点，此点亦可由公式求出。此外，燃烧期的 瞬时煤气流量要同送风的炉子的风负载(混风温度TB、空气比热CL、冷风流量QK)成正比， 和煤气发热值H及效率h成反比。这就是说，瞬时输入必须以能量输出为基础，经一定的计 算公式，求出最佳加热用煤气流量。热风炉数学模型有多种，各公司观点不尽相同，但总 的一点是要使送风的炉子加热到规定能量的水准而设定所需的煤气流量以获得最经济的条 件。其中日本钢铁公司(新日铁)的热风炉气体流量设定数学模型使用效果不错，我国宝钢也 引进该模型，并在其一、二、三号高炉使用。该模型是针对燃用高炉煤气(简称BFG或BFG 与转炉煤气LDG混合的煤气称BFGM)和焦炉煤气(COG，其流量可变，且不低于其满量程的20%) 以及助燃空气的三孔燃烧器的热风炉的。此模型的设计思路是：对热风炉进行燃烧管理和 设备管理。前者是根据要存储下次送风所需的恰当热量，计算燃烧过程所需的煤气流量和空 气流量。后者是从热风炉设备安全管理的角度出发，管理热风炉最高温度部分，也就是筑炉 结构最困难处的拱顶温度和炉篦子的温度控制，它控制高热值的COG，即改变其与BFG的混 合比，从而控制拱顶温度，在废气温度管理期间，BFG的流量将逐步减小，使废气温度和金