導(dǎo)語(yǔ)：熱風(fēng)爐自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：詳述了頂燃式熱風(fēng)爐的工藝特點(diǎn)及控制程序的設(shè)計(jì)，并與內(nèi)然式熱風(fēng)爐對(duì)比分述其優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：頂燃式；內(nèi)燃式；氧氣分析儀；冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥

宣化鋼鐵集團(tuán)責(zé)任有限公司煉鐵廠450M3高爐建于2002年，共有3座熱風(fēng)爐，每座熱風(fēng)爐共有十個(gè)閥，分別為熱風(fēng)閥、冷風(fēng)閥、充壓閥、廢氣閥、煙道閥、高爐煤氣切斷閥、高爐煤氣放散閥、高爐煤氣燃燒閥、空氣燃燒閥和通冷切斷閥。還有3個(gè)調(diào)節(jié)閥，分別為高爐煤氣調(diào)節(jié)閥，助燃空氣調(diào)節(jié)閥，通冷調(diào)節(jié)閥。公共閥有混風(fēng)切斷閥、倒流休風(fēng)閥、助燃風(fēng)機(jī)切斷閥、預(yù)熱器前切斷閥、預(yù)熱器后切斷閥、1#、2#助燃風(fēng)機(jī)切斷閥、混風(fēng)調(diào)節(jié)閥和1#、2#助燃風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)閥。如下示意圖：

由于熱風(fēng)爐使用高爐煤氣易造成煤氣中毒、火災(zāi)、爆炸等惡性生產(chǎn)事故，在控制系統(tǒng)的選擇上需要高性能、高穩(wěn)定性、控制算法靈活多樣的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。450M3高爐使用ABB公司的大型集散控制AC800F系統(tǒng)，該系統(tǒng)融傳統(tǒng)的DCS和PLC優(yōu)點(diǎn)于一體并支持多種國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。它既具備DCS的復(fù)雜模擬回路調(diào)節(jié)能力、友好的人機(jī)界面（HMI）及方便的工程軟件，同時(shí)又具有與高檔PLC指標(biāo)相當(dāng)?shù)母咚龠壿嫼晚樞蚩刂菩阅堋Ｏ到y(tǒng)既可連接常規(guī)I/O，又可連接RemoteI/O及Profibus、FF、CAN、Modbus等各種現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備。系統(tǒng)具備高度的靈活性和極好的擴(kuò)展性，控制機(jī)柜供電、控制模件采用冗余設(shè)計(jì)，局部的故障不能影響現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備安全運(yùn)行。在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制參數(shù)中，設(shè)定故障狀態(tài)下的安全設(shè)定值，一旦出現(xiàn)大范圍的廠區(qū)停電、意外事故，控制系統(tǒng)按照安全模式進(jìn)行工作。

高爐主控室設(shè)計(jì)了兩套CPU冗余設(shè)置，通過(guò)Profibus電纜連接遠(yuǎn)程IO站，在熱風(fēng)電磁站安裝機(jī)柜為遠(yuǎn)程I/O站，利用CI830作為Profibus從站連接I/O子模件再連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。操作員站上的操作監(jiān)控軟件DigiVis及工程師站上的組態(tài)調(diào)試軟件CBF是操作管理級(jí)必須的軟件。控制站和操作站之間利用雙絞線連接，遵循TCP/IP協(xié)議。

每個(gè)熱風(fēng)爐有四種狀態(tài)，分別為燃燒狀態(tài)、閉爐狀態(tài)、送風(fēng)狀態(tài)和換爐狀態(tài)。每種狀態(tài)有九個(gè)閥（通冷切斷閥除外）的反饋綜合而得，在主畫面用不同顏色顯示各種狀態(tài)，直觀醒目。如果沒(méi)有達(dá)到預(yù)設(shè)的綜合狀態(tài)則在畫面顯示“閥位不正常”，操作工確認(rèn)并采取措施。

由操作臺(tái)執(zhí)行燃燒、閉爐、送風(fēng)命令，在同一時(shí)刻只有一個(gè)命令有效。達(dá)到狀態(tài)后復(fù)位命令并且在畫面分色顯示，于是命令間轉(zhuǎn)換：燃燒←→閉爐←→送風(fēng)。這樣必經(jīng)以下四種轉(zhuǎn)換過(guò)程：

1燃燒轉(zhuǎn)閉爐

首先煤氣調(diào)節(jié)閥反饋≤30，關(guān)高爐煤氣切斷閥，延時(shí)5秒開高爐煤氣放散閥，延時(shí)2秒關(guān)高爐煤氣燃燒閥，延時(shí)2秒關(guān)助燃空氣燃燒閥，延時(shí)1秒關(guān)煙道閥。例如關(guān)煙道必須同時(shí)有高爐煤氣切斷閥的關(guān)反饋、高爐煤氣放散閥的開反饋、高爐煤氣燃燒閥的關(guān)反饋和助燃空氣燃燒閥的關(guān)反饋且助燃空氣燃燒閥關(guān)位返回后延時(shí)1秒后才自動(dòng)關(guān)煙道。

2送風(fēng)轉(zhuǎn)閉爐

送風(fēng)轉(zhuǎn)閉爐時(shí)必須判斷其他兩個(gè)是否送風(fēng)，如果不是休風(fēng)必須至少一個(gè)爐送風(fēng)。關(guān)冷風(fēng)閥，延時(shí)5秒關(guān)熱風(fēng)閥。

3閉爐轉(zhuǎn)燃燒

開廢氣閥延時(shí)60秒且爐內(nèi)壓力≤5Kp，開煙道閥，延時(shí)5秒關(guān)廢氣閥，延時(shí)5秒開助燃空氣燃燒閥，延時(shí)2秒且助燃空氣調(diào)節(jié)閥開度≥40，開高爐煤氣切斷閥，延時(shí)后關(guān)高爐煤氣放散閥延時(shí)1秒，開高爐煤氣燃燒閥。

4閉爐轉(zhuǎn)送風(fēng)

開充壓閥延時(shí)5秒且爐內(nèi)壓力與熱壓相等開熱風(fēng)閥，延時(shí)1妙開冷風(fēng)閥、關(guān)充壓閥。

每執(zhí)行一步必須有前幾步的反饋且延時(shí)。每個(gè)閥的命令發(fā)出后在一定延時(shí)后仍無(wú)反饋則報(bào)警且不執(zhí)行下步。燃燒與送風(fēng)之間必須是經(jīng)過(guò)閉爐，二者直接轉(zhuǎn)換不起作用。于是閉爐必須記住轉(zhuǎn)換前的狀態(tài)。而在執(zhí)行過(guò)程中為換爐狀態(tài)。

每個(gè)閥的反饋由該閥的到位信號(hào)和相反的到位信號(hào)的反取“與”關(guān)系得出。即開信號(hào)由開反饋信號(hào)和非關(guān)反饋信號(hào)構(gòu)成，關(guān)信號(hào)由關(guān)反饋信號(hào)和非開反饋信號(hào)構(gòu)成。例如：

同時(shí)當(dāng)熱風(fēng)爐處于某種狀態(tài)時(shí)，每個(gè)閥的開位與關(guān)位異或取反為該閥不正常。即該閥的開位和關(guān)位同時(shí)具備或同時(shí)沒(méi)有則不正常。

而只要有一個(gè)閥不正常則報(bào)警顯示，把每座熱風(fēng)爐的9個(gè)切斷閥（通冷切斷閥除外）的每一個(gè)設(shè)備報(bào)警信號(hào)組合在一起，當(dāng)每座熱風(fēng)爐只要有一個(gè)閥的控制設(shè)備發(fā)出報(bào)警信號(hào)，該座熱風(fēng)爐的所有設(shè)備將停止工作，按照預(yù)設(shè)的安全方案動(dòng)作，從而避免安全事故。

九個(gè)閥的自動(dòng)信號(hào)“與”后為整個(gè)爐的自動(dòng)，每個(gè)閥的自動(dòng)輸出必須有這個(gè)自動(dòng)信號(hào)。

通過(guò)以上對(duì)頂燃式熱風(fēng)爐工藝特點(diǎn)及控制程序的簡(jiǎn)述，結(jié)合內(nèi)燃式熱風(fēng)爐加以對(duì)比分析，總結(jié)有以下各自特點(diǎn)：

（1）頂燃式熱風(fēng)爐有燒嘴，燃燒室在熱風(fēng)爐頂部。有通冷切斷閥和通冷調(diào)節(jié)閥，在送風(fēng)過(guò)程中如果燒嘴溫度過(guò)高超限，畫面報(bào)警顯示提示操作工手動(dòng)開通冷以降溫。而內(nèi)燃式的熱風(fēng)爐沒(méi)有以上通冷各閥。

（2）內(nèi)燃式的熱風(fēng)爐具有焦?fàn)t煤氣燃燒系統(tǒng)，包括焦?fàn)t煤氣切斷閥，焦?fàn)t煤氣放散閥、焦?fàn)t煤氣燃燒閥、氮?dú)獯祾唛y和焦?fàn)t煤氣調(diào)節(jié)閥。在后煙道設(shè)有氧氣氣體分析儀，用以分析燃燒時(shí)其中的氧氣含量，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)燃燒的空氣、煤氣的比例。

（3）內(nèi)燃式的熱風(fēng)爐利用煙氣換熱高爐煤氣，有兩座預(yù)熱爐直接加熱助燃空氣。頂燃式熱風(fēng)爐使用煙氣置換助燃空氣。

（4）內(nèi)燃式的熱風(fēng)爐還具有冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥，用以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)“兩用兩備”的自動(dòng)換爐。

通過(guò)以上頂燃式熱風(fēng)爐與內(nèi)燃式的熱風(fēng)爐的縱觀比較，使我們對(duì)熱風(fēng)爐控制系統(tǒng)有了更深入確切的了解。