張國棟
（凌源鋼鐵集團有限責任公司，遼寧朝陽122504）
【摘要】敘述了熱風爐燃燒系統(tǒng)優(yōu)化的必要性、控制模型改造后效果、并著重對改造的內(nèi)容、控制模型內(nèi)容、操作顯示畫面進行了詳細的介紹。
【關鍵詞】熱風爐；控制模型；熱平衡；畫面
1 前言
熱風爐是鋼鐵冶煉過程中重要的熱交換裝置，為高爐提供規(guī)定溫度的熱風，能耗巨大，提高熱風風溫、降低能耗是熱風爐優(yōu)化運行的重要指標，故提高其熱交換效率、實現(xiàn)對其合理操作，以保證燃燒過程煤氣流量最優(yōu)和空燃比最優(yōu)是十分重要的。而燒爐采用手動控制，煤氣流量空氣流量大小由人工憑經(jīng)驗手動調(diào)節(jié)，風溫較低且波動較大，對熱風爐的壽命也有很大影響，并造成煤氣的浪費。采用先進的技術節(jié)約煤氣勢在必行。
2 凌鋼熱風爐概況
隨著熱風爐技術的發(fā)展，特別是燃燒控制模型技術成熟應用，實現(xiàn)了全自動燒爐，不僅提高風溫而且可以節(jié)約煤氣。因此采用熱風爐燃燒控制模型進行升級改造降耗增效的有效方法。凌鋼的1#、2#、3#、4# 投入燃燒控制數(shù)學模型后，節(jié)約煤氣達到6%，燒爐過程實現(xiàn)全自動。下面以4# 高爐為例介紹熱風爐燃燒控制模型改造。
凌鋼4# 高爐，爐容1080 m3，配置3 座熱風爐。改造前，燃料為單一高爐煤氣，通過各切斷閥和調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)熱風爐燃燒、換爐及送風控制，高爐每天熱風爐燒爐用總的煤氣消耗量約：2 000 000 m3/d，沒有廢氣氧含量裝置，檢測儀表正常，控制閥門正常。熱風爐采用電儀一體化控制系統(tǒng)，一級（L1）系統(tǒng)由電氣、儀表控制系統(tǒng)組成基礎自動化級。PLC 采用ABControl logix 系列，以太網(wǎng)通訊。
3 熱風爐改造具體內(nèi)容
改造如下：檢測設備廢氣氧分析儀采用氧化鋯分析儀；L1 系統(tǒng)軟件改造OPC 接口、數(shù)據(jù)統(tǒng)計畫面和一級畫面修改。L2 燃燒控制模型改造內(nèi)容包括模型系統(tǒng)軟硬件；原控制系統(tǒng)中已經(jīng)有完善的控制網(wǎng)絡設計，新增加設備采用原來網(wǎng)絡的備用端口。燃燒模型計算機安裝在主控制室，每個主控制室需要工業(yè)以太網(wǎng)電口1 個。PLC 利用備用I/O 點。
該系統(tǒng)利用京誠瑞達數(shù)學模型可以進行精確的熱平衡計算，熱風爐蓄熱量，可隨時反映爐子的熱狀態(tài)，為專家系統(tǒng)控制提供依據(jù)，使熱風爐隨時滿足高爐對風溫的要求。
專家系統(tǒng)可以滿足熱風爐非線性、大滯后、慢時變特性的復雜控制要求，在燃燒工作環(huán)境變化其特性也在不斷發(fā)生變化的情況下，達到比較精確的控制效果。
熱風爐燃燒模型系統(tǒng)包括：蓄熱模型、熱平衡模型、殘氧控制專家系統(tǒng)、拱頂溫度控制專家系統(tǒng)、廢氣溫度控制專家系統(tǒng)、煤氣平衡模型等。
燃燒控制模型的系統(tǒng)結構如圖1。
4 熱風爐改造后運行狀況
4.1 熱風爐改造后，模型系統(tǒng)軟件燒爐曲線趨勢圖如圖2。
圖2 中上部分指示虛線表示設定的燒爐時間，圖下部分標示的虛線表示根據(jù)當時廢氣溫度預測的趨勢。圖中還有本爐開始燒爐時刻、燃燒剩余時間和預計燒到時間。
4.2 熱風爐模型參數(shù)設定
參數(shù)設定如圖3，分公共部分參數(shù)和各熱風爐參數(shù)兩個部分。公共部分包括：殘氧量調(diào)整下限、殘氧量調(diào)整上限和殘氧量調(diào)整間隔。各熱風爐參數(shù)包括：煤氣初始設定值、空燃比初始設定值、目標拱頂溫度、設定燃燒時間、煤氣上下限、空燃比上下限、計算煤氣量和人工設定量、計算空燃比和人工設定空燃比等。
4.3 熱風爐模型操作畫面
友好的操作顯示畫面，功能齊全，如圖4、圖5所示。
4.4 歷史趨勢畫面
歷史數(shù)據(jù)畫面如圖6 所示，可以方便調(diào)用、查閱歷史數(shù)據(jù)。歷史數(shù)據(jù)畫面包括圖表顯示、數(shù)據(jù)隨動顯示、數(shù)據(jù)項選擇、熱風爐號選擇、時間選擇。用戶可根據(jù)需求查詢數(shù)據(jù)。
5 結束語
改造后，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度?？刂颇Ｐ凸δ芡晟?，可實現(xiàn)無人工干預全自動燒爐，燒爐過程平穩(wěn)，減少勞動強度?？刂凭忍岣?，燒爐時間誤差±3 min 以內(nèi)，熱風溫度±4 ℃以內(nèi)。煙氣殘氧含量在合理范圍之內(nèi)，減少了煤氣成分、壓力波動造成煤氣過?；虿蛔悖簹馊紵耆?。改造后4# 高爐每天熱風爐燒爐用總的煤氣消耗量為1874000m3/d，節(jié)約煤氣量約6%以上。
[ 參 考 文 獻]
[1] 劉云彩，張宗民，楊天均. 人工智能高爐冶煉專家系統(tǒng)的開發(fā)[J].首鋼科技，1999,2.
[2] 蔡自興.人工智能控制[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2005.
[3] 馬竹梧，邱建平，李江. 鋼鐵工業(yè)自動化煉鐵卷[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2000.