一种大型高炉热风炉烧炉控制热平衡技术

技术领域

本发明涉及一种高炉热风炉燃烧控制技术。

背景技术

热风炉系统是高炉系统的主体设备系统，也是高炉炼铁生产过程的主要能耗设备，消耗了40-45％的高炉煤气。占炼铁工序能耗的主要部分，随着炼铁技术的不断进步，现代高炉向大型、高效、长寿等方向发展，在提高风温的同时也要降低能耗。据调查，现在国内的大型高炉的热风炉为了保证高风温，热风炉的蓄热量往往都是过剩较多的，这样就增加了热风炉的热量损失和热量浪费，增加了能源消耗。目前国内均未实现热风炉送风和燃烧的实时性热平衡计算，以用于热风炉的燃烧控制。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种大型高炉热风炉烧炉控制热平衡技术。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于热平衡公式进行所述大型高炉热风炉烧炉控制热平衡的计算，具体为：

热风炉燃烧期间输入热量如下：

1)混合煤气带入的物理显热Q

2)助燃空气带入的物理显热Q

3)燃烧产生的化学热Q

热风炉燃烧期间输出热量如下

1)烟气带走的物理显热Q

2)外部散热及冷却造成的热损失Q

热风炉送风期间热风炉内输出热量如下

1)热风带走的物理显热Q

2)冷风带入的热量Q

3)散热、冷却、水汽化的热损失Q

根据总体热能量平衡原则，得出以下公式：

Q

在热风炉烧炉期间升温特性、送风温度变动不大时，可以假设热损失Q

Q

本技术根据热平衡方法计算热风炉各热量参数。

热风炉用煤气由管网高炉煤气与转炉煤气混合而成，混合后的煤气成分为：

CO含量

H

CO

N

式3～式6中，AI

混合煤气的平均定压比热容(本文定压比热容均指101325Pa条件下)为：

式7中，C

进一步地，混合煤气带入的物理显热Q

式8中，t

进一步地，助燃空气带入的物理显热Q

式9中，C

进一步地，燃烧产生的化学热Q

式10中，AI

进一步地，燃烧期间输出热量的计算方法为：

热风炉燃烧期间，按两种情况考虑，空气过剩和空气不足。

若满足式11条件，则此时空气过剩时。

若不满足式11条件，因为H

此时燃烧过后的烟气各成分流量根据式12、式13得到。若O

若CO过剩，烟气中的CO流量：

若O

若CO过剩，烟气中的CO

烟气中的水蒸气流量:

烟气中的N

烟气中的CO

式20中，

烟气中的水蒸气带走的热量:

烟气中的O

烟气中的N

烟气中的CO带走的热量:

燃烧期间烟气带走的总物理显热为：

进一步地，送风期间输出热量计算方法为：

热风炉送风期间热风炉内输出热量不考虑热损失时的Q

式26中，FI

进一步地，该技术在高炉基础自动化系统(即L1级)中热风炉PLC的CPU中实现实时每秒累计计算蓄热量，并存储。

燃烧期间，每秒进行实时计算混合煤气带入的物理显热Q

以上所有数据在L1的HMI(人机界面)画面或其他显示器集成实时显示，可以让人员根据这些数据、高炉生产的工况变动实时调整自动燃烧用的参数数据。

另外这些烧炉统计数据在HMI软件中采用其集成的VBA脚本动态的记录到每月文本文件中，可以采用诸如WPS、Excel等表格处理文件打开进行事后查询分析。

本发明的有益效果是：通过实现基于PLC层别的秒级的实时性热平衡计算，可以根据目标风温计算出烧炉所需要的煤气量，从而控制热风炉的燃烧，实现燃烧、送风的热量平衡。该技术可以很好地控制热风炉燃烧所需要的煤气量，既可以稳定送出所需要的高风温，又可以减少热风炉的过量蓄热，减少热量损失，降低能源消耗，实现节能降本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，所述高炉热风炉用煤气由管网高炉煤气与转炉煤气混合而成，基于热平衡公式:Q

每次燃烧结束时，采用队列FIFO(先进先出)机制存储最近十次的燃烧期间燃烧产生的化学热Q

另外这些烧炉统计数据在HMI软件中采用其集成的VBA脚本动态的记录到每月文本文件中，可以采用诸如WPS、Excel等表格处理文件打开进行事后查询分析。

以上内容仅用以说明本发明的技术方案，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。