宣钢2500 m3高炉富氧自控程序设计

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摘 要：文章主要介绍了宣钢2 500 m3高炉本体富氧自控程序设计思路，供广大技术人员共同学习和探讨。

关键词：高炉本体；富氧鼓风；自控程序

中图分类号：TF573 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）06-0008-02

宣钢2 500 m3高炉由2008年3月投产，并四天达产，日产5 008 t，创全国最好水平。在正常生产时，采用富氧鼓风，富氧鼓风是在鼓风中加入工业氧（氧气含量90%以上），使鼓风含氧超过大气含氧。2 500 m3高炉采用富氧鼓风后，日产铁提高了近1 000多吨，为高炉日日高产冶炼提供了可靠的保障。而对于高炉富氧自控程序设计是实现这一技术的关键。

1 高炉采用富氧氧鼓风的优点

采用富氧氧鼓风的高炉相对于不采用富氧鼓风的高炉有如下优点：

①富氧对高炉冶炼过程影响高炉鼓风含O2提高之后，能加速高炉风口前的燃烧过程，提高理论燃烧温度，强化高炉冶炼，增加高炉煤比，但其和高炉提高风温不同，它不能带入附加的热量。

②提高高炉冶炼强度，由于鼓风含O2提高之后，高炉燃烧焦炭和煤粉的能力提高，也就是提高了高炉的冶炼强度，由于鼓风和富氧含纯氧不同，富氧率提高1%，能提高冶炼强度4.76%，也就是说高炉产量按理论计算应提高4.76%。

③高炉富氧有利于炉况顺行。高炉富氧后，由于燃烧同样的碳，其燃烧产物量下降，在一定的条件下相当于高炉减风，炉内煤气上升阻力减少，有利于高炉顺行，如果保持原有的煤气量，则相当于高炉加风。

④高炉富氧对高炉综合焦比影响有好有坏，一般变化不大，但由于富氧后，煤比大大提高，可促使焦比降低。

⑤高炉富氧之后，能提高高炉煤气的热值。富氧后，由于煤气中N2量减少，有效的CO、H2相对增加，能提高煤气的热值，鞍钢统计富氧1%，高炉煤气的热值提高3.4%，热风炉反应好烧炉。

⑥高炉富氧更有利于冶炼能耗高的铁种。对于综合焦比很高铸造铁、硅铁等耗热量大的铁种，不仅能大大降低其燃耗，还能提高其产量。

2 宣钢2 500 m3高炉富氧自控程序设计

正是由于高炉富氧鼓风有这样大的优越性，宣钢

2 500 m3高炉正常生产时采用富氧鼓风技术。而对于富氧鼓风控制的设计，则是实现这一技术的关键。由于氧气本身就是强氧化剂，易燃易爆。因此对于富氧自控程序的设计就相比其它程序而言，有了更高的安全要求。

2.1 测量富氧温度，压力，及流量

富氧温度、压力及流量的测量，工艺要求十分精确，富氧温度测量采用PT100热电阻，压力测量采用横河川仪EJA压力变送器，流量测量采用横河川仪EJA差压变送器，而流量根据差压由公式计算得出：

流量=■×3.7971

2.2 富氧流量进行小信号切除

由于工业现场环境比较恶劣，各种设备受到一些无法避免的干扰，从而影响流量的精度，针对这种情况，我们人为的对流量进行了小信号切除的设计，即当富氧流量=常数时，富氧流量正常输出。

2.3 运用PID调节器对富氧调节阀进行控制

为了使富氧连续稳定的向高炉鼓风，所以富氧调节阀的控制也比其它调节阀的控制要求严格，在控制过程中，必须要求其连续平稳，不能有大的波动。我们在硬件上采用了气动薄膜调节阀，此调节阀调节精度高，响应快速，安全性好，适用于富氧这类特殊的场合。而在软件控制方式上，我方技术人员采用PID对其进行调节，实现了控制要求。PID调节是比例、积分、微分调节，在调节阀的应用中很广泛，在程序组态中，应用AC800F组态软件提供的PID功能块进行编程，方便、可靠、安全，实现PID调节控制的关键是设置PID参数，技术人员经过多次试验，设定了以下参数，得到了理想的曲线，P（比例）=0.1，I（积分）=10S，微分不用，输出高限为95%，输出低限为5%，控制程序框图如图1所示。

PV：PID过程值，这里为现场富氧流量，由于富氧流量在小范围内可能有些波动，采用定时范围内的平均值功能块把波动减小到最小，时间设为1 S。

SP： PID设定值。这里设定值为冷风流量X60.0富氧率X0.01，其中富氧率由工长在画面中进行设定。

2.4 富氧切断阀的控制

由于对富氧切断阀的安全性要求极高，控制不好，则可能引起高炉爆炸事故，后果严重。我组技术人员经过仔细的研究，放弃了以往编程方式，即由自己编写阀功能块，而采用了组态软件自带的功能块，对富氧快切阀进行控制，如图2所示，提高了其安全性。此控制方式分为手动和自动，两种方式可由工长在操作界面上进行选择，正常方式下，富氧切断阀在自动方式，手动方式是为了遇到紧急情况，而能够快速关闭富氧切断阀。

对于其自动方式下，传统的控制方式有两种，第一种利用富氧压力进行控制，当富氧压力

3 富氧画面

工长在画面中的操作，我们遵循简单，方便的原则，工长在操作时，在自动方式下，只需要输入富氧率即可对调节阀进行控制，大大的简化了操作的步骤，提高了工作效率。复杂的计算均由程序来完成，富氧调节画面如图3所示。

4 结 语

富氧鼓风可以提高煤粉置换比，提高生铁产量。同时也可以提高渣铁的温度，改善渣铁的流动性，提高冶炼强度，增加高炉产量和强化喷吹燃料在风口前的燃烧。经过以上富氧自控程序的设计，富氧在投入运行以来，运行稳定、安全，工长操作简单、方便。高炉自采用富氧后，日产铁提高了近1 000多吨，降低了焦比，节约能源，收到了可观的经济效益。

参考文献：

[1] 谢琼.涟钢高炉富氧的技术经济分析[J].深冷技术，2001，（3）.

作者简介：王海明，宣化钢铁公司检修公司自动化一车间。