9.1=r τ小时，换炉时间1.0=?τ小时，总的周期时间3=?++=ττττr f z 小时。
合计 00.100 （5）理论燃烧温度和实际燃烧温度计算 1）烟气热含值计算
煤气在35℃时带入的显热m m t C 及助燃空气在20℃时带入的显热L t C k k 按下式计算：
式中 22,,N CO CO 等——煤气或助燃空气所含 各成分的体积含量，%；
m C ——在温度为m t 时煤气的平均热容量，千卡/标米3·℃； k t ——助燃空气温度，℃；
当烟气热含量为460.64千卡/标米3烟气时，查表得此时x t 约为1300=x t ℃。 当1300=x t ℃时烟气中各成分的热含量计算如下：
68,=?=?=τf f z V V 标米3/周期 周期中的煤气总的消耗量按下式计算：
营口钢厂热风炉自动燃烧控制的方案 一、背景说明： 热风炉是高炉炼铁生产的全部过程中的重要设备之一，是提供高炉热风热量的，其提供的热量约占高炉炼铁生产耗热的25%左右，热风温度对高炉炼铁生产产量和节能至关重要，热风炉风温对提高高炉炼铁的许多经济技术指标很明显，其主要体现在：降低焦比、提高煤比、提高产量。 热风炉的最大的作用是把鼓风机站供来的冷风加热到高炉要求的温度，供高炉生产用，热风炉是一种利用蓄热原理工作的换热设备，其工作原理决定它的工作方式是循环周期性的。需要多座（通常是3到4座）交替循环工作，才能满足高炉连续生产的需要。每座热风炉工作又分燃烧阶段和送风阶段。 燃烧阶段：将热风炉内的蓄热体加热，先将冷风阀关闭，煤气和助燃空气按一定的空燃比燃烧，烟气通过烟道排出。 送风阶段：鼓风机站送来冷风进入热风炉与蓄热体充分热交换，达到一定温度时由热风管道送入高炉。对每一座热风炉是一种序批式生产的全部过程。不同的送风制式有：两烧一送，交错并联，两烧两送，半并联方式。 这种序批式生产的全部过程是对燃烧阶段和送风阶段在相对时间内互相 衔接切换，只有燃烧自动化的实现，才有机会实现燃烧阶段和送风阶段相互按照管理要求切换，达到最大节约能源的效果。实现热风炉优化操作。热风炉在其结构上有多种形式，其工作原理是基本相同的，而热风炉的自动化控制也基本相同，大致上可以分为燃烧控制和各设备间的逻辑顺序控制，顺序控制基本可以在一定程度上完成自动。 热风炉自动燃烧控制，据掌握的资料情况和现在的文献看，除引进的高炉外，实现有效的自动燃烧控制很少见，其热风炉的燃烧控制几乎都是在操作站画面上手动（HMI手动），由于手动受人为的因素影响，一人不可能同时操作煤气和助燃空气两个调节阀，就不可避免的出现燃烧状况时好时坏的波动现象。也不能够确保空燃比的恒定，经常造成时而煤气过量不能充分燃烧，时而空气过量温度烧不上来，达不到节省能源效果。 二、具体说明： 利用PLC控制管理系统控制热风炉自动燃烧的方法： 系统构成除工艺和电气的相关设备外，主要仪表设备包括PLC控制管理系统及热风炉操作站，热风炉各部位温度检测，煤气总管压力调节阀，助燃空气压力调节阀及助燃风机调节门，每座热风炉煤气流量检测和流量调节阀、助燃空气流量检测和流量调节阀，热风炉烟道烟气
吗 10-1 煤气成分如何换算？………… 10-2 煤气低发热值如何计算？ 10-3 实际空气需要量如何计算？………………………………………… 10-4 空气过剩系数如何计算？ 10-5 混烧高热值煤气如何计算？………………………………………… 10-6 理论燃烧温度如何简易计算？……………………………………… 10-7 热风炉需要冷却水压力如何计算？………………………………… 10-8 热风炉热效率如何计算？………………………………………… 10-9 高炉煤气发生量的理论计算与简易计算如何？ 10-10 煤气标准状态下的重度如何计算?…………………………… 10-11 煤气流速如何计算？……………………………………………… 10-12 烟道废气的流速如何计算？……………………………………………… 10-13 炉顶煤气取样管如何计算？……………………………………………… 10-14 煤气管道盲板与垫圈如何计算？……………………………… 10-1 煤气成分如何换算？ 热风炉燃烧所用的高炉煤气常以干煤气成分表示，其实就是含有水分的。因 此计算时要先将干煤气成分换算成湿煤气成分。 已知煤气含水的体积百分数，应用下式换算。 100 1002O H V V -? =干湿 (10-1) 若已知每21m3干煤气在任意温度下的饱和水蒸汽量(g/m3)，可以用下式换算。 干干 湿V g V O H ?+= 2124.0100100 (10-2) 式中：湿V ——湿煤气各组成的含量，%； 干V ——干煤气各组成的含量，%；
工号：JG-0054889 酒钢炼铁保障作业区 论文设计 题目热风炉燃烧温度控制管理系统设计 厂区炼铁厂 作业区保障作业区 班组维护班 姓名陈现伟 2011 年05 月08 日
论文设计任务书 职工姓名：陈现伟工种：维护电工 题目: 热风炉燃烧温度控制系统的设计 初始条件：炼铁高炉采用内燃式热风炉,燃烧所采用的燃料为高炉煤气和转炉 煤气。两种燃料混合后进入热风炉燃烧室,再与助燃空气一起燃烧,要求向高炉送风温度达到1350℃，则炉顶温度必须达到1400℃±10℃。 要求完成的主要任务: 1、了解内燃式热风炉工艺设备 2、绘制内燃式热风炉温度控制系统方案图 3、确定系统所需检测元件、执行元件、调节仪表技术参数 4、撰写系统调节原理及调节过程说明书 时间安排 4月29－30日选题、理解设计任务，工艺要求。 5月1－3日方案设计 5月4－7日参数计算撰写说明书 5月8日整理修改 主管领导签字：年月日
学号： 课程设计 题目热风炉送风温度控制系统模块设计 学院自动化学院 专业自动化卓越工程师 班级自动化zy1201班 姓名 指导教师傅剑 2015 年12 月8 日
课程设计任务书 学生：专业班级：自动化zy1201 指导教师：傅剑工作单位：理工大学 题目: 热风炉送风温度控制管理系统的设计 初始条件：炼钢高炉采用燃式热风炉,燃烧所采用的燃料为高炉煤气和转炉煤 气。两种燃料混合后进入热风炉燃烧室,再与助燃空气一起燃烧,要求向高炉送 风温度达到1350 ℃，则炉顶温度一定要达到1400 ℃±10℃。 要求完成的主要任务: 1、了解燃式热风炉工艺设备 2、绘制燃式热风炉温度控制管理系统方案图 3、确定系统所需检测元件、执行元件、调节仪表技术参数 4、撰写系统调节原理及调节过程说明书 时间安排 11月3日选题、理解课题任务、要求
热风炉系统常见事故 一、操作事故： 1.误操作事故：当机旁手动操作时，有时会发生换炉时热风阀误操作。即未先开送风炉的热风阀，而是先关原送风炉的热风阀，造成高炉突然断风。突然断风如果发生在除铁前，高炉炉缸内大量的渣铁突然断风后高炉相当于突然坐料，将导致高炉风口大灌渣，发生灌渣后高炉被休风处理，同时会憋坏高炉风机，属于热风炉操作的重大事故。处理这样的事故，按热风炉操作应急预案，憋风事故操作。 2.换炉时废气阀未关，就开冷风均压阀，冷风会从废气阀放出造成高炉风压剧烈波动，影响高炉顺行，可从风量、风压量变关系中判断出来，热风炉炉内压力充不起来，废气阀跑风声音大，当确认实属废气阀未关严引起，应立即关冷风均压阀，停止送风，结废气阀关严后，再开冷风均压送风。 3.换炉时燃烧阀未关严，当热风炉送风冲压时会造成高温热风大量从燃烧口喷出，将烧坏燃烧阀，如果再遇上煤气阀关不严，有煤气泄漏，将会造成煤气爆炸，甚至将燃烧器，鼓风机炸毁，若发现此类事故，立即停止冲压，然后再将燃烧阀关严，重新送风。 4.烟道跑风事故：①事故原因：烟道阀或废气阀未关严。②事故特征：冷风流量增大，热风压力明显降低，冷风管道声响增加。③事故后果：风量不足，影响跑料，风压剧烈波动，甚至导致崩料。④处理方法：停止均压重新关严烟道阀、废气阀，确保关严后再灌风。 二、热风炉的设备故障 1.热风阀断水，应立即采取以下措施：①若为燃烧炉停止燃烧，热风阀全开，若为送风炉，降低入炉风量，改为小送风。②迅速找维护人员进行处理。 2.热风阀漏水 热风阀漏水的危害：①导致热风温度降低；②导致燃烧室下部温度太低，常引起点炉爆震；③导致热风炉耐火砌体溃破；④该炉给高炉送风时，湿分大，造成高炉炉况波动。 3.造成热风阀破损的主要原因：断水烧坏阀门 ①进、出水管结垢，在冷却水水压变化时发生堵塞。 ②热风阀阀板、阀圈内部结垢和沉积物堵塞局部过热后产生变形或裂纹，将热风阀烧坏。
目录 第一章热风炉热工计算 (1) 1.1热风炉燃烧计算 (1) 1.2热风炉热平衡计算 (6) 1.3热风炉设计参数确定 (9) 第二章热风炉结构设计 (10) 2.1设计原则 (10) 2.2 工程设计内容及技术特点 (11) 2.2.1设计内容 (11) 2.2.2 技术特点 (11) 2.3结构性能参数确定 (12) 2.4蓄热室格子砖选择 (13) 2.5热风炉管道系统及烟囱 (15) 2.5.1顶燃式热风炉煤气主管包括： (15) 2.5.2顶燃式热风炉空气主管包括： (16) 2.5.3顶燃式热风炉烟气主管包括： (16) 2.5.4顶燃式热风炉冷风主管道包括： (17) 2.5.5顶燃式热风炉热风主管道包括： (17) 2.6 热风炉附属设备和设施 (18) 2.7热风炉基础设计 (21) 2.7.1 热风炉炉壳 (21) 2.7.2 热风炉区框架及平台（包括吊车梁） (21) 第三章热风炉用耐火材料的选择 (22) 3.1耐火材料的定义与性能 (22) 3.2热风炉耐火材料的选择 (22) 参考文献 (25)
第一章热风炉热工计算 1.1热风炉燃烧计算 燃烧计算采用发生炉煤气做热风炉燃料，并为完全燃烧。已知煤气化验成分见表1.1。 表1.1 煤气成分表
热风炉自动燃烧控制管理系统研究与应用 发表时间：2019-01-04T14:30:15.143Z 来源：《防护工程》2018年第28期作者：李吉莲 [导读] 热风炉的燃烧控制问题一直被称为是世界性难题很多公司为此进行过长期的研究,国外普遍基于物料平衡和能量平衡的复杂数学模型,而我国基本思路是采用先进的控制理论技术作为实现控制的方法 李吉莲 青海中信国安锂业发展有限公司青海格尔木 816000 摘要：热风炉的燃烧控制问题一直被称为是世界性难题很多公司为此进行过长期的研究,国外普遍基于物料平衡和能量平衡的复杂数学模型,而我国基本思路是采用先进的控制理论技术作为实现控制的方法。但由于控制思想和数学模型复杂、实施难度大、对现场条件要求苛刻和严重偏离现场实际情况等原因,很难使燃烧系统运行达到最佳。燃烧控制基本依靠操作人员经验手工操作,由于操作员控制水平参差不齐,造成热风炉煤气消耗增大,热风炉拱侧温度不高且不稳定,使高炉风温达不到最高,这种情况至今没有得到有效解决,对高炉的稳定生产是非常不利的。研究一种适合国情、易于实施的热风炉控制管理系统及控制方法,具有重大的现实意义。 关键词：热风炉；自动燃烧；控制管理系统；应用 1热风炉自动控制功能开发 1.1数据采集, 实现二级上位机能够读取和控制热风炉PLC系统。其中关键性技术(问题)PLC系统的通信的解决方法(技术手段)是通过OPC通信协议建立OPC服务器和客户端实现与PLC通信。 1.2控制决策协调器, 实现专家系统、燃烧自寻优模型、拱顶温度控制模型和速度模型协调控制。其中关键性技术(问题)协调控制的解决方法(技术手段)是通过与生产操作工结合,了解热风炉工艺确定各个模型之间的时序,编写程序实现总结出来的时序控制。 1.3专家系统, 实现在煤气压力和热焓值变化比较大的情况下,利用专家系统根据热风炉当前工艺条件算出相应的调节阀输出。其中关键性技术(问题)专家最佳案例的收集和工艺条件的判断输出的解决方法(技术手段)是通过与生产操作工结合了解热风炉工艺确定最佳案例的判断条件,以及案例管理算法。 1.4自寻优模型, 实现模仿操作工热风炉操作控制空燃比最优。其中关键性技术(问题)外界条件不断变化下最佳空燃比的确定的解决方法(技术手段)是通过时间序列法与热风炉操作工烧炉经验总结出自寻优模型算法,根据算法确定出最佳空燃比,并且应用于自动燃烧控制中。 1.5拱顶温度控制模型 实现拱顶温度控制在目标温度范围内。其中关键性技术(问题)煤气质量影响拱顶温度高低的解决方法(技术手段)是通过寻找到最佳空燃比,根据热风炉操作工操作经验控制拱顶温度在目标范围之内。 2锅炉燃烧自动化技术应用的必要性 2.1保证蒸汽管道的安全稳定 通过在工业锅炉中应用燃烧自动化技术能够有效维持住蒸汽管道的压力，并且由于蒸汽压力能够平衡锅炉的负荷，因此从锅炉蒸汽产量的变化就能够直接体现出锅炉运行状态。一旦燃料的供应量发生变化，就会改变锅炉的发热量，因此通过自动化技术的应用能够快速恢复蒸汽压力，实现蒸汽管道压力的有效维护。此外，通过控制气压的稳定性，还能够有效提高锅炉整体的安全、稳定性。 2.2保证炉膛压力的安全稳定 应用了锅炉燃烧自动化技术能够通过平衡引风量和送风量的方式，稳定炉膛压力，并且保证锅炉燃烧的稳定性、安全性以及经济型。大多数情况下，我们将炉膛的负压控制在-40～-20Pa的范围内，如果压力过小，则容易导致炉膛喷火，继而影响到锅炉燃烧环境，严重影响周边作业人员的人身安全与健康；如果压力过大，则会造成炉膛风量增加，在消耗大量电力驱动引风机的同时，损失大量的热量，因此说，我们需要通过锅炉燃烧自动化技术的应用保证膛内压力。 2.3提升锅炉燃烧的经济指标 在锅炉燃烧的整个过程中，我们需要严格保证经济性指标，这样才能够从根本上实现节能降耗的目的，我们通常采用烟气中含氧量与送风量的比值作为重要的经济性指标。如果能够合理控制比值，不仅会降低热量的无谓损失，还能够在一定程度上提高燃烧效率；反之，如果出现锅炉燃烧过程中燃料并未完全燃烧的情况也会造成大量的浪费。此外，如果锅炉燃烧过程中内部空气含量过大，也会造成热量的大量损失，降低锅炉的工作效率。并产生严重的空气污染。因此说，我们应通过使用锅炉自动化技术的方式，在改变燃料量时应恰当调整锅炉的送风量，保证燃料的充分燃烧。 3锅炉燃烧系统自动控制基本控制策略 3.1燃料量的控制 由于燃料量控制管理系统的任务是维持锅炉主汽压力的稳定，避免汽压过高、过低或者急剧变化。我们采用将多模态切换控制技术应用于锅炉燃料量控制，建立锅炉暂态、稳态、外扰、内扰四种运行模态的在线辨识方法、控制策略及各种运行模态下不同控制策略的自适应切换原则，以实现锅炉负荷在70%-110%范围内快速波动时，燃料量自动控制管理系统能快速稳定主蒸汽压力，确保燃烧连续自动运行。 3.2送、引风协调控制 锅炉运行过程中，引风必须与送风协调，本项目采用的送、引风协调控制的基本思想如下：炉膛漏风引起炉膛负压—烟气氧量震荡时，送风系统暂停调节，引风系统采取过阻尼控制策略，并选择FUZZY控制器，使炉膛负压逐渐恢复稳定，同时避免调节过量引起超调。炉膛负压在稳态情况下偏差过大时，为避免炉膛漏风引起负压—氧量震荡，送风也暂停调节，但引风采用PID快速控制，使炉膛负压快速稳
450m3高炉自身空煤气双预热热风炉设计计算 热风炉的加热能力（1m3高炉有效容积所具有的加热面积） 一般为80～100m2/m3或更高。前苏联5000m3的高炉蓄热面积为104 m2/m3，设计风温1440℃，为目前最高设计风温水平。 蓄热体面积120×450=54000 m2，设计三座热风炉，每座蓄热面积为18000m2，蓄热体单位体积传热面积48 m2/m3，每座热风炉蓄热体体积为375 m3。 蓄热室设计中，烟气流速起主导作用。小于100 m3炉容，烟气流速1.1～1.3Nm/s。炉容255～620 m3，烟气流速1.2～1.5Nm/s。炉容大于1000 m3，烟气流速1.5～2.0Nm/s。 根据资料核算，参考以上烟气流速差异，设计时可采用：蓄热体高度L/蓄热体直径D的办法来进行计算。炉容大于1000 m3，L/D=3.5～4；炉容255～620 m3，L/D=3～3.5。 热风炉结构计算实例 450m3高炉热风炉设计计算。为实现热风炉外送热风温度～1150℃，确定热风加热能力为120 m2/m3，如果设置三个热风炉，则每个热风炉的蓄热面积为18000 m2。 热风炉结构的确定：假设蓄热室高/径=3.5，则 3.14×r2×7r×48=18000，r=2.57m，蓄热室直径5.14m，蓄热体高度18m。 燃烧器计算实例 假设高炉利用系数为K=3.5t铁/m3·昼夜，年工作日按355天计算。450m3高炉年产铁量估算为3.5×355×450=559125t。 焦比1：0.5，则冶炼强度i=1.75t焦/m3·昼夜。 高炉入炉风量V 0=Vu·i·v/1440（V 高炉入炉风量，Nm3/min；Vu高炉有效容积， m3；i冶炼强度，t焦/m3·昼夜；v每吨干焦的耗风量，Nm3/ t焦）V =450×1.75×2450/1440=1340 Nm3/min(实际1400)。 热风平均温度1150℃，送风期间热风带走的热焓为：363×1340=486420kcal/ min。(1250时,431.15-46.73=384.42热焓为538188 kcal/ min,供热717584 kcal/ min) 热风炉一个工作周期2.25h，送风期0.75h，燃烧期1.5h。 热风炉效率为75％时，燃烧器每分钟的供热量为1/2×648560(717584)kcal/min，假设高炉煤气的热值为800 kcal/Nm3，则燃烧器每分钟的燃气量为405(448.5) Nm3/ min，燃烧器能力24300(26910) Nm3/h。 根据郝素菊等人编著的《高炉炼铁设计原理》所提供数据，金属套筒式燃烧器烟气在燃烧室内的流速为3～3.5Nm/s，陶瓷燃烧器烟气在燃烧室内的流速为6～7Nm/s。 根据郝素菊等人编著的《高炉炼铁设计原理》所提供数据，陶瓷燃烧器空气、煤气喷口以25～300角相交。一般空气出口速度为30～40m/s，煤气出口速度15～20 m/s。 燃烧器能力27000 Nm3/h，空气量21600 Nm3/h，烟气量48600 Nm3/h。 燃烧混合室直径φ2530mm，烟气流速2.62m/h。 喉口直径Φ1780mm，烟气流速5.3m/h。 由于增加了旁通烟道,燃烧器能力提高10%,29700 Nm3/h,空气20790 Nm3/h,烟气 量50490 Nm3/h, 燃烧混合室直径φ2300mm，面积4.15m2,烟气流速3.38m/h. 喉口直径Φ1736mm，面积2.37m2, 烟气流速5.92m/h。
热风炉的燃烧操作范本 使用说明：本操作规程资料适用于日常工作环境中对既定操作标准、规范进行约束，并要求有关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况做条款调整，套用时请仔细阅读。 1、确认干燥系统所有设备均已运行正常，19#皮带上有料，确认“准备完毕”指示灯亮。 2、点火前，调整好干燥系统负压（以点火烧嘴或火把伸入不熄灭为宜）。 3、点火后，关闭待用烧嘴吹扫蒸汽阀，打开进油阀，观察燃烧状况。 4、燃烧稳定后，解除点火烧嘴，关闭LPG主阀，抽出火把。 5、沉尘室温度达70℃时，开始干燥，并引入SH、RH烟气。 6、视炉膛温度和热风炉出口烟气温度来调整三
次风总量及三次风量。 7、熄火时，先降低干燥料量，关闭重油调节阀前的进油阀，并打开吹扫蒸汽阀吹扫重油管道和烧嘴。 请在该处输入组织/公司名称 Please Enter The Name Of Organization / Organization Here
} 目录 第一章热风炉热工计算 (2) 热风炉燃烧计算 (2) 热风炉热平衡计算 (4) 热风炉设计参数确定 (5) 第二章热风炉结构设计 (6) 设计原则 (6) 工程设计内容及技术特点 (6) ; 设计内容 (6) 技术特点 (6) 结构性能参数确定 (7) 蓄热室格子砖选择 (7) 热风炉管道系统及烟囱 (8) 顶燃式热风炉煤气主管包括： (8) 顶燃式热风炉空气主管包括： (9) 顶燃式热风炉烟气主管包括： (9) 《 顶燃式热风炉冷风主管道包括： (9) 顶燃式热风炉热风主管道包括： (10) 热风炉附属设备和设施 (10)
热风炉基础设计 (11) 热风炉炉壳 (11) 热风炉区框架及平台(包括吊车梁) (11) 第三章热风炉用耐火材料的选择 (12) 耐火材料的定义与性能 (12)
吗 热风炉有关计算实例 10-1 煤气成分如何换算？ ……………………………………………… 10-2 煤气低发热值如何计算？………………………………………… 10-3 实际空气需要量如何计算？………………………………………… 10-4 空气过剩系数如何计算？………………………………………… 10-5 混烧高热值煤气如何计算？………………………………………… 10-6 理论燃烧温度如何简易计算？……………………………………… 10-7 热风炉需要冷却水压力如何计算？………………………………… 10-8 热风炉热效率如何计算？…………………………………………… 10-9 高炉煤气发生量的理论计算与简易计算如何？ …………………… 10-10 煤气标准状态下的重度如何计算?…………………………… 10-11 煤气流速如何计算？……………………………………………… 10-12 烟道废气的流速如何计算？……………………………………………… 10-13 炉顶煤气取样管如何计算？……………………………………………… 10-14 煤气管道盲板与垫圈如何计算？……………………………… 10-1 煤气成分如何换算？ 热风炉燃烧所用的高炉煤气常以干煤气成分表示，其实就是含有水分的。因此计算时要先将干煤气成分换算成湿煤气成分。 已知煤气含水的体积百分数，应用下式换算。 100 1002O H V V -? =干湿 (10-1) 若已知每21m3干煤气在任意温度下的饱和水蒸汽量(g/m3)，可以用下式换算。 干干 湿V g V O H ?+= 2124.0100100 (10-2) 式中：湿V ——湿煤气各组成的含量，%； 干V ——干煤气各组成的含量，%；
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