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高炉自动化炼铁工艺发展

浏览次数: 日期:2017年10月10日 10:55

  随着高炉检测技术和计算机的发展,在高炉大型化的要求和推动下,高炉的自动化有了迅猛的发展,以计算机的广泛运用为其主要标志。

  A高炉检测技术的发展

  现代高炉检测技术的发展集中表现在:开发更多的检测项目;使用微型计算机运算和补正以提高检测精度;开发设备诊断技术。

    主要有:面形状测量。采用辐射线或超声波式料面仪测料面形状(如图8-1所示)。

  ⑵煤气流分布测量。测定方法是把热电偶直接通电,使测温点到规定温度,停止通电后,煤气流将测温点冷却,测定其冷却速度并补正煤气成分、温度和压力的影响,就可得出煤气流速。将探针在炉喉半径各点上进行测量后,便得出煤气流分布情况。所有这些操作和处理均由计算机来执行(如图8-2所示)。

  ⑶炉顶煤气成分分析。主要包括:除尘器后总的煤气成分分析和炉喉两垂直径向上各点煤气分析。使用固定探针,一次取样,然后依次自动分析各个样品。分析仪器采用带微型计算机的色谱仪和质谱仪。

  ⑷软熔带的测量。测量方法有:在炉身静压力计测量数据的基础上推算的方法;以炉喉煤气流分布为基础,划分为多个同心圆模型推算的方法,从炉顶插入特殊导线,以其残存长度直接测定的方法;从炉顶插入热电偶,以其长度和测得的温度进行推算的方法;插入垂直或倾斜探测器测量的方法;在炉料中装入示踪原子的方法等。

  ⑸炉料下降速度的测量。最近开发的炉料下降速度测量方法有电磁法和电阻法。日本新日铁公司塄厂利用磁场原理,用传感器测量料层下降。传感器安装在炉身各层及各个方向耐火砖内,利用下降矿石的焦炭磁导率的不同测定炉料下降速度。电阻式传感器是用测量料层的电阻确定焦、矿层的下降速度。

  ⑹风口前的检测。主要有:用工业电视测量风口前焦炭回旋区的状况、焦炭粒度和温度水平等;测量炉内微压变化,了解悬料、崩料、管道行程等炉况,并可推断焦炭回旋区状况;测量各风口的风量和风口前端的温度等。

  ⑺设备诊断。主要包括风口破损的诊断;炉身冷却系统的诊断;耐火材料烧损的诊断。

  ⑻焦炭水分测量。目前常用中水分计测量焦炭水分。所用的中子源为251cf射源,其中子与射线平均能量为2MeV,水分测量为0~15%,密度为0~1g/m3。

高炉自动化

  除了上述各种检测技术外,还有煤粉喷吹量测量和渣、铁水测温等技术。

  B高炉生产过程的部分自动控制

  国内外先进高炉的部分生产过程、如鼓风机、热风炉、炉顶煤气压力调节、装料和喷吹燃料等系统,已采用计算机实现了自动控制。

  ⑴热风炉的自动控制。计算机控制热风炉的主要内容是确定最佳的燃烧制度,根据燃料废气成分分析、废气温度和炉顶燃烧温度等参数,自动调节助燃空气和煤气量,自动确定换炉时间和进行换炉,以及自动显示和打印各种参数及报表,与人工操作相比较,自动控制能节省燃料,保持送风温度、风量和风压稳定,安全可靠,充分发挥了热风炉的能力和提高了热风炉的寿命。

  ⑵装料系统的自动控制。它主要包括装料设备的顺序控制和焦炭、铁矿石及其他原料的自动称量、装料顺序控制。相应的控制系统由两部分组成,即高自动操作所必须的基本功能和由于添加计算机而具有的附加功能。

  ⑶高炉的自动控制高炉冶炼过程进行着复杂的传质、传热和传动量过程,影响因素多,采用电子计算机实现高炉冶炼过程的自动控制十分困难。尽管如此,经过30年的研究和探索,高炉上采用电子计算机控制现在已经有了很大的发展。

  高炉的自动控制有两大类:一为目前馈控制:二为反馈控制。

高炉自动化

  前馈控制就是控制输入参数(炉料和鼓风)使首尾一致,尽量见识输入参数的波动。对于高炉来说,前馈控制尤为重要。因为高炉的纯时延和时间常数很长,如果输入参数波动很大,在为了校正高炉的偏离而采取的措施尚未产生全部效应之时可能遇到新的变化,使措施无效,甚至造成更大困难。

  反馈控制就是根据输出参数,如铁水成分、铁水温度、煤气成分、料柱透气性等偏离预定标准指的程度,改变输入参数以消除波动。

  以上两种控制方法中,前馈控制是基础,反馈控制也是必不可少的,但后者只有前两者的基础上才能发挥作用。

  利用计算机模拟高炉的操作系统称为高炉的数学模型。高炉数学模型是高炉计算机系统的灵魂。它是比较完整的数学表达式,每一个高炉计算机系统都必须由若干数学模型支持其工作。功能越完备的系统,其数学模型的构成就越齐全和完善。高炉数学模型的种类很多,按使用目的划分,有控制模型和解析模型;安模型构造方法划分,有统计模型、物料及热平衡模型、反应工程学模型和控制论模型。

  目前,高炉计算机控制领域里还有大量的课题亟待研究和解决,主要是:高炉冶炼过程规律性深入研究,探索和简历更完善的数学模型;高炉检测技术进一步发展,为计算机提供更为准确可靠的检测参数和信息;高炉的各种操作必须逐步完善,由性能良好适合于自动控制的机械所代替。高炉自动化的发展目标是实现全面自动化,但要打到这一目标还有很长一段路要走。

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