1、熱風(fēng)爐自控系統(tǒng)設(shè)計與實踐        摘要：詳述了頂燃式熱風(fēng)爐的工藝特點及控制程序的設(shè)計，并與內(nèi)然式熱風(fēng)爐對比分述其優(yōu)缺點。 關(guān)鍵詞：頂燃式；內(nèi)燃式；氧氣分析儀；冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥 宣化鋼鐵集團責(zé)任有限公司煉鐵廠450M3高爐建于2002年，共有3座熱風(fēng)爐，每座熱風(fēng)爐共有十個閥，分別為熱風(fēng)閥、冷風(fēng)閥、充壓閥、廢氣閥、煙道閥、高爐煤氣切斷閥、高爐煤氣放散閥、高爐煤氣燃燒閥、空氣燃燒閥和通冷切斷閥。還有3個調(diào)節(jié)閥，分別為高爐煤氣調(diào)節(jié)閥，助燃空氣調(diào)節(jié)閥，通冷調(diào)節(jié)閥。公共閥有混風(fēng)切斷閥、倒流休風(fēng)閥、助燃風(fēng)機切斷閥、預(yù)熱器前切斷閥

2、、預(yù)熱器后切斷閥、1#、2#助燃風(fēng)機切斷閥、混風(fēng)調(diào)節(jié)閥和1#、2#助燃風(fēng)機調(diào)節(jié)閥。如下示意圖： 由于熱風(fēng)爐使用高爐煤氣易造成煤氣中毒、火災(zāi)、爆炸等惡性生產(chǎn)事故，在控制系統(tǒng)的選擇上需要高性能、高穩(wěn)定性、控制算法靈活多樣的機控制系統(tǒng)。450M3高爐使用ABB公司的大型集散控制AC800F系統(tǒng)，該系統(tǒng)融傳統(tǒng)的DCS和PLC優(yōu)點于一體并支持多種國際現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。它既具備DCS的復(fù)雜模擬回路調(diào)節(jié)能力、友好的人機界面（HMI）及方便的工程軟件，同時又具有與高檔PLC指標(biāo)相當(dāng)?shù)母咚龠壿嫼晚樞蚩刂菩阅?。系統(tǒng)既可連接常規(guī)I/O，又可連接Remote I/O及Profibus、FF、CAN、Modbus等各種現(xiàn)場

3、總線設(shè)備。系統(tǒng)具備高度的靈活性和極好的擴展性，控制機柜供電、控制模件采用冗余設(shè)計，局部的故障不能影響現(xiàn)場設(shè)備安全運行。在現(xiàn)場設(shè)備控制參數(shù)中，設(shè)定故障狀態(tài)下的安全設(shè)定值，一旦出現(xiàn)大范圍的廠區(qū)停電、意外事故，控制系統(tǒng)按照安全模式進行工作。 高爐主控室設(shè)計了兩套CPU冗余設(shè)置，通過Profibus電纜連接遠(yuǎn)程IO站，在熱風(fēng)電磁站安裝機柜為遠(yuǎn)程I/O站，利用CI830作為Profibus從站連接I/O子模件再連接到現(xiàn)場設(shè)備。1         操作員站上的操作監(jiān)控軟件DigiVis及工程師站上的組態(tài)調(diào)試軟件CBF是操作管理

4、級必須的軟件?？刂普竞筒僮髡局g利用雙絞線連接，遵循TCP/IP協(xié)議。 每個熱風(fēng)爐有四種狀態(tài)，分別為燃燒狀態(tài)、閉爐狀態(tài)、送風(fēng)狀態(tài)和換爐狀態(tài)。每種狀態(tài)有九個閥（通冷切斷閥除外）的反饋綜合而得，在主畫面用不同顏色顯示各種狀態(tài)，直觀醒目。如果沒有達到預(yù)設(shè)的綜合狀態(tài)則在畫面顯示“閥位不正?！?，操作工確認(rèn)并采取措施。 由操作臺執(zhí)行燃燒、閉爐、送風(fēng)命令，在同一時刻只有一個命令有效。達到狀態(tài)后復(fù)位命令并且在畫面分色顯示，于是命令間轉(zhuǎn)換：燃燒閉爐送風(fēng)。這樣必經(jīng)以下四種轉(zhuǎn)換過程： 1燃燒轉(zhuǎn)閉爐 首先煤氣調(diào)節(jié)閥反饋30，關(guān)高爐煤氣切斷閥，延時5秒開高爐煤氣放散閥，延時2秒關(guān)高爐煤氣燃燒閥，延時2秒關(guān)助燃空氣燃燒閥

5、，延時1秒關(guān)煙道閥。例如關(guān)煙道必須同時有高爐煤氣切斷閥的關(guān)反饋、高爐煤氣放散閥的開反饋、高爐煤氣燃燒閥的關(guān)反饋和助燃空氣燃燒閥的關(guān)反饋且助燃空氣燃燒閥關(guān)位返回后延時1秒后才自動關(guān)煙道。 2送風(fēng)轉(zhuǎn)閉爐 送風(fēng)轉(zhuǎn)閉爐時必須判斷其他兩個是否送風(fēng)，如果不是休風(fēng)必須至少一個爐送風(fēng)。關(guān)冷風(fēng)閥，延時5秒關(guān)熱風(fēng)閥。 3閉爐轉(zhuǎn)燃燒 開廢氣閥延時60秒且爐內(nèi)壓力 5Kp，開煙道閥，延時5秒關(guān)廢氣閥，延時5秒開助燃空氣燃燒閥，延時2秒且助燃空氣調(diào)節(jié)閥開度40，開高爐煤氣切斷閥，延時后關(guān)高爐煤氣放散閥延時1秒，開高爐煤氣燃燒閥。 4閉爐轉(zhuǎn)送風(fēng) 開充壓閥延時5秒且爐內(nèi)壓力與熱壓相等開熱風(fēng)閥，延時1妙開冷風(fēng)閥、關(guān)充壓閥 。

6、 每執(zhí)行一步必須有前幾步的反饋且延時。每個閥的命令發(fā)出后在一定延時后仍無反饋則報警且不執(zhí)行下步。燃燒與送風(fēng)之間必須是經(jīng)過閉爐，二者直接轉(zhuǎn)換不起作用。于是閉爐必須記住轉(zhuǎn)換前的狀態(tài)。而在執(zhí)行過程中為換爐狀態(tài)。 每個閥的反饋由該閥的到位信號和相反的到位信號的反取“與”關(guān)系得出。即開信號由開反饋信號和非關(guān)反饋信號構(gòu)成，關(guān)信號由關(guān)反饋信號和非開反饋信號構(gòu)成。例如： 同時當(dāng)熱風(fēng)爐處于某種狀態(tài)時，每個閥的開位與關(guān)位異或取反為該閥不正常。即該閥的開位和關(guān)位同時具備或同時沒有則不正常。    而只要有一個閥不正常則報警顯示，把每座熱風(fēng)爐的9個切斷閥（通冷切斷閥除外）的每一個設(shè)備報警信號組合在

7、一起，當(dāng)每座熱風(fēng)爐只要有一個閥的控制設(shè)備發(fā)出報警信號，該座熱風(fēng)爐的所有設(shè)備將停止工作，按照預(yù)設(shè)的安全方案動作，從而避免安全事故。 九個閥的自動信號“與”后為整個爐的自動，每個閥的自動輸出必須有這個自動信號。 通過以上對頂燃式熱風(fēng)爐工藝特點及控制程序的簡述，結(jié)合內(nèi)燃式熱風(fēng)爐加以對比分析，有以下各自特點： （1）頂燃式熱風(fēng)爐有燒嘴，燃燒室在熱風(fēng)爐頂部。有通冷切斷閥和通冷調(diào)節(jié)閥，在送風(fēng)過程中如果燒嘴溫度過高超限，畫面報警顯示提示操作工手動開通冷以降溫。而內(nèi)燃式的熱風(fēng)爐沒有以上通冷各閥。 （2）內(nèi)燃式的熱風(fēng)爐具有焦?fàn)t煤氣燃燒系統(tǒng)，包括焦?fàn)t煤氣切斷閥，焦?fàn)t煤氣放散閥、焦?fàn)t煤氣燃燒閥、氮氣吹掃閥和焦?fàn)t煤氣調(diào)節(jié)閥。在后煙道設(shè)有氧氣氣體分析儀，用以分析燃燒時其中的氧氣含量，實時調(diào)節(jié)燃燒的空氣、煤氣的比例。 （3）內(nèi)燃式的熱風(fēng)爐利用煙氣換熱高爐煤氣，有兩座預(yù)熱爐直接加熱助燃空氣。頂燃式熱風(fēng)爐使用煙氣置換