營口鋼廠熱風(fēng)爐自動燃燒控制方案熱風(fēng)爐作為高爐煉鐵的關(guān)鍵設(shè)備，其燃燒過程的穩(wěn)定性直接影響風(fēng)溫輸出、煤氣能耗及環(huán)保指標(biāo)。針對營口鋼廠現(xiàn)有內(nèi)燃式熱風(fēng)爐運行特點（爐容3200m3，設(shè)計風(fēng)溫1250℃，使用高爐煤氣與焦?fàn)t煤氣混合燃料），自動燃燒控制方案需實現(xiàn)燃燒過程的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，重點解決傳統(tǒng)人工操作中存在的風(fēng)溫波動大（±30℃）、煤氣單耗高（1.2GJ/℃·t）、煙氣氧含量不穩(wěn)定（3%8%）等問題。系統(tǒng)核心控制目標(biāo)為：風(fēng)溫波動范圍≤±15℃，煤氣單耗降低至1.0GJ/℃·t以下，煙氣氧含量穩(wěn)定在2%3%（過剩空氣系數(shù)1.051.1）。關(guān)鍵控制參數(shù)選取拱頂溫度（目標(biāo)值13501400℃）、廢氣溫度（≤350℃）、煤氣流量（Q_g）、助燃空氣流量（Q_a）、煤氣壓力（P_g≥3kPa）、空氣壓力（P_a≥5kPa）、煙氣含氧量（O?）作為反饋變量，其中拱頂溫度通過紅外雙波長測溫儀（精度±1℃）實時監(jiān)測，廢氣溫度采用鎧裝熱電偶（響應(yīng)時間＜2s），流量測量選用插入式超聲波流量計（帶溫度壓力補償），壓力信號通過擴散硅壓力變送器（量程010kPa，精度0.1%）采集?？刂撇呗圆捎梅蛛A段動態(tài)調(diào)節(jié)模式：1.燃燒初期（030min）：以快速提升拱頂溫度為目標(biāo)，采用“流量前饋+溫度PID”復(fù)合控制。根據(jù)當(dāng)前爐況（如前一周期廢氣溫度、高爐需風(fēng)流量）計算初始煤氣流量設(shè)定值Q_g0=K1×(T_拱頂目標(biāo)T_拱頂初始)，同時空氣流量按初始空燃比λ0=1.2（經(jīng)驗值）同步調(diào)節(jié)，避免因空氣不足導(dǎo)致不完全燃燒。此階段PID控制器輸出以溫度偏差為主（比例系數(shù)Kp=2.5，積分時間Ti=60s），快速縮小拱頂溫度與目標(biāo)值的差距。2.燃燒中期（3090min）：轉(zhuǎn)入穩(wěn)定燃燒階段，重點控制煙氣氧含量與廢氣溫度上升速率。通過煙氣在線分析儀表（激光式O?分析儀，響應(yīng)時間＜1s）實時檢測O?濃度，采用氧含量閉環(huán)控制調(diào)整空燃比：λ=λ0+K2×(O?設(shè)定值O?實測值)，其中K2=0.05（自適應(yīng)調(diào)整系數(shù)）。同時限制廢氣溫度上升速率≤5℃/min（通過煤氣流量變化率限制實現(xiàn)，ΔQ_g/Δt≤200m3/h·min），防止?fàn)t篦子過熱。3.燃燒末期（90120min）：以“蓄熱最大化”為目標(biāo)，采用廢氣溫度拱頂溫度差值控制。當(dāng)拱頂溫度達到上限（1400℃）后，逐步降低煤氣流量，同時調(diào)整空燃比至λ=1.05（經(jīng)濟燃燒值），使廢氣溫度接近但不超過350℃?？刂七壿嫗椋篞_g=Q_g當(dāng)前值K3×(T_廢氣當(dāng)前T_廢氣目標(biāo))，其中K3=0.1（根據(jù)歷史數(shù)據(jù)擬合的衰減系數(shù)），確保蓄熱室格子磚充分蓄熱，為送風(fēng)階段提供穩(wěn)定熱源。系統(tǒng)硬件架構(gòu)采用“PLC+智能儀表”分布式控制，主控制器選用西門子S71500（處理周期＜100ms），配置AI模塊（16位精度，支持420mA/熱電阻信號）、AO模塊（12位精度，控制調(diào)節(jié)閥）及通信模塊（Profinet接口，與高爐主控室DCS系統(tǒng)通信）。執(zhí)行機構(gòu)方面，煤氣與空氣流量調(diào)節(jié)選用電動調(diào)節(jié)閥（公稱通徑DN300，流量特性為等百分比，可調(diào)比100:1，全行程時間＜15s），快切閥采用氣動蝶閥（響應(yīng)時間＜0.5s，泄漏等級Ⅵ級），確保緊急情況下快速切斷燃料。數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，所有傳感器信號經(jīng)PLC預(yù)處理：流量信號通過溫壓補償公式Q=Q_標(biāo)況×(P實測×273)/(P標(biāo)況×(273+T實測))修正（P標(biāo)況=101.325kPa，T標(biāo)況=20℃）；溫度信號采用滑動平均濾波（窗口5點）消除干擾；壓力信號設(shè)置死區(qū)（±0.1kPa）避免調(diào)節(jié)閥頻繁動作。關(guān)鍵數(shù)據(jù)（拱頂溫度、廢氣溫度、O?含量、煤氣/空氣流量）以1s周期存入實時數(shù)據(jù)庫（InfluxDB），供歷史趨勢分析與控制參數(shù)優(yōu)化。安全保護機制包括三級聯(lián)鎖：一級為煤氣/空氣壓力低聯(lián)鎖（P_g＜2kPa或P_a＜4kPa時，觸發(fā)快切閥關(guān)閉，同時發(fā)出聲光報警）；二級為超溫聯(lián)鎖（拱頂溫度＞1450℃或廢氣溫度＞380℃時，自動減小煤氣流量至50%額定值）；三級為熄火保護（煤氣流量＞500m3/h且O?含量＞8%持續(xù)30s，判定為熄火，切斷燃料并通入氮氣吹掃）。所有聯(lián)鎖邏輯通過PLC硬接線實現(xiàn)，確保響應(yīng)時間＜200ms?，F(xiàn)場調(diào)試階段需完成三方面工作：一是PID參數(shù)整定，通過階躍響應(yīng)法測試溫度控制回路（給定階躍10℃，調(diào)整Kp=2.0、Ti=45s、Td=10s，使超調(diào)量＜5%，調(diào)節(jié)時間＜5min）；二是燃燒曲線擬合，根據(jù)不同工況（高爐風(fēng)量50006000m3/min、煤氣熱值78MJ/m3）建立煤氣流量空氣流量風(fēng)溫的映射關(guān)系表；三是動態(tài)響應(yīng)測試，模擬煤氣壓力波動（±1kPa）、空氣流量突變（±10%）等場景，驗證系統(tǒng)抗干擾能力（風(fēng)溫波動應(yīng)≤±10℃）。通過上述方案實