大型高炉热风炉全自动换炉程序的设计与实现

樊磊

摘 要

宣钢高炉热风炉换炉操作一直处于手动和半自动状态，每次的阀门开关操作，稍有不慎就会发生事故，急需一套可自动进行换炉的程序，来严格执行各阀门的开关控制，保证热风炉系统的正常运行。本文基于生产实践，设计并实施了热风炉全自动换炉程序，收到了非常好的实际效果。

【关键词】热风炉 自动换炉 顺序 开关 阀门 数字 标记

高炉的一座热风炉设有多个切断阀和调节阀，各个切断阀的开关状态组成了热风炉的三种状态，即燃烧、送风、闷炉，换炉就是热风炉从一种状态进入另一种状态。

高炉热风炉手动和半自动结合的操作方式，基本满足了生产的需要，但在宣钢，手动和半自动换炉却有着以下缺点：

（1）宣钢现有四座高炉，每座高炉都要进行每小时一次的热风炉换炉，为保证管网煤气压力的稳定，保证其他高炉的烧炉，必须错开换炉时间，宣钢四座热风炉的换炉时间分别为每小时的整点、15分、半点、45分，一旦其中一个高炉换炉不及时，就会与下个高炉换炉时间冲突，引起管网煤气压力波动，同时影响四座高炉热风炉的烧炉；

（2）人工手动和半自动操作，容易出现人为操作失误，进而影响正常换炉，甚至影响高炉正常生产。随着大型高炉生产的高度集中，进一步挖潜增效，降低成本，热风炉全自动的实现迫在眉睫。

1 设计思路

根据前期调查研究，将热风炉换炉需要实现自动的区域分为了三个部分：自动换炉、混风调节阀自动、助燃风机风门自动。在实现热风炉自动换炉方面，经多次程序编制和试验，最终决定使用数字标号和排序进行程序设计，即给每个热风炉进行编号，并在程序中将换炉顺序通过编号进行排列，选择好排列顺序后，当系统时间到达设定的时间节点时，程序会按照编好的顺序进行自动换炉，利用数字排序方法实现多设备的循环操作控制；在实现混风调节阀和助燃风机风门自动上，使用ABB系统CBF中的通用块（C_CS），并根据设备工艺参数、控制方法等，合理利用通用块的各管脚功能，实现了混风调节阀和助燃风机风门的自动控制。

2 实施内容

2.1 全自动换炉程序的设计

将高炉的三座热风炉在程序中分别用数字标记为：1、2、3，通过排序法，设置6种排序方式：123、321、132、231、312、213，并将这6种排序方式设置为“换炉顺序”，由操作工在画面上设定“换炉顺序”和“换炉时间”，当系统时间到达设定的“换炉时间”，程序就会按照设定好的“换炉顺序”自动对热风炉进行换炉操作。

换炉方式有“自动”和“手动”两种方式可以选择，当换炉方式在“手动”时，“换炉顺序”、“换炉时间”均不起作用，仍由岗位人员手动发出换炉指令。在“自动”方式下，热风炉则按照操作工设定的“换炉时间”和“换炉顺序”进行换炉，并且提前5分钟在热风炉主画面进行提示：准备换炉！同时弹出操作面板：

（1）如果不进行自动换炉，按下弹出操作面板的提示按钮，由“自动”切换到“手动”换炉方式，不再自动换炉；

（2）如果不进任何自动换炉，按下弹出操作面板的提示按钮，由“自动”切换到“手动”换炉方式，不再自动换炉；

（3）如果不进行任何操作，5分钟过后“自动”进行换炉，按照之前选择好的“换炉顺序”， 操作，5分钟过后“自动”进行换炉，按照之前选择好的“换炉顺序”， 把燃烧状态的炉子“自动”换炉为送风，当此炉子有送风状态时，将原送风的炉子进行“自动”烧炉，当此炉子有烧炉状态时，整个自动换炉过程结束，按照“换炉顺序”准备下一个炉子。“换炉顺序”共有123、321、132、231、312、213，6种，在画面可供操作工选择，以123为例：123为每次烧炉转送风的炉子顺序，目前3座热风炉状态应为：1#烧炉、2#烧炉、3#送风，1#为先烧好的炉子，换炉顺序为：

（1）1#烧炉转送风，3#送风转烧炉；

（2）2#烧炉转送风，1#送风转烧炉；

（3）3#烧炉转送风，2#送风转烧炉；自此回到1#烧炉、2#烧炉、3#送风状态，之后仍以此循环。这种方法直观性强，且方便操作，在生产过程中如因设备故障影响热风炉自动换炉，只需更简单地更改换炉顺序就可解决。

2.2 混风调节阀全自动开关

热风炉混风调节阀主要用于调节热风炉向高炉输送热风的温度，即风温。在不进行换炉操作时，热风炉输出热风的温度比较稳定，混风调节阀只需设定为自动方式，就能满足生产需要。但进行换炉操作时，风温的波动比较大，混风调节阀自动调节已不能满足生产的需要，需要人为进行手动干预。人为进行手动干预操作不及时影响风温，容易出现人为操作失误。由于混风调节阀在换炉时的动作有一定的规律性，只需将这一规律用程序来实现。经过热风操作工的摸索，混风调节阀遵循以下规律，当开度小于13%时，需要进行全关操作；当换炉刚完成时，即其中一座热风炉刚达到送风状态时，延时，开度直接开到m，由于三座热风炉离混风调节阀的距离不一样，所以三座热风炉的参数也不一样。把这一规律用程序来实现，即完成了混风调节阀在换炉时全自动开关，不需要进行人为干预。

2.3 助燃风机及风门实现自动调节

热风炉风机采用直启方式运行，只能通过风门调节阀调整出风量。在实际应用中，操作工对风机风门开度进行手动调节控制，当3座热风炉双炉烧炉时，岗位人员把风机风门开度调整到65%左右，助燃风供风压力保持在7KPa；单炉烧炉时，岗位人员把风机风门开度调整到30%，助燃风机供风压力保持在3.5KPa。在岗位人员操作过程中，需要关注换炉和烧炉的操作，之后才能进行风机风门操作，至少使风门调节延后10分钟，为此，我们对风机风门调节进行自动调节，实现及时调节，节能降耗。热风炉双炉烧炉、单炉烧炉时风门调节开度不同，可通过条件判断何时进行风门调节，来实现及时调节供风压力。在单烧时，助燃风机风门设定开度30%，在双烧时，助燃风机风门设定开度65%，助燃风机风门开度调节及时，提高了燃烧效率，降低了生产成本。

3 结束语

此次热风炉全自动的设计与实现，主要应用于宣钢两座2500m3高炉，极大的提高了生产效率，减少事故的发生，保证了设备的安全，节约了高炉炼铁成本。热风炉全自动程序在宣钢高炉的成功应用说明，此设计同样适用于宣钢和国内其它高炉或其他设备的控制，具有良好的推广价值。