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1、内蒙古科技大学过程控制工程课程设计说明书题目：热风炉出口温度控制系统设计学生姓名：谢作全学号：0967112227专业：测控技术与仪器班级：2009-2指导教师：李忠虎前言1996年中国生铁产量突破1亿吨，此后连续10年生铁产量居世界第一，高炉部分经济技术指标接近或达到了世界先进水平我国高炉生产各方面取得了显著进步，但在资源和能源利用率、高炉大型化、提高产业集中度以及环保等方面还有很大差距，有待进一步提高，努力向钢铁强国迈进。影响高炉炼铁产量的主要因素有送风系统的送风量，喷吹系统的煤粉、重油、天然气等，高炉煤气的含尘量，上料系统的上料量。任何一个系统都对高炉炼铁及其重要，改变任何一个系统的
2、量，都可以改变高炉炼铁的产量。高炉热风炉是给高炉燃烧提供热风以助燃的设备,是一种储热型热交换器.国内大部分高炉均采用每座高炉带3至4台热风炉并联轮流送风方式,保证任何瞬时都有一座热风炉给高炉送风,而每座热风炉都按:燃烧-休止-送风-休止-燃烧的顺序循环生产.当一座或多座热风炉送风时,另外的热风炉处于燃烧或休止状态.送风中的热风炉温度降低后,处于休止状态的热风炉投入送风,原送风热风炉即停止送风并开始燃烧,蓄热直至温度达到要求后,转入休止状态等待下一次送风.热风炉是一个非线性的,大滞后系统,影响热风炉的因素有很多,并且各种因素相互牵制,因此导致它的控制过程非常复杂,很难用精确的数学模型描述.用
3、传统的方法建模,使整个控制系统置于模型框架下,缺乏灵活性及应变性,很难胜任对复杂系统的控制.目录第1章高炉炼铁简介11.1高炉炼铁原理11.2高炉炼铁工艺过程21.3高炉炼铁主要设备简介21.4热风炉生过程概况及出口温度控制实际意义3第2章热风炉出口温度控制系统设计52.1被控参数选择52.2控制参数选择52.3控制方案的确定52.3.1控制系统选择52.3.2控制规律选择62.3.3调节参数整定62.4控制系统设备选型62.4.1温度传感器及变送器选择62.4.2执行器选择72.4.3调节器选择72.5绘制控制系统方框图8第3章设计总结10参考文献12第1章高炉炼铁简介1.1高炉炼铁原理
4、高炉炼铁的本质是铁的还原过程，即焦炭做燃料和还原剂，在高温下将铁矿石或含铁原料的铁，从氧化物或矿物状态（如FeO3、Fe3O4、Fe2SiO4、Fe3O4·TiO2等）还原为液态生铁。1.2高炉炼铁工艺过程高炉生产是连续进行的。一代高炉（从开炉到大修停炉为一代）能连续生产几年到十几年。冶炼过程中，炉料（矿石、熔剂、焦炭）按照确定的比例通过装料设备分批地从炉顶（一般炉顶是由料种与料斗组成，现代化高炉是钟阀炉顶和无料钟炉顶）装入炉内。从下部风口鼓入的高温热风（1000～1300摄氏度）与焦炭发生反应，产生的高温还原性煤气上升，并使炉料加热、还原、熔化、造渣，产生一系列的物理化学变化，最后生成铁
5、水，铁水从铁口放出；液态渣、铁聚集于炉缸，周期地从高炉出铁口和出渣口分别排出；上升过程中，煤气流温度不断降低，成分逐渐变化，最后形成高炉煤气从炉顶排出。经除尘后，作为工业用煤气。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，用导出的部分煤气发电。主要工艺过程如图1-1和图1-2及所示。图1-1高炉炼铁生产工艺简介图12鱼雷车lumpore主输送帶鼓风机热风炉除尘器洗涤器烟囱配料间炉顶回收电BFG储槽冷空气??混合气调湿系统废气鼓风嘴出铁口无钟罩炉顶高炉图1-2高炉作业流程图1.3高炉炼铁主要设备简介高炉炼铁的五大系统如图及所示。（1）送风系统：（2）铁渣处理系统（3）喷吹系统（4）煤气系统（5）上料系统
6、121.4热风炉生过程概况及出口温度控制实际意义1.4.1生产工艺热风炉炉内砌有许多格子砖,对热风炉的加热,也就是加热这些格子砖,在加热期间也就称为“燃烧状态”进入炉内的煤气和助燃空气混合燃烧,燃烧后热气到达拱顶,然后通过这些格子砖储存热能。加热后的废气从热风炉的烟道排出。当热风炉被加热到一定温度,结束燃烧状态,准备向高炉送热风,也就是切换到“送风状态”。在送风过程中,冷风通过格子砖反向吹入。砖的热量传给流过的空气,被加热后的空气称为热风,通过环管送入高炉。热风炉主要有三种工作状态:即燃烧状态,送风状态和闷炉工作状态.(1)热风炉燃烧状态热风炉处于燃烧状态时,通过热风炉煤气管道和助燃空气管
7、道向热风炉送高炉煤气和助燃空气,高炉煤气和助燃空气燃烧产生热烟气使热风炉蓄热;热风炉处于燃烧状态时,其废气阀,烟道阀,助燃空气燃烧阀,高炉煤气燃烧阀,高炉煤气切断阀等阀均处于开启状态,其它各阀(切断阀)均处于关闭状态.(2)热风炉送风状态热风炉处于送风状态时,向燃烧结束蓄有一定热量的热风炉送入冷风,冷风经热风炉加热后再送入高炉.热风炉处于送风状态时,其冷风阀,热风阀,冷风充压阀等处于开启状态,其它各阀(切断阀)均处于关闭
