熱風爐系統(tǒng)主要是給高爐燃燒輸送熱風。當前我國鋼鐵廠的熱風爐控制系統(tǒng)主要采用編程控制器（PLC）和過程控制器（或集散系統(tǒng)）分別完成對電氣與儀表的控制。

　　摘要：本文闡述了熱風爐自動化控制系統(tǒng)中的設備，工藝和流程相關(guān)控制的要求，研究了其自動控制系統(tǒng)的實施步驟，以實際工作經(jīng)驗為例，提出了解決相關(guān)問題的措施和辦法，為同行在解決此類問題時提供了相關(guān)參考。

　　關(guān)鍵詞：熱風爐,自動控制,分析,實踐

　　1研究背景

　　當前熱風爐系統(tǒng)主要存在如下主要問題：

　　1.1自動化控制系統(tǒng)在設計上的不合理由于大多數(shù)系統(tǒng)采取可編程控制器和過程控制器（或集散系統(tǒng)）分工協(xié)作共同完成。就造成了如下缺點：為了將各部分整合成相對統(tǒng)一的系統(tǒng)，就要投入大量的時間與財力來對各種類型的軟件和用戶接口進行相應的編程，配制，測試與調(diào)試。這樣的控制系統(tǒng)變得復雜并增加了后期維護的難度。

　　1.2熱風爐燃燒控制方面的問題傳統(tǒng)的高爐熱風爐燃燒系統(tǒng)計算燃燒所需的煤氣流量和助燃空氣流量主要依據(jù)流量設定數(shù)學模型，并算出空燃比。熱風爐流量數(shù)學模型是使燃燒時熱風爐格子磚的蓄熱量能夠滿足熱風溫度和流量的要求，從而獲得更好的經(jīng)濟效益。熱風爐是一個持續(xù)燃燒的動態(tài)變化過程，很難及時獲取其控制作用的相關(guān)信息，通過輸出測量得到其效果時，有明顯的控制滯后性。故此，想要實現(xiàn)對燃燒過程的及時控制，該數(shù)學模型就會相當復雜。另外，燃燒高爐煤氣或焦爐煤氣的三眼燃燒器的熱風爐來講，因為高爐煤氣與焦爐煤氣是分別送入，這就需要分別對高爐煤氣和焦爐煤氣的流量進行單獨控制，還要對高爐煤氣與焦爐煤氣流量進行相應的比例控制，這使得系統(tǒng)紛繁復雜，還要配備煤氣成分分析儀，這種儀器價格不菲，維護與保養(yǎng)也需要非常到位。此方面問題亟待解決。

　　2熱風爐的自動化控制的要求與方法

　　2.1熱風爐工藝流程及工藝控制的要求將由冷風總管送來的冷風，經(jīng)熱風爐送風系統(tǒng)閥門后，送至熱風爐加熱后，再送到高爐，是熱風爐的主要共走任務。熱風爐的三種工作狀態(tài)是：燃燒、送風狀、悶爐工作。上述三種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換過程叫做換爐過程。而換爐是熱風爐操作過程中最基本的工作過程。在換爐時，要確保整個熱風爐系統(tǒng)向高爐不間斷送風，并保證進入高爐的風量、風壓平穩(wěn)，減少波動，另外煤氣安全也是我們需要注意的。

　　2.2高爐熱風爐儀表控制方面的要求①檢測并控制好助燃空氣總管壓力。②檢測和控制煤氣總管溫度及壓力。③燃料與燃燒方面的控制。④燃燒時混風溫度方面的控制。

　　2.3熱風爐燃燒過程中的智能控制通常熱風爐燃燒使用的燃料為焦爐煤氣，高爐煤氣，這兩種燃料進入熱風爐的燃燒室后，在燃燒混合器內(nèi)進行充分混合，再與助燃空氣通過陶瓷燒嘴進行燃燒。通常熱風爐的燃燒時間為110分鐘左右，爐體溫度達1050度左右，拱頂溫度最高不得超過1350度。通過調(diào)節(jié)煤氣和助燃空氣流量以及兩者之間的比值（空燃比）來實現(xiàn)對于熱風爐燃燒控制。煤氣流量、空氣流量、空燃比、拱頂溫度和廢氣溫度等幾方面是基礎(chǔ)完善的自動化熱風爐的最主要幾方面的控制。

　　2.4混風溫度控制的主要方案

　　2.4.1混風溫度方面控制的要求送風溫度要保持在1000℃，并且波動不能太大，這樣才能保證高爐相對穩(wěn)定的工作。由于開始送風時的風溫要保持較高標準，所以設置手動回路是要預置一個大的開度，以保證能送入較多的冷風。風溫達到可以使用PID調(diào)節(jié)時，轉(zhuǎn)換為自動的PID調(diào)節(jié)模式。

　　2.4.3混風溫度控制方面的策略熱風爐混風溫度控制的工藝情況（見圖4），單座熱風爐階段時間送風后，會造成熱風溫度下降，此時，第二座熱風爐轉(zhuǎn)換為送風，第一座熱風爐轉(zhuǎn)換為燃燒，依次循環(huán)從而保證不間斷送風。

　　2.4.4混風溫度控制要求依據(jù)控制上的需要，利用SFC很容易實現(xiàn)熱風爐燃燒和混風溫度的各種控制方式，將PID功能塊與邏輯控制相結(jié)合，可適應各種控制回路。

　　3高爐熱風爐智能控制方面的軟件設計

　　燃燒、風溫與換爐電氣部分軟件設計，是高爐熱風爐智能控制系統(tǒng)的軟件主要包括的三部分。

　　3.1高爐熱風爐自動化部分的軟件設計用CFC編輯程序包括從庫中拖放功能塊，給功能塊分配參數(shù)，功能塊的相互連接等，其中，PCS7中提供了大量標準的過程工業(yè)功能塊，如：FUZZY、閥門、電機等方面的控制等。

　　與回路控制協(xié)調(diào)工作的順控功能圖的建立可參見電氣換爐程序設計部分。

　　3.2熱風爐電氣控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)將熱風爐控制的軟件結(jié)構(gòu)分為如下三層：首層是主干控制層，主要控制的是四座熱風爐，此控制能決定四座熱風爐的運行方式與熱風爐之間的送風相關(guān)順序等。下面一層是單爐控制層，它根據(jù)主干程序或者工作人員在CRT上發(fā)出的相關(guān)指令，從而改變各個熱風爐的各種工作狀態(tài)。最后一層是單爐閥門控制層，這一層是根據(jù)單爐控制層發(fā)出的相關(guān)指令，完成熱風爐各種狀態(tài)轉(zhuǎn)變時，各個閥門動作的相應順序。

　　4在鋼鐵廠熱風爐中的應用

　　系統(tǒng)現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)。本控制系統(tǒng)設計調(diào)試完畢后，在現(xiàn)場進行了試運行，具體相關(guān)運行數(shù)據(jù)見圖1至4。通過實際工作證明，該控制系統(tǒng)運行良好。

　　5小結(jié)

　　本文提到的智能系統(tǒng)采用西門子公司的控制系統(tǒng)，為我們提供了統(tǒng)一的，開放的技術(shù)平臺，節(jié)省了大量的人力，物力和財力。以此為基礎(chǔ)，根據(jù)熱風爐控制系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)要求，本系統(tǒng)利用西門子公司提供的編程軟件進行了相應的程序設計。這種方法很好的提高了熱風爐控制系統(tǒng)的可靠性，大幅度地降低了相關(guān)系統(tǒng)維護的費用。本智能控制系統(tǒng)已經(jīng)成功運用在某鋼鐵廠球式熱風爐上，并處于良好的運行狀態(tài)，為解決熱風爐控制問題提供了一種新方法。

　　參考文獻：

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