烧结机燃烧智能化节能控制的研究与应用

甘　肃　冶　金ＧＡＮＳＵ　ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ

Ｖｏｌ.４２Ｎｏ.２Ａｐｒ.ꎬ２０２０

文章编号:１６７２￣４４６１(２０２０)０２￣００５１￣０２

烧结机燃烧智能化节能控制的研究与应用

朱忠旺

(酒钢集团宏兴股份公司检修工程部ꎬ甘肃　嘉峪关　７３５１００)

摘　要:通过观察研究烧结机点火炉炉膛的温度及点火面ꎬ重点研究点火炉炉膛的温度与煤气控制的关系ꎬ应用计算机的控制技术ꎬ实现烧结机点火器燃烧智能控制改造ꎬ节省能源ꎬ减轻岗位工人的劳动强度ꎮ关键词:点火炉ꎻＰＩＤ调节器ꎻＣｏｎｔｒｏｌＬｏｇｉｘ５０００ꎻ自动调节中图分类号:ＴＦ３２５　　　　　文献标识码:Ａ

ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＥｎｅｒｇｙ￣Ｓａｖｉｎｇ

ＣｏｎｔｒｌｏｏｆＳｉｎｔｅｒｉｎｇＭａｃｈｉｎｅ

(ＥｘａｍｉｎｅａｎｄＲｅｐａｉｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｍｐａｎｙｏｆＪｉｕｑｕａｎＳｔｅｅｌ＆ＩｒｏｎＧｒｏｕｐＣｏ.ꎬＬｔｄꎬＪｉａｙｕｇｕａｎ７３５１００ꎬＣｈｉｎａ)

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Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＳｔｕｄｙｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｔｔａｃｋｉｇｎｉｔｉｏｎｓｕｒｆａｃｅｏｆｉｇｎｉｔｉｏｎｆｕｒｎａｃｅｏｆＳｉｎｔｅｒｉｎｇＭａｃｈｉｎｅｂｙｏｂｓｅｒｂａｔｉｏｎꎬｅｍｐｈｓ￣

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１　引言

酒钢共有４台烧结机ꎬ其中１＃、２＃、３＃烧结机是１３０ｍ２烧结机ꎬ点火炉使用焦炉煤气燃烧ꎬ４＃烧结是２６５ｍ２烧结机ꎬ点火炉使用高炉煤气燃烧ꎬ点火炉主要功能是高温点燃烧结混合料ꎬ其工作原理是利用煤气ꎬ空气助燃ꎬ通过煤气燃烧产生高温能量ꎬ点燃烧结混合料ꎮ点火炉炉膛的温度高低直接影响烧结混合料的燃烧情况ꎬ决定烧结矿的生产成本及烧结矿的质量ꎮ燃烧烧结混合料是需要依靠点火炉的精准燃烧力度作为支撑ꎬ国内绝大部分烧结厂的点火器燃烧控制都是通过人工控制ꎬ控制水平因人而异ꎬ水平不一致ꎬ点火炉温度控制波动大ꎮ人工控制点火炉有以下方面的不利因素ꎮ

⑴当前烧结机点火炉燃烧控制都是由现场

的水分、燃料、烧结机的速度波动较大ꎬ不能及时调整煤气流量ꎬ点火炉炉膛温度波动较大ꎬ当前温度波动至少大于目标值±１００℃ꎬ影响烧结矿质量ꎬ这也成为制约烧结自动化控制的难题ꎮ

⑵点火炉周围环境温度较高ꎬ如果瞬间煤气压

力升高过大ꎬ点火炉的煤气流量不能及时调整ꎬ点火炉的火苗就会串出炉膛ꎬ可能烫伤岗位工人ꎬ如果煤气压力低ꎬ煤气流量小ꎬ相反空气压力太高ꎬ炉膛温度反而降低ꎬ甚至点火炉熄火ꎬ煤气泄露ꎬ现场岗位工人就会中毒ꎬ因此岗位工作环境较差、危险性高ꎮ

⑶由于煤气的流量波动ꎬ煤气与空气的混合不

能及时按比例调整ꎬ高炉煤气过剩或不足ꎬ导致煤气浪费ꎬ增加能耗ꎮ

２　控制方案

２.１　控制方案的介绍

通过研究学习烧结机点火炉的生产工艺、控制过程ꎬ应用计算机自动控制系统来控制温度有利于烧结混合料的稳定燃烧ꎬ首先利用经典ＰＩＤ调节器结合人工智能经验控制ꎬ实现烧结机点火炉控制程

工人手动控制ꎬ人工控制通常操作方法是将高炉煤气阀门开到最大ꎬ根据岗位工人看点火炉的点火面的经验值手动调整空气与煤气的阀门开度调节点火面ꎬ由于高炉煤气压力、流量、热值以及原料中

５２　　　　　　　　　甘　肃　冶　金　　　　　　　　　　　　　　　第４２卷

本ꎬ提高烧结矿质量稳定性ꎮ

序持续优化改进ꎬ实现烧结机点火炉炉膛温度稳定在设定值±２０℃以内ꎬ以此降低烧结机高炉煤气成

图１　烧结机点火炉控制工艺原理图

　　分析当前点火炉生产工艺、点火炉的控制设备ꎬ从现场设备状况、控制程序以及岗位人员操作习惯等方面入手进行分析ꎬ结合历史数据ꎬ总结出现用系统有哪些影响烧结机点火炉炉膛温度的原因ꎮ新增空气调节阀ꎬ煤气调节阀ꎬ增加了煤气流量、高炉煤气压力、空气流量、空气压力、炉膛温度、炉膛压力信号等(图１)ꎮ

２.２　控制系统计算机硬件组成

系统基于现有硬件平台系统平台上建立ꎬ当Ｌｏｇｉｘ５０００系统ꎬ计算机控制系统冗余ꎬ处理器是１７５６－Ｌ６３ꎬＣｏｎｔｒｏｌｎｅｔ网络模块是１７５６－ＣＮＢＲꎬ以太网模块是１７５６－ＥＮ２Ｔꎬ温度模板是１７５６－ＩＴ６Ｉꎬ控制系统架构如图２所示ꎮ

前平台配置是美国罗克韦尔公司Ｃｏｎｔｒｏｌ￣

图２　控制系统架构图

２.３　软件组成及现场测试

上位画面组态软件用Ｉｎｔｏｕｃｈ１０.２动控制ꎬ下位程序开发设计软件用ＣｏｎｔｒｏｌＬｏｇｉｘ５０００系统ꎬ下位通

讯软件用Ｒｓｌｉｎｘ２.５６ꎬ数据库软件用ＳＱＬ２０００ꎮＩｎ￣ｔｏｕｃｈ采用ＤＡＳＥＲＶＥＲ与控制系统通讯ꎮ

(下转第５５页)

第２期　　　　　　　　　王立刚:超强气雾冷却系统在酒钢中厚板生产线中的应用　　　针对不同品种、不同尺寸的钢板进行正确的冷却工艺制定ꎮ冷却工艺的制定通过修改计算机系统中的冷却量表格实现ꎮ

除此之外ꎬ根据超强气雾冷却系统在酒钢炼轧厂中厚板生产线的实际应用ꎬ得出如下实践经验ꎬ即在生产节奏正常情况下ꎬ为了使钢板上下表面冷却均匀ꎬ需要将下表面的水量增大至上表面水量的１.５量系数或修改模型参数以达到上述目的ꎮ

~２.０倍进行冷却ꎬ在计算机系统中通过调整水量增

５５

钢炼轧厂中厚板生产线的新产品开发和高强度钢板的开发提供了生产基础ꎮ其次ꎬ酒钢炼轧厂中厚板生产线超强气雾冷却系统自动化程度高、操作便利、运行稳定可靠ꎮ且系统全封闭设计ꎬ冷却水冷却钢板后通过流槽流入水箱ꎬ进行二次使用ꎬ水资源可以重复利用ꎬ不对环境造成污染ꎬ对钢铁行业无污染生产具有很大的借鉴意义ꎮ参考文献:

[１]　酒钢.高强钢开发项目超强气雾冷却系统技术附件[Ｚ].２０１７.

[２]　四川什邡东润制造有限公司.超强气雾冷却系统超强气雾冷却工艺规格书[Ｚ].２０１７.

收稿日期:２０１９￣０７￣２２

作者简介:王立刚(１９７７￣)ꎬ男ꎬ工程师ꎬ大学本科ꎬ电气协理工程师ꎮ

５　结语

酒钢炼轧厂中厚板生产线新增加的超强气雾冷却系统是一种用于提高钢板综合机械性能、节约轧制成本的钢板轧后热处理设备ꎬ使用这种先进设备可以在很大范围内提高钢板的综合力学性能ꎬ为酒(上接第５２页)

如调整过快或调整不及时ꎬ以及一些异常故障等问题出现的解决ꎬ改进、优化算法及控制方案ꎬ最终实现了烧结机燃烧智能化节能控制ꎬ自动调整炉膛温度ꎬ通过实际的应用已经实现预期目标ꎬ极大的改善了岗位工的工作条件ꎬ节省了煤气ꎬ稳定了点火炉炉膛温度ꎬ提高了烧结机的产能ꎬ利用人工智能的思维方式作为异常控制处理ꎬ确保现场安全ꎬ由于本人水平有限ꎬ在智能控制大数据分析方面仍然需要不断的改进和提高ꎮ参考文献:

[１]　钱晓龙.ＣｏｎｔｒｏｌＬｏｇｉｘ系统组态与编程－现代控制工程设计[Ｍ].机械工业出版社ꎬ２０１８.１.社ꎬ２０１０.２.

[２]　乔　治.埃利斯.控制系统设计指南[Ｍ].机械工业出版

３　实施后的效益

实施后测算每小时节省高炉煤气３０００ｍ３ꎮ每立方高炉煤气０.１１元计算ꎬ年效益＝３０００ｍ３/ｈ×２４ｈ/ｄ×３００ｄ/ａ×０.１１元/ｍ３＝２３７６０００元/ａ

间接效益:

⑴烧结机点火炉看火工避免到现场手动调节高

炉煤气调节阀ꎬ完全交由计算机控制系统ꎬ自动控制点火炉的温度ꎮ环境更安全ꎮ

⑵岗位工远离现场ꎬ远离火源及煤气区域ꎬ工作⑶烧结机点火炉炉膛温度稳定ꎬ自动调节后偏

差±２０℃以内(当前波动大于目标值的±１００℃)ꎬ简化控制工艺ꎬ提高烧结矿的品质ꎮ

４　结语

在实际测试过程中ꎬ充分与岗位工人及生产技术人员讨论探讨ꎬ通过不断解决过程中出现的问题ꎬ

收稿日期:２０１９￣０８￣２９

作者简介:朱忠旺(１９７１￣)ꎬ男ꎬ甘肃省嘉峪关市人ꎬ中级职称ꎬ本科ꎬ学士学位ꎮ从事电气自动化及计算机专业开发及维护工作ꎮ