導語：熱風爐自控系統設計論文一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：詳述了頂燃式熱風爐的工藝特點及控制程序的設計，并與內然式熱風爐對比分述其優缺點。

關鍵詞：頂燃式；內燃式；氧氣分析儀；冷風調節閥

宣化鋼鐵集團責任有限公司煉鐵廠450M3高爐建于2002年，共有3座熱風爐，每座熱風爐共有十個閥，分別為熱風閥、冷風閥、充壓閥、廢氣閥、煙道閥、高爐煤氣切斷閥、高爐煤氣放散閥、高爐煤氣燃燒閥、空氣燃燒閥和通冷切斷閥。還有3個調節閥，分別為高爐煤氣調節閥，助燃空氣調節閥，通冷調節閥。公共閥有混風切斷閥、倒流休風閥、助燃風機切斷閥、預熱器前切斷閥、預熱器后切斷閥、1#、2#助燃風機切斷閥、混風調節閥和1#、2#助燃風機調節閥。如下示意圖：

由于熱風爐使用高爐煤氣易造成煤氣中毒、火災、爆炸等惡性生產事故，在控制系統的選擇上需要高性能、高穩定性、控制算法靈活多樣的計算機控制系統。450M3高爐使用ABB公司的大型集散控制AC800F系統，該系統融傳統的DCS和PLC優點于一體并支持多種國際現場總線標準。它既具備DCS的復雜模擬回路調節能力、友好的人機界面（HMI）及方便的工程軟件，同時又具有與高檔PLC指標相當的高速邏輯和順序控制性能。系統既可連接常規I/O，又可連接RemoteI/O及Profibus、FF、CAN、Modbus等各種現場總線設備。系統具備高度的靈活性和極好的擴展性，控制機柜供電、控制模件采用冗余設計，局部的故障不能影響現場設備安全運行。在現場設備控制參數中，設定故障狀態下的安全設定值，一旦出現大范圍的廠區停電、意外事故，控制系統按照安全模式進行工作。

高爐主控室設計了兩套CPU冗余設置，通過Profibus電纜連接遠程IO站，在熱風電磁站安裝機柜為遠程I/O站，利用CI830作為Profibus從站連接I/O子模件再連接到現場設備。操作員站上的操作監控軟件DigiVis及工程師站上的組態調試軟件CBF是操作管理級必須的軟件。控制站和操作站之間利用雙絞線連接，遵循TCP/IP協議。

每個熱風爐有四種狀態，分別為燃燒狀態、閉爐狀態、送風狀態和換爐狀態。每種狀態有九個閥（通冷切斷閥除外）的反饋綜合而得，在主畫面用不同顏色顯示各種狀態，直觀醒目。如果沒有達到預設的綜合狀態則在畫面顯示“閥位不正常”，操作工確認并采取措施。

由操作臺執行燃燒、閉爐、送風命令，在同一時刻只有一個命令有效。達到狀態后復位命令并且在畫面分色顯示，于是命令間轉換：燃燒←→閉爐←→送風。這樣必經以下四種轉換過程：

1燃燒轉閉爐

首先煤氣調節閥反饋≤30，關高爐煤氣切斷閥，延時5秒開高爐煤氣放散閥，延時2秒關高爐煤氣燃燒閥，延時2秒關助燃空氣燃燒閥，延時1秒關煙道閥。例如關煙道必須同時有高爐煤氣切斷閥的關反饋、高爐煤氣放散閥的開反饋、高爐煤氣燃燒閥的關反饋和助燃空氣燃燒閥的關反饋且助燃空氣燃燒閥關位返回后延時1秒后才自動關煙道。

2送風轉閉爐

送風轉閉爐時必須判斷其他兩個是否送風，如果不是休風必須至少一個爐送風。關冷風閥，延時5秒關熱風閥。

3閉爐轉燃燒

開廢氣閥延時60秒且爐內壓力≤5Kp，開煙道閥，延時5秒關廢氣閥，延時5秒開助燃空氣燃燒閥，延時2秒且助燃空氣調節閥開度≥40，開高爐煤氣切斷閥，延時后關高爐煤氣放散閥延時1秒，開高爐煤氣燃燒閥。

4閉爐轉送風

開充壓閥延時5秒且爐內壓力與熱壓相等開熱風閥，延時1妙開冷風閥、關充壓閥。

每執行一步必須有前幾步的反饋且延時。每個閥的命令發出后在一定延時后仍無反饋則報警且不執行下步。燃燒與送風之間必須是經過閉爐，二者直接轉換不起作用。于是閉爐必須記住轉換前的狀態。而在執行過程中為換爐狀態。

每個閥的反饋由該閥的到位信號和相反的到位信號的反取“與”關系得出。即開信號由開反饋信號和非關反饋信號構成，關信號由關反饋信號和非開反饋信號構成。例如：

同時當熱風爐處于某種狀態時，每個閥的開位與關位異或取反為該閥不正常。即該閥的開位和關位同時具備或同時沒有則不正常。

而只要有一個閥不正常則報警顯示，把每座熱風爐的9個切斷閥（通冷切斷閥除外）的每一個設備報警信號組合在一起，當每座熱風爐只要有一個閥的控制設備發出報警信號，該座熱風爐的所有設備將停止工作，按照預設的安全方案動作，從而避免安全事故。

九個閥的自動信號“與”后為整個爐的自動，每個閥的自動輸出必須有這個自動信號。

通過以上對頂燃式熱風爐工藝特點及控制程序的簡述，結合內燃式熱風爐加以對比分析，總結有以下各自特點：

（1）頂燃式熱風爐有燒嘴，燃燒室在熱風爐頂部。有通冷切斷閥和通冷調節閥，在送風過程中如果燒嘴溫度過高超限，畫面報警顯示提示操作工手動開通冷以降溫。而內燃式的熱風爐沒有以上通冷各閥。

（2）內燃式的熱風爐具有焦爐煤氣燃燒系統，包括焦爐煤氣切斷閥，焦爐煤氣放散閥、焦爐煤氣燃燒閥、氮氣吹掃閥和焦爐煤氣調節閥。在后煙道設有氧氣氣體分析儀，用以分析燃燒時其中的氧氣含量，實時調節燃燒的空氣、煤氣的比例。

（3）內燃式的熱風爐利用煙氣換熱高爐煤氣，有兩座預熱爐直接加熱助燃空氣。頂燃式熱風爐使用煙氣置換助燃空氣。

（4）內燃式的熱風爐還具有冷風調節閥，用以自動實現“兩用兩備”的自動換爐。

通過以上頂燃式熱風爐與內燃式的熱風爐的縱觀比較，使我們對熱風爐控制系統有了更深入確切的了解。