專利名稱：一種提高og法回收轉爐煤氣效果的裝置及方法
技術領域：
本發明屬于自動控制技術領域，涉及一種主要對轉爐煉鋼濕法OG (Oxygen Gas Recovery System)除塵煤氣回收的爐口微差壓檢測和控制設備進行全自動控制的方法，具體涉及一種提高OG法回收轉爐煤氣效果的裝置，廣泛適用于鋼鐵企業轉爐煤氣回收系統; 本發明還涉及一種利用該裝置提高轉爐煤氣回收效果的方法。
背景技術：
轉爐煤氣是鋼鐵企業重要的二次能源，也是我國二次能源回收利用的薄弱環節之一。提高轉爐煤氣回收量，不僅能有效降低煉鋼工序生產成本，為實現“負能”煉鋼打下基礎，而且能極大地降低鋼廠污染物排放總量，實現清潔生產。因此，轉爐煤氣回收成為現代轉爐煉鋼中的重要技術。目前國內煉鋼轉爐的煤氣回收工藝多采用0G(Oxygen Gas Recovery System)法。 OG法就是通過調節和控制喉口 RD閥的開度，來抑制從轉爐爐口流入煤氣回收煙道的空氣， 避免轉爐煤氣的燃燒，再經過冷卻實現煤氣回收的方法，稱為未燃法，又稱濕法。轉爐OG法煤氣回收過程的控制關鍵是在保證準確、可靠的檢測爐口微差壓的前提下，通過對二文喉口 RD閥開度的調節，來控制轉爐爐口理想的微差壓既不能讓煙氣大量的外溢，因為這將影響煤氣回收量也將造成環境污染；也不能讓煙氣中吸入大量的空氣，因為這樣會導致回收的煤氣大量在煙道內燃燒，影響回收煤氣的熱值。為了確保轉爐爐口微差壓信號的準確和可靠檢測，回收煤氣的工藝流程中都設計有轉爐爐口微差壓取樣口的破渣設備、測量回路的N2反吹掃設備、喉口 N2捅針設備以及爐口微差壓RD閥等設備。而這些設備按照設計要求，都是在爐口微差壓檢測異常的情況下， 通過破渣器鋼釬紳縮防止取樣口回路堵塞；通過N2反吹掃回路的吹掃防止檢測回路堵塞； 通過喉口隊捅針的動作來提高回收煤氣的除塵效果；通過手動對RD閥從上到下的慢速刮泥操作，確保RD閥的響應速度和動作的可靠性。上述設備的操作都是在爐口微差壓檢測異常的情況下進行操作或人為干預，常常由于操作不及時，導致取樣口和測量回路發生堵塞、RD閥積灰嚴重而卡滯等現象，影響轉爐煤氣的回收效果。

發明內容
為了克服上述現有技術中存在的問題，本發明的目的是提供一種提高OG法回收轉爐煤氣效果的裝置，自動實現爐口微差壓取樣口破渣設備、測量回路N2反吹掃設備，喉口 N2捅針設備以及RD閥刮泥等設備的聯鎖動作，保證爐口微差壓的檢測和控制設備的正常， 提高轉爐煤氣的回收效果。本發明的另一目的是提供一種利用上述裝置提高OG法回收轉爐煤氣效果的方法。為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是，一種提高OG法回收轉爐煤氣效果的裝置，包括可編程控制器，可編程控制器開關量輸入與“煉鋼開始”、“煉鋼結束”信號相連；可編程控制器模擬量輸入與“爐口微差壓”輸入相連；可編程控制器開關量輸出分別與第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥、第五電磁閥、第六電磁閥和第七電磁閥電連接；可編程控制器模擬量輸出與液壓系統的伺服機構相連，液壓系統的伺服機構與RD 閥相連；第一電磁閥和第二電磁閥分別與破渣器相連接；第三電磁閥和第四電磁閥分別與測量回路相連接；第五電磁閥與N2吹掃回路相連接；第六電磁閥和第七電磁閥分別與喉口 N2捅針設備相連接。本發明所采用的另一技術方案是，一種利用上述裝置提高OG法回收轉爐煤氣效果的方法
正常生產時，第一電磁閥和第二電磁閥失電；當可編程控制器檢測到轉爐“煉鋼結束” 指令后，延時40秒，可編程控制器發出控制信號，使第一電磁閥得電，破渣器鋼釬伸出，15 秒后，第一電磁閥失電，破渣器鋼釬停止伸出；5秒后，可編程控制器發出控制信號，使第二電磁閥得電，破渣器鋼釬縮回，60秒后，第二電磁閥失電，破渣器鋼釬縮回停止；
正常生產時，第三電磁閥、第四電磁閥和第五電磁閥失電，接通測量回路，切斷隊吹掃回路；當可編程控制器檢測到轉爐“煉鋼結束”指令后，延時130秒，可編程控制器發出控制信號，使第三電磁閥和第四電磁閥得電，切斷測量回路；延時5秒后，可編程控制器發出控制信號，使第五電磁閥得電，打開反吹掃氮氣閥開始反吹掃，15秒后，第五電磁閥失電，關閉反吹掃氮氣閥，5秒后反吹掃流程結束，第三電磁閥和第四電磁閥失電，接通測量回路；
正常生產時，第六電磁閥和第七電磁閥失電，N2捅針設備的捅針停止工作；當可編程控制器檢測到轉爐“煉鋼結束”指令后，延時30秒，可編程控制器發出控制信號，使第六電磁閥得電，第六電磁閥控制的喉口左側隊捅針設備動作，15秒后，第六電磁閥失電，該側捅針停止；延時10秒后，可編程控制器發出控制信號，使第七電磁閥得電，第七電磁閥控制的喉口右側N2捅針設備動作，15秒后，第七電磁閥失電，該側捅針停止，延時10秒；重復左側捅針運行、停止和右捅針運行、停止，如此循環3次； 正常生產時，RD閥按以下方法進行控制
當爐口差壓絕對值> 35 時，采用比例系數為1. 7的純比例控制； 當5Pa彡爐口差壓絕對值<351^時，采用基于爐口微差壓的一維模糊控制 當爐口差壓絕對值<51^時，采用比例積分控制，比例系數為0. 9，積分系數為1. 2秒。轉爐煉鋼結束，當可編程控制器檢測到轉爐“煉鋼結束”指令后，延時60秒，可編程控制器發出控制信號，使RD閥開始刮泥流程。本發明方法通過對煉鋼轉爐OG法煤氣回收工藝原理和設備功能的了解，利用轉爐前后爐冶煉的生產間歇，在前一爐冶煉結束后，按設計好的時序和策略，自動實現破渣取樣器、N2反吹掃、喉口 N2捅針以及RD閥刮泥等設備的聯鎖動作，為后一爐冶煉煤氣回收時各設備的可靠和穩定動作打下基礎，確保爐口微差壓的檢測和煤氣回收效果。


圖1是本發明裝置的結構示意圖。圖2是本發明方法中所采用的各設備的自動時序圖。圖中，1.第一電磁閥，2.第二電磁閥，3.第三電磁閥，4.第四電磁閥，5.第五電磁閥，6.破渣器，7.第六電磁閥，8.第七電磁閥，9. RD閥，10.可編程控制器。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。本發明裝置利用轉爐前后爐冶煉的生產間歇，在前一爐冶煉結束后，自動實現爐口微差壓取樣口破渣設備、測量回路N2反吹掃設備，喉口 N2捅針設備以及RD閥刮泥等設備的聯鎖動作，為后一爐冶煉煤氣回收時各設備的可靠和穩定動作提供保障，確保爐口微差壓的檢測控制和煤氣回收效果。該裝置的結構如圖1所示，包括可編程控制器10，可編程控制器10開關量輸入與“煉鋼開始”、“煉鋼結束”信號相連；模擬量輸入與“爐口微差壓”輸入相連；可編程控制器10開關量輸出分別與第一電磁閥1、第二電磁閥2、第三電磁閥3、第四電磁閥4、第五電磁閥5、第六電磁閥7和第七電磁閥8電連接；可編程控制器10模擬量輸出與液壓系統的伺服機構相連；第一電磁閥1和第二電磁閥2分別與破渣器6相連接；第三電磁閥3和第四電磁閥4分別與測量回路相連接；第五電磁閥5與N2吹掃回路相連接； 第六電磁閥7和第七電磁閥8分別與喉口 N2捅針設備相連接；液壓伺服機構與RD閥9相連。第一電磁閥1和第二電磁閥2分別為控制破渣器6鋼釬伸出、縮回動作的電磁閥； 第三電磁閥3和第四電磁閥4為控制測量回路通斷的電磁閥；第五電磁閥5為控制隊反吹掃的電磁閥；第六電磁閥7和第七電磁閥8分別為控制喉口左、右隊捅針動作的電磁閥。轉爐爐口微差壓的取樣環上，以“十”字的方向安裝四個破渣器6，只要其中一個破渣器6正常工作，就能確保取壓正常，提高可靠性；通過破渣器6鋼釬的伸出和縮回來實現破渣功能，而破渣器6鋼釬的伸出和縮回由第一電磁閥1、第二電磁閥2控制不同的氣路來實現。取樣環和測量回路之間安裝的一路N2吹掃裝置，通過第五電磁閥5的通斷，實現測量回路的N2反吹掃。在喉口左右隊捅針設備的氣路上安裝第六電磁閥7和第七電磁閥8，通過第六電磁閥7和第七電磁閥8的通斷控制來實現喉口左、右N2捅針設備捅針的動作?？删幊炭刂破?0根據檢測的“煉鋼開始”、“煉鋼結束”信號，發出控制指令，對第一電磁閥1、第二電磁閥2、第三電磁閥3、第四電磁閥4、第五電磁閥5、第六電磁閥7和第七電磁閥8進行控制。本發明還提供了一種利用上述裝置控制破渣取樣器、N2反吹掃、喉口 N2捅針以及 RD閥刮泥等設備聯鎖動作的方法，保證煉鋼轉爐爐口微差壓的檢測，提高轉爐煤氣的回收效果?？删幊炭刂破?0根據檢測到的爐口微差壓信號，按照本控制策略的時序，如圖2所示，通過壓差操作執行器，控制RD閥9，實現轉爐爐口的微差壓的調節，使微差壓保持在工藝要求的微正壓狀態，確保轉爐生產期間產生煤氣的回收效果。液壓系統的壓力由驅動電機按工藝要求提供保障。該方法具體為
正常生產時，第一電磁閥1和第二電磁閥2失電；當可編程控制器10檢測到轉爐“煉鋼結束”指令后，延時40秒，可編程控制器10發出控制指令，使第一電磁閥1得電，破渣器6 鋼釬伸出，15秒后，使第一電磁閥1失電，破渣器6鋼釬停止伸出；5秒后，可編程控制器10發出控制指令，使第二電磁閥2得電，破渣器6鋼釬縮回，60秒后，使第二電磁閥2失電，破渣器6鋼釬縮回停止；
為保證測量回路的暢通，在測量回路上安裝了隊反吹掃設備，該隊反吹掃設備由第三電磁閥3、第四電磁閥4和第五電磁閥5組成，第三電磁閥3和第四電磁閥4用于控制切斷和接通測量回路，第五電磁閥5用于控制隊反吹掃。正常生產時，第三電磁閥3、第四電磁閥4和第五電磁閥5失電，接通測量回路，切斷N2吹掃回路；當可編程控制器10檢測到轉爐“煉鋼結束”指令后，延時130秒，發出指令， 使第三電磁閥3和第四電磁閥4得電，切斷測量回路，用于防止吹掃過程中損壞測量儀表； 延時5秒后，使第五電磁閥5得電，打開反吹掃氮氣閥開始N2反吹掃，15秒后，使第五電磁閥5失電，關閉反吹掃氮氣閥，5秒后反吹掃流程結束，第三電磁閥3和第四電磁閥4失電， 接通測量回路；
為保證回收煤氣的除塵效果，在二紋喉口安裝了隊捅針設備，由第六電磁閥7和第七電磁閥8兩個電磁閥組成，用于控制侯口左、右N2捅針設備的動作，確?；厥彰簹馍仙龤饴返臅惩?，提高除塵效果。正常生產時，第六電磁閥7和第七電磁閥8失電，N2捅針設備的捅針停止工作；當可編程控制器10檢測到轉爐“煉鋼結束”指令后，延時30秒，可編程控制器10發出指令， 使第六電磁閥7得電，喉口左隊捅針設備動作，15秒后，第六電磁閥7失電，左側隊捅針停止；延時10秒后，可編程控制器10發出指令，使第七電磁閥8得電，喉口右隊捅針設備動作，15秒后，第七電磁閥8失電，右側隊捅針停止，延時10秒；按生產工藝要求，為了達到良好的效果，重復左側捅針運行、停止和右捅針運行、停止，如此循環3次。爐口微差壓的控制是通過轉爐喉口 RD閥9的調節來實現的，RD閥9由液壓伺服板驅動，可編程控制器10根據爐口微差壓的檢測信號，按轉爐煤氣回收的工藝要求，實現動態調節；理想狀態下，轉爐爐口差壓控制為OPa，通常控制在微正壓5Pa以內。正常生產時，RD閥9按以下方法進行控制
可編程控制器10的模擬量輸出與液壓系統的伺服機構相連，液壓系統的伺服板與RD 閥9相連，RD閥9的控制根據可編程控制器10檢測到的爐口微差壓信號來調節實現
當爐口差壓絕對值> 35 時，為保證響應速度，采用純比例控制(P控制)，比例系數P 為 1.7;
當5 彡爐口差壓絕對值<351^時，為避免調節過程中存在的震蕩和超調，采用基于爐口微差壓的一維模糊控制爐口差壓在[-35 ，-25Pa)時，RD閥9的開度控制為20° ；爐口差壓在[-251 ，-15Pa)時，RD閥9的開度控制為22° ；爐口差壓在[-151 ，-5Pa)時， RD閥9的開度控制為23° ；爐口差壓在[_5Ρει，5Ρει)時，RD閥9的開度控制為；爐口差壓在[51 , 15Pa)時，RD閥9的開度控制為； [ 151 , 25Pa)時，RD閥9的開度控制為； [25Ρει，35Pa)時，RD閥9的開度控制為30°。當爐口差壓絕對值<51^時，為消除調節期間產生的誤差積累，采用比例積分(PI) 控制，比例系數P為0. 9，積分系數為1. 2秒。轉爐煉鋼結束后，當可編程控制器10檢測到轉爐“煉鋼結束”指令后，延時60秒，RD閥9開始刮泥流程以每秒0. 5 °的增減幅動作，從 25° —19° —44° —19° —44° —25°，確保RD閥9下一動作周期設備動作的穩定和可罪。本發明裝置利用可編程控制器10來檢測“煉鋼開始”、“煉鋼結束”以及“爐口微差壓”等信號，按照本發明提供的設備全自動控制策略而編制的控制程序，實時發出控制指令，控制電磁閥和調節閥的動作，驅動相應的設備動作，從而達到預期的生產工藝效果。本發明裝置能將爐口微差壓取樣口破渣設備、測量回路N2反吹掃設備，喉口 N2捅針設備以及爐口微差壓RD閥9等進行聯鎖動作，自動控制，確保煤氣回收設備持續、可靠的動作，實現了良好的除塵和煤氣回收效果。本發明裝置投入到120噸的轉爐運行后，與原來相比噸鋼煤氣回收量由原來的平均65m3/t提高到平均103m3/t，煤氣回收量增加明顯；煤氣熱值由原來的5700KJ/m3 (CO含量42%左右)提高到現在7700 KJ/m3 (CO含量平均>59%左右)，熱值顯著提高；除塵風機轉速由原來平均1350轉/分鐘下降到平均1243轉/分鐘，電機電流由原來的平均125A下降到平均105A，下降了 18%左右，節能效果明顯；煙道一文前溫度最高可達780°C度，現在最高685°C度，平均下降80°C 100°C，溫度降低籃球延長煙道壽命。
權利要求
1.一種提高OG法回收轉爐煤氣效果的裝置，其特征在于，包括可編程控制器(10)，可編程控制器(10)開關量輸入與“煉鋼開始”、“煉鋼結束”信號相連；可編程控制器(10)模擬量輸入與“爐口微差壓”輸入相連；可編程控制器(10)開關量輸出分別與第一電磁閥(1)、 第二電磁閥(2)、第三電磁閥(3)、第四電磁閥(4)、第五電磁閥(5)、第六電磁閥(7)和第七電磁閥(8)電連接；可編程控制器(10)模擬量輸出與液壓系統的伺服機構相連，液壓系統的伺服機構與RD閥(9)相連；第一電磁閥(1)和第二電磁閥(2)分別與破渣器(6)相連接； 第三電磁閥(3 )和第四電磁閥(4)分別與測量回路相連接；第五電磁閥(5 )與N2吹掃回路相連接；第六電磁閥(7)和第七電磁閥(8)分別與喉口隊捅針設備相連接。
2.一種利用權利要求1所述裝置提高OG法回收轉爐煤氣效果的方法，其特征在于，該方法為設置一裝置，該裝置包括可編程控制器(10)，可編程控制器(10)開關量輸入與“煉鋼開始”、“煉鋼結束”信號相連；可編程控制器(10)模擬量輸入與“爐口微差壓”輸入相連； 可編程控制器(10)開關量輸出與第一電磁閥(1)、第二電磁閥(2)、第三電磁閥(3)、第四電磁閥(4)、第五電磁閥(5)、第六電磁閥(7)和第七電磁閥(8)電連接；可編程控制器(10)模擬量輸出與液壓系統的伺服機構相連，液壓系統的伺服機構與RD閥(9)相連；第一電磁閥 (1)和第二電磁閥(2)分別與破渣器(6)相連接；第三電磁閥(3)和第四電磁閥(4)分別與測量回路相連接；第五電磁閥(5)與N2吹掃回路相連接；第六電磁閥(7)和第七電磁閥(8) 分別與喉口 N2捅針設備相連接；正常生產時，第一電磁閥(1)和第二電磁閥(2)失電；當可編程控制器(10)檢測到轉爐“煉鋼結束，，指令后，延時40秒，可編程控制器(10 )發出控制信號，使第一電磁閥(1)得電，破渣器(6)鋼釬伸出，15秒后，第一電磁閥(1)失電，破渣器(6)鋼釬停止伸出；5秒后， 可編程控制器(10)發出控制信號，使第二電磁閥(2)得電，破渣器(6)鋼釬縮回，60秒后， 第二電磁閥(2)失電，破渣器(6)鋼釬縮回停止；正常生產時，第三電磁閥(3)、第四電磁閥(4)和第五電磁閥(5)失電，接通測量回路， 切斷N2吹掃回路；當可編程控制器(10)檢測到轉爐“煉鋼結束”指令后，延時130秒，可編程控制器(10)發出控制信號，使第三電磁閥(3)和第四電磁閥(4)得電，切斷測量回路；延時5秒后，可編程控制器(10)發出控制信號，使第五電磁閥(5)得電，打開反吹掃氮氣閥開始反吹掃，15秒后，第五電磁閥(5)失電，關閉反吹掃氮氣閥，5秒后反吹掃流程結束，第三電磁閥(3 )和第四電磁閥(4)失電，接通測量回路；正常生產時，第六電磁閥(7)和第七電磁閥(8)失電，N2捅針設備的捅針停止工作；當可編程控制器(10)檢測到轉爐“煉鋼結束”指令后，延時30秒，可編程控制器(10)發出控制信號，使第六電磁閥(7)得電，第六電磁閥(7)控制的喉口左側N2捅針設備動作，15秒后， 第六電磁閥(7)失電，該側捅針停止；延時10秒后，可編程控制器(10)發出控制信號，使第七電磁閥(8 )得電，第七電磁閥(8 )控制的喉口右側隊捅針設備動作，15秒后，第七電磁閥 (8)失電，該側捅針停止，延時10秒；重復左側捅針運行、停止和右捅針運行、停止，如此循環3次；正常生產時，RD閥(9)按以下方法進行控制 當爐口差壓絕對值> 35 時，采用比例系數為1. 7的純比例控制； 當5Pa <爐口差壓絕對值<35Pa時，采用基于爐口微差壓的一維模糊控制當爐口差壓絕對值<51^時，采用比例積分控制，比例系數為0. 9，積分系數為1. 2秒；轉爐煉鋼結束，當可編程控制器(10)檢測到轉爐“煉鋼結束”指令后，延時60秒，可編程控制器(10)發出控制信號，使RD閥(9)開始刮泥流程。
3.如權利要求2所述的提高OG法回收轉爐煤氣效果的方法，其特征在于，所述控制RD 閥(9)時采用的基于爐口微差壓的一維模糊控制為爐口差壓在[-35 ，-25Pa)時，RD閥 (9)的開度控制為20° ；爐口差壓在[-25 ，-15Pa)時，RD閥(9)的開度控制為22° ；爐口差壓在[-151 ，-5Pa)時，RD閥(9)的開度控制為23° ；爐口差壓在[_5Ρει，5Pa)時， RD閥(9)的開度控制為；爐口差壓在[5 ，15Pa)時，RD閥(9)的開度控制為； [151 ，25Pa)時，RD閥(9)的開度控制為； [251 ，35Pa)時，RD閥(9)的開度控制為 30°。
4.如權利要求2所述的提高OG法回收轉爐煤氣效果的方法，其特征在于，所述RD閥(9)的刮泥流程為以每秒0. 5 °的增減幅動作，閥的開度從 25° —19° —44° —19° —44° —25° 進行刮泥。
全文摘要
本發明公開了一種提高OG法回收轉爐煤氣效果的裝置及方法，包括可編程控制器；可編程控制器的輸入與“煉鋼開始、結束”以及“爐口微差壓”信號相連，輸出信號分別與六個電磁閥和RD閥的伺服機構電連接；該六個電磁閥分別與破渣器、測量回路、N2吹掃回路和喉口N2捅針設備相連接，伺服機構與RD閥相連；使用該裝置時，可編程控制器根據檢測到的信號，使相應的電磁閥得電或失電，進而控制相應的設備工作或停止，達到預期的生產工藝效果。本裝置能將爐口微差壓取樣口破渣設備、測量回路N2反吹掃設備，喉口N2捅針設備以及爐口微差壓RD閥等進行聯鎖動作，自動控制，確保煤氣回收設備持續、可靠的動作，實現了良好的除塵和煤氣回收效果。
文檔編號C21C5/38GK102399935SQ20111035644
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月11日 優先權日2011年11月11日
發明者周雙喜, 張軍, 王林, 裴國軍, 陳友文 申請人:甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司