高炉炼铁热风炉监控系统(附件)
热风炉的工作状态包括单炉控制和“两烧一送”的三炉控制。本次设计采用STEP7-300进行PLC编程，包括热风炉的启动与停止、单多炉切换、报警设计、自动控制设计和手动控制设计，其中自动控制又包括热风炉的自动闭炉控制、自动送风控制以及自动烧炉控制。利用PLC和WINCC联合仿真，将测到的实时数据传送到WINCC监控界面。监控界面主要由主监控界面、参数界面、在线趋势图和故障报警界面组成。采用动态对话框、C动作等实现指示灯颜色的改变、温度的显示、流量的显示、管道中气体的模拟动作等功能。能基本实现热风炉的监控功能，完成了设计要求。关键词 热风炉，监控系统，PLC，WINCC
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 热风炉简介 1
1.3 设计内容及步骤 3
2 热风炉工艺流程 4
2.1 热风炉控制原理 4
2.2 热风炉工作流程 5
3 硬件设置 6
3.1 PLC的硬件设计 7
3.2 PLC的输入输出地址 8
3.3 I/O接线图设计10
3.4 主电路控制图设计 12
4 PLC程序设计 12
4.1 热风炉工作模式切换 14
4.2 自动程序设计 15
4.3 手动程序设计 22
4.4 报警程序设计 24
5 WINCC监控系统设计 24
5.1 组态工程 25
5.2 主监控界面设计 27
5.3 参数界面设计 29
5.4 在线趋势图设计 31
5.5 故障报警界面设计 32
结论 34
致谢 35
参考文献 36
附录 PLC控制程序 37 1 绪论
在钢铁企业当中，热风炉是高炉炼铁生产过程中非常重要的设备，它用掉的高炉煤气占高炉生产中煤气的50%，提供给热风的热量达到炼铁生产热量消耗量的3倍多。1980年初以后，热风炉才被当成热动力机械在国内开始大范围 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
使用。热风炉控制系统中，最重要的因素就是由热风炉燃烧所决定的送风温度。所有热风炉在生产、调试中所追求的是热风炉的燃烧是如何有效的控制的，使其既可以做到充分蓄热来使燃烧效率达到最佳，又能最大限度降低能耗防止热风炉拱顶过烧，同时兼并延长热风炉的使用寿命。
1.1 研究背景
本设计构思是在淮阴钢铁厂的实习中有感而发的。对于冶金行业来说，热风炉对于生产起着不可或缺的作用，例如通过高炉布袋除尘器燃烧出净煤气，接着混合加热到设定温度值后的耐火球以及风机房冷风管传来的冷风，最后利用送风系统阀门传回。在2002年，淮钢修建了国内先进水平的500m3高炉,紧接着实现了高炉炼铁。淮阴钢铁厂联合北钢研究院、首钢设计院，借鉴卡鲁金热风炉设计原理，这一举措使同类高炉成套热风炉大小、个数以及投资量均缩减30%左右。煤气能够进行充分的燃烧，热效应数值很高，风温上升，同时淮钢当年高炉风温在和国内其他企业的比较中成绩显著。
国内大多数高炉工作方式是采用每座高炉设置3到4台热风炉进行依次送风操作，为了达到单个热风炉能够即刻将风传送至另外高炉的目的，使单个热风炉按照一定顺序进行工作，其顺序如下：先初步燃烧，当温度达到设定之后休止，然后通过送风使其降至安全值，最后重新进入燃烧。单个热风炉处于送风状态时，其余热风炉不受其影响继续保持工作；该热风炉温度降低，与此同时另外两台热风炉进入燃烧状态，其中一台热风炉温度升高到设定值后休止，工长发出命令时进行再次的送风[7]。
1.2 热风炉简介
1.2.1 热风炉的结构
炉衬、蓄热室、燃烧室、支柱、炉篦子、炉子壳、管道和阀门等组成了热风炉。燃烧室和蓄热室之间用隔墙隔开砌在一个炉壳内。人们往往把热风炉归类成直接和间接两种类型，同时把换热式和蓄热式统称为间接式，现在应用得最为广泛的是蓄热式。蓄热式具备较高的换热温度以及热利用率等显著特点。蓄热式热风炉燃烧产生废气后通过格子砖储存热量，冷风通过格子砖来进行加热并送出。当格子砖充分加热到一定值后，热风炉改为送风，这时与燃烧相关的阀门关闭，关于送风的阀门打开。但是这种热风炉也有缺点，就是热风的温度有时高有时低。
1.2.2 热风炉的工作原理
在管道中，煤气和空气通过阀门的开关送入热风炉中并在燃烧室发生燃烧，燃烧产生的热气往上运动，在到达拱顶时会改变它的运动方向，接着热烟气往下穿过蓄热室，加热格子砖后，最后通过大烟道的烟囱排出。当热风炉内热量足够时，停止燃烧进入送风状态。在送风阶段，冷风经过冷风管道和冷风阀进入蓄热室中，加热同时进入的外界空气，然后通过拱顶到达燃烧室，最后再借助热风出口、热风总管、热风阀进入高炉内。
1.2.3 热风炉的选择
如图1.1所示：（a)内燃式热风炉的剖面图，（b）球式热风炉的剖面图，由下图可知内燃式和外燃式可以由球式热风炉改造而成,(c)顶燃式热风炉的剖面图。
/
图1.1 三种热风炉剖面图
烟气出口；2炉支柱；3蓄热室；4悬链线拱顶；5燃烧室；
热风出口；7燃烧器；8煤气入口；9助燃空气入口
内燃式：它由荷兰达涅利霍戈文研制，结构特点如下：①炉壳支承，悬链线形的拱顶砌体；②隔墙自立式滑动，③陶瓷燃烧器结构精巧；④燃烧室隔墙的温度梯度是通过绝热砖和耐热不锈钢板来减小，设计巧妙。
外燃式：地得型外燃式热风炉和马琴型外燃式热风炉的拱顶及其连接的方式是它们最特别的地方，但是它们又有各自的不同之处：地得型的拱顶外观是2个半径长度不等但约等于1/4的半卵形球形，由半个留下下半部分的圆锥体组成；马琴型的外观是一个圆锥形开口，燃烧室和蓄热室顶部高度等于大半个圆柱体加2个半径相等的1/4球形拱顶。
大多传统工艺都是采用（a)内燃式热风炉、（b)球式热风炉这两种热风炉进行燃烧、供热，但是这两种类型的热风炉结构上有许多不足如下例所示：①内燃式热风炉是由蓄热室和燃烧室并排在一起的，这一结构导致它的下部分温度难以一致；②极差的工作环境也容易损坏蓄热室与燃烧室之间的隔墙；③由于格子砖是不平衡的结构，导致受热不匀，其存在的缺点有格子砖被挤乱和不均匀下沉等。外燃式热风炉的缺点如下：①投入更大；②砖砌的结构更加的复杂，所以对砖的要求也更高；③拱顶钢不对称的结构使它受力不平衡，不能够适较高的温度和较强的压力。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 热风炉简介 1
1.3 设计内容及步骤 3
2 热风炉工艺流程 4
2.1 热风炉控制原理 4
2.2 热风炉工作流程 5
3 硬件设置 6
3.1 PLC的硬件设计 7
3.2 PLC的输入输出地址 8
3.3 I/O接线图设计10
3.4 主电路控制图设计 12
4 PLC程序设计 12
4.1 热风炉工作模式切换 14
4.2 自动程序设计 15
4.3 手动程序设计 22
4.4 报警程序设计 24
5 WINCC监控系统设计 24
5.1 组态工程 25
5.2 主监控界面设计 27
5.3 参数界面设计 29
5.4 在线趋势图设计 31
5.5 故障报警界面设计 32
结论 34
致谢 35
参考文献 36
附录 PLC控制程序 37 1 绪论
在钢铁企业当中，热风炉是高炉炼铁生产过程中非常重要的设备，它用掉的高炉煤气占高炉生产中煤气的50%，提供给热风的热量达到炼铁生产热量消耗量的3倍多。1980年初以后，热风炉才被当成热动力机械在国内开始大范围 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
使用。热风炉控制系统中，最重要的因素就是由热风炉燃烧所决定的送风温度。所有热风炉在生产、调试中所追求的是热风炉的燃烧是如何有效的控制的，使其既可以做到充分蓄热来使燃烧效率达到最佳，又能最大限度降低能耗防止热风炉拱顶过烧，同时兼并延长热风炉的使用寿命。
1.1 研究背景
本设计构思是在淮阴钢铁厂的实习中有感而发的。对于冶金行业来说，热风炉对于生产起着不可或缺的作用，例如通过高炉布袋除尘器燃烧出净煤气，接着混合加热到设定温度值后的耐火球以及风机房冷风管传来的冷风，最后利用送风系统阀门传回。在2002年，淮钢修建了国内先进水平的500m3高炉,紧接着实现了高炉炼铁。淮阴钢铁厂联合北钢研究院、首钢设计院，借鉴卡鲁金热风炉设计原理，这一举措使同类高炉成套热风炉大小、个数以及投资量均缩减30%左右。煤气能够进行充分的燃烧，热效应数值很高，风温上升，同时淮钢当年高炉风温在和国内其他企业的比较中成绩显著。
国内大多数高炉工作方式是采用每座高炉设置3到4台热风炉进行依次送风操作，为了达到单个热风炉能够即刻将风传送至另外高炉的目的，使单个热风炉按照一定顺序进行工作，其顺序如下：先初步燃烧，当温度达到设定之后休止，然后通过送风使其降至安全值，最后重新进入燃烧。单个热风炉处于送风状态时，其余热风炉不受其影响继续保持工作；该热风炉温度降低，与此同时另外两台热风炉进入燃烧状态，其中一台热风炉温度升高到设定值后休止，工长发出命令时进行再次的送风[7]。
1.2 热风炉简介
1.2.1 热风炉的结构
炉衬、蓄热室、燃烧室、支柱、炉篦子、炉子壳、管道和阀门等组成了热风炉。燃烧室和蓄热室之间用隔墙隔开砌在一个炉壳内。人们往往把热风炉归类成直接和间接两种类型，同时把换热式和蓄热式统称为间接式，现在应用得最为广泛的是蓄热式。蓄热式具备较高的换热温度以及热利用率等显著特点。蓄热式热风炉燃烧产生废气后通过格子砖储存热量，冷风通过格子砖来进行加热并送出。当格子砖充分加热到一定值后，热风炉改为送风，这时与燃烧相关的阀门关闭，关于送风的阀门打开。但是这种热风炉也有缺点，就是热风的温度有时高有时低。
1.2.2 热风炉的工作原理
在管道中，煤气和空气通过阀门的开关送入热风炉中并在燃烧室发生燃烧，燃烧产生的热气往上运动，在到达拱顶时会改变它的运动方向，接着热烟气往下穿过蓄热室，加热格子砖后，最后通过大烟道的烟囱排出。当热风炉内热量足够时，停止燃烧进入送风状态。在送风阶段，冷风经过冷风管道和冷风阀进入蓄热室中，加热同时进入的外界空气，然后通过拱顶到达燃烧室，最后再借助热风出口、热风总管、热风阀进入高炉内。
1.2.3 热风炉的选择
如图1.1所示：（a)内燃式热风炉的剖面图，（b）球式热风炉的剖面图，由下图可知内燃式和外燃式可以由球式热风炉改造而成,(c)顶燃式热风炉的剖面图。
/
图1.1 三种热风炉剖面图
烟气出口；2炉支柱；3蓄热室；4悬链线拱顶；5燃烧室；
热风出口；7燃烧器；8煤气入口；9助燃空气入口
内燃式：它由荷兰达涅利霍戈文研制，结构特点如下：①炉壳支承，悬链线形的拱顶砌体；②隔墙自立式滑动，③陶瓷燃烧器结构精巧；④燃烧室隔墙的温度梯度是通过绝热砖和耐热不锈钢板来减小，设计巧妙。
外燃式：地得型外燃式热风炉和马琴型外燃式热风炉的拱顶及其连接的方式是它们最特别的地方，但是它们又有各自的不同之处：地得型的拱顶外观是2个半径长度不等但约等于1/4的半卵形球形，由半个留下下半部分的圆锥体组成；马琴型的外观是一个圆锥形开口，燃烧室和蓄热室顶部高度等于大半个圆柱体加2个半径相等的1/4球形拱顶。
大多传统工艺都是采用（a)内燃式热风炉、（b)球式热风炉这两种热风炉进行燃烧、供热，但是这两种类型的热风炉结构上有许多不足如下例所示：①内燃式热风炉是由蓄热室和燃烧室并排在一起的，这一结构导致它的下部分温度难以一致；②极差的工作环境也容易损坏蓄热室与燃烧室之间的隔墙；③由于格子砖是不平衡的结构，导致受热不匀，其存在的缺点有格子砖被挤乱和不均匀下沉等。外燃式热风炉的缺点如下：①投入更大；②砖砌的结构更加的复杂，所以对砖的要求也更高；③拱顶钢不对称的结构使它受力不平衡，不能够适较高的温度和较强的压力。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/1941.html
