供暖与空气净化相结合的热风炉技术研究开题报告.doc

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1、 毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：学 号：专 业：设计(论文)题目：供暖与空气净化相结合的热风炉技术研究指 导 教 师:年月日毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告文 献 综 述一、研究课题的背景课题来源于生产实践。供暖与空气净化热风炉是冶金行业的重要生产设备，其作用是将高炉布袋除尘器产生的净煤气在供暖与空气净化热风炉中进行燃烧，将供暖与空气净化热风炉内耐火球加热到一定温度后将风机房冷风管送来的冷风和耐火球进行热交换，经供暖与空气净化热风炉送风系统阀门送到高炉。2002年，公司兴建了国内先进水平的500m3高炉2100吨转炉LF钢包精炼炉RH真空脱气炉连铸配套中、小型棒型材连轧生产线各

2、一条，并在该生产线炼铁高炉上，淮钢与北京钢铁研究总院、首钢设计院合作，引进俄罗斯卡鲁金供暖与空气净化热风炉技术，该技术应用使同类型高炉配套供暖与空气净化热风炉体积减少1/3，个数减少1/3，节约投资30%，而且煤气燃烧充分，热效率高，风温高，该技术应用后，当年高炉风温即达到了全国同类型高炉的最高风温1。二、研究课题的概述及目的1.供暖与空气净化热风炉的发展作为热动力机械的供暖与空气净化热风炉于20世纪70年代末在我国开始广泛应用，它在许多行业已成为电热源和传统蒸汽动力热源的换代产品。供暖与空气净化热风炉有直接式和间接式之分，间接式又分为蓄热式和换热式，目前应用最广泛的是蓄热式。因为其换热温度高

3、，热利用率高。蓄热式供暖与空气净化热风炉通过在燃烧室里燃烧煤气，高温废气通过格子砖并使之蓄热，当格子砖充分加热后，供暖与空气净化热风炉就可改为送风，此时有关燃烧各阀关闭，送风各阀打开，冷风经格子砖而被加热并送出2。但是这种供暖与空气净化热风炉热风温度不稳定，切换机构多。2. 供暖与空气净化热风炉类型的比较图1所示为淮钢三种类型供暖与空气净化热风炉的剖面图，（a)为内燃式供暖与空气净化热风炉，（b）为球式供暖与空气净化热风炉，其中球式供暖与空气净化热风炉又可以改建成为内燃式和外燃式供暖与空气净化热风炉，传统的工艺都是采用这两种供暖与空气净化热风炉进行燃烧、供热，但是这两种类型的供暖与空气净化热风

4、炉结构上存在很多缺陷。例如：内燃式供暖与空气净化热风炉由于蓄热室和燃烧室并列布置，所以其下部温度不一致；此外工作环境恶劣，易损坏蓄热室与燃烧室的隔墙；而且由于格子砖的结构不稳定，导致受热也不均匀，容易造成格子砖被挤乱和不均匀下沉。相比于内燃式，外燃式供暖与空气净化热风炉的投资更大，砖砌结构更毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告复杂，对砖的加工制作要求更高，拱顶钢结构不对称，受力不均匀，不能够适应高温，高压的要求。基于内燃式和外燃式燃烧室的缺陷，前苏联科学家卡鲁金博士发明了顶燃式供暖与空气净化热风炉，即图1中的（c），它的占地更少、投资更小；燃烧产物均匀供给蓄热室，提高了供暖与空气净化热风炉的

5、利用系数；可承受的煤气和空气预热达到500600；拱砖拱顶结构稳定，可长期运行。图1 淮钢三种供暖与空气净化热风炉剖面图比较1-烟气出口；2-炉支柱；3-蓄热室；4-悬链线拱顶；5-燃烧室；6-热风出口；7-燃烧器；8-煤气入口；9-助燃空气入口3.研究供暖与空气净化热风炉智能控制的意义供暖与空气净化热风炉作为炼铁高炉的主要组成部分，其燃烧操作控制的好坏，直接影响风温的高低，既要使供暖与空气净化热风炉在规定的时间达到设定的拱顶温度，又要使主环的控制对副环的影响很小，始终保证最佳燃烧。高炉供暖与空气净化热风炉燃烧采用高炉煤气，而高炉在实际生产操作过程毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告中由于炉

6、况不稳定或其它种种原因，致使高炉煤气压力不稳定，煤气热值产生波动，进而影响供暖与空气净化热风炉炉顶温度发生变化，最终影响送风温度。因此燃烧控制是供暖与空气净化热风炉最难的控制系统之一，它的控制品质的好坏将直接影响供暖与空气净化热风炉的拱顶温度及燃烧的热效率。为了达到最佳燃烧需不断精确调整空气及煤气的供给量，这样，给供暖与空气净化热风炉燃烧操作带来一定的难度和较大的劳动强度，因此寻找一种能够进行最佳燃烧，节省煤气，降低能耗，减轻劳动强度，同时提高高炉效率的燃烧方法成为必然。 WinCC(Windows Control center)它是西门子公司与微软公司联合开发的产物，在Windows 98或

7、NT40以及基于NT 核心的 Windows2000/ xp/2003 操作系统下运行。WinCC是在生产过程自动化中解决可视化和控制任务的工业技术系统。它提供了适用于工业的 图形显示、信息、归档以及报表的功能模板。高性能的过程藕合、快速的画面更新、以及可靠的数据传送使其具有高度的实用性。我们通过使用西门子S7-300PLC对一套供暖与空气净化热风炉工作系统中的3座供暖与空气净化热风炉进行控制，辅以WINCC组态软件实施监控。坐在电脑前，就能很直观的从监控画面中看到供暖与空气净化热风炉的运行情况，能够适时的对不同的情况作出及时的改变。三、供暖与空气净化热风炉的工作流程 供暖与空气净化热风炉的工

8、作状态有：焖炉、送风和燃烧，其过程为燃烧状态时助燃空气和煤气按空燃比混合，在供暖与空气净化热风炉顶部燃烧，高温烟气从上向下经过球床体，将热量存储在供暖与空气净化热风炉内。当拱顶和烟道温度达到设定值，蓄热室储存足够热量，操作阀门使供暖与空气净化热风炉处于焖炉状态，等待送风。供暖与空气净化热风炉送风时，冷风从下向上经过供暖与空气净化热风炉球床体，被加热成温度略低于拱顶的热风，将存储于供暖与空气净化热风炉内的热量送往高炉。随着送风管时间的延长，风温逐渐下降，供暖与空气净化热风炉再转入燃烧状态，循环工作。大部分的工厂采用至少3座供暖与空气净化热风炉运行的高炉系统，通常采用的是“两烧一送”的方式，即其中

9、2座供暖与空气净化热风炉在燃烧，剩下的1座供暖与空气净化热风炉送风，3座供暖与空气净化热风炉按燃烧、焖炉、送风的周期循环工作，向高炉连续供风。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告供暖与空气净化热风炉系统工艺流程图如下图所示：图中，1为混风切断阀，2为热风调节阀，3为冷风阀，4为充风阀，5为烟道阀，6为废气阀，7为助燃空气燃烧阀，8为助燃空气调节阀，9为热风阀，10为煤气燃烧阀，11为煤气切断阀，12为煤气调节阀，13为净煤气放散阀，14为倒流休风阀。当一座供暖与空气净化热风炉送风一段时间后，输出的热风温度不能满足高炉所需温度时就需要换炉，改由另一座燃烧好的供暖与空气净化热风炉来送风，而原送风

10、的供暖与空气净化热风炉则转为燃烧作业，燃烧好的供暖与空气净化热风炉在等待送风前要进行闷炉，所以供暖与空气净化热风炉有燃烧、焖炉和送风3种工作状态。设置3座供暖与空气净化热风炉的高炉通常采用“两烧一送”的工作模式。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告参考文献：1. 张军强.淮钢6号高炉供暖与空气净化热风炉工艺配置.炼铁技术通讯.2009年02期.2. 中国冶金网.供暖与空气净化热风炉自动控制系统是怎样构成的.2012年05期.3.4.赵红芹、边芳、孙丽云.应用智能控制技术实现顶燃式供暖与空气净化热风炉的自动燃烧控制.智能控制技术.2004年03期.5.中国冶金网.顶燃式供暖与空气净化热风炉的结

11、构及工作原理.2012年07期.6.苏昆哲.深入浅出Wincc V6M.北京；北京航空航天大学出版社，2004.7.汪美霞，陈号，基于PLC及PROFIBUS现场总线的炼铁高炉集中监控系统J.山东建筑工程学院学报，2004,19（2）；33-34.8.周佳，鲍远慧，王华强，PLC在合钢3#供暖与空气净化热风炉改造中的应用J.自动化博览，2006,23（6）；30-31.9.王艳阳，曲阳，田颖，梅山3#高炉监控系统和过程计算机系统J.冶金自动化，1996,20（6）；22-25.毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告2本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）一、 需要实现的目标 1.了

12、解顶燃式供暖与空气净化热风炉的工作流程：燃烧、焖炉、送风； 2.了解顶燃式供暖与空气净化热风炉三座高炉一起工作时“两烧一送”的工作过程； 3.了解WINCC 6.0组态软件的工作界面，熟悉图形编辑器中对对象的各项属性，了解如何使用变量，以及利用C动作、VBS动作、动作对话框、直接动作等实现对象属性的改变； 4.在图形编辑器中完成监控见面的布置、并完成相应属性、参数的设置； 5.将相应的项目移植到实验室的PLC试验台上，模拟供暖与空气净化热风炉的工作流程，达到预期的效果。二、 供暖与空气净化热风炉的Wincc监控热风炉系统总图1#炉操作1#炉操作1#炉操作公共阀门操作阀门参数设定冷热风趋势图拱顶

13、及烟道温度趋势图煤气、空气趋势图报警信息（1）供暖与空气净化热风炉系统总图供暖与空气净化热风炉系统总图是供暖与空气净化热风炉系统的总貌画面，监控系统开机即运行该画面，显示3座供暖与空气净化热风炉的工作状态(燃烧、焖炉、送风)，所有由PLC直接控制的供暖与空气净化热风炉阀门的开闭状态，有关冷风、热风、煤气、助燃风、冷却水、拱顶温度、废气温度等工艺参数值显示，以 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告及其它子画面的调用按钮。 （2） 供暖与空气净化热风炉单炉操作画面供暖与空气净化热风炉单炉操作画面每座供暖与空气净化热风炉设计一幅，这里以1 8供暖与空气净化热风炉单炉操作画面为例。在供暖与空气净化热

14、风炉系统总图中点击“1 8供暖与空气净化热风炉”按钮，即可以弹出打开1 8供暖与空气净化热风炉单炉操作子画面，如图4所示。该画面显示1*供暖与空气净化热风炉各支管的阀门状态和阀门操作开关模拟图，以及相关的工艺参数值。根据自动化系统操作要求，各阀门设有自动和手动两种操作方式。自动操作：供暖与空气净化热风炉按照换炉命令设定的条件，自动完成换炉过程中各个阀门的顺序动作，各阀门严格遵循工艺联锁条件动作。每座供暖与空气净化热风炉单炉操作画面中均设计一个换炉命令选择开关，在需要换炉时，只需点击该开关，系统立即自动完成选定状态换炉过程中各设备的顺序动作。换炉命令可以选择该座供暖与空气净化热风炉的3种工作状态

15、，即燃烧、送风和焖炉，3座供暖与空气净化热风炉的换炉命令是互相联锁的，并遵循“两烧一送”的换炉原则。手动操作：可以人工在此画面选择要操作的阀门为手动状态，然后操作相应的手动开关，就可以单独操作阀门动作，以完成设备单动及手动换炉过程。手动操作只保留必要的设备安全联锁。这些操作开关的动作都是以模拟图形的形式实现的。 图中所示为1#供暖与空气净化热风炉的各项阀门的参数，2#、3#供暖与空气净化热风炉同1#供暖与空气净化热风炉。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告（3）趋势显示画面。趋势显示画面显示了供暖与空气净化热风炉主要工艺参数的实时曲线和历史趋势图，这些参数分3幅画面显示，并按照工艺要求几个曲线组合在一个坐标里对比显示。冷热风曲线画面显示：热风温度、热风压力、冷风流量、冷风压力；拱顶曲线画面显示：1 83 8供暖与空气净化热风炉拱顶温度、1 83 8供暖与空气净化热风炉废气温度；煤气、空气曲线画面显示：煤气温度、煤气流量、净煤气压力、助燃空气温度。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：年月日 指导教师： （手写签名）所在专业审查意见： 负责人： （手写签名）年月日