一种高炉作业系统及助燃风机的切换方法与流程

1.本发明实施例涉及高炉设备技术，尤其涉及一种高炉作业系统及助燃风机的切换方法。


背景技术：

2.助燃风机是热风炉烧炉过程中需要助燃空气的风源提供设备，也是高炉生产中的必备设备，通常配备两台，一台投入使用一台作为备用设备，其结构配置完全一样。助燃风机在长期使用后，由于设备状况和性能等原因，在热风炉系统改造中需要考虑重新更换。
3.为了不影响高炉生产，在现场位置可行的情况下，通常都会考虑先把新助燃风机建好，但为了保证助燃风机的安全调试切换工作，要求高炉休风8～12个小时，再把旧助燃风机退出生产。高炉休风直接导致高炉停止生产，影响铁水产量，其他成本也上升，所以希望通过不休风就可以完成助燃风机的切换，从而提高产量节约成本。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种高炉作业系统及助燃风机的切换方法，以实现助燃风机安全可靠的在线切换。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种高炉作业系统，包括：
6.高炉；
7.热风炉，通过热风炉管道与所述高炉相连，用于将热风供给所述高炉；
8.至少一个助燃风机，通过送风支路与助燃空气总管相连，所述助燃空气总管与所述热风炉相连，用于将进风传输至所述热风炉加热至设定温度，形成所述热风；
9.控制装置，用于在将新助燃风机替换旧助燃风机，通过送风支路连接至助燃空气总管之前，通过控制管路中设置的阀门来控制热风炉从而热风炉状态调整至焖炉状态，且通过控制所述送风支路中设置的出口切断阀关闭来切断送风。
10.第二方面，本发明实施例还提供了一种高炉作业系统中助燃风机的切换方法，其中，所述方法包括：
11.加载待换上的新助燃风机和对应阀门的驱动软件并进行测试；
12.在测试成功之后，控制所述新助燃风机的风门调节阀和出口切断阀关闭；
13.将所述高炉作业系统中的动力电缆和信号电缆切换至连接所述新助燃风机，以替换所述旧助燃风机；
14.控制将待换下的旧助燃风机对应的出口切断阀关闭；将所述新助燃风机通过送风支路连接至助燃空气总管时，控制对应的出口切断阀打开，并控制所述新助燃风机开始运行；
15.在关闭旧助燃风机对应的出口切断阀的过程中，通过控制管路中设置的阀门来控制热风炉从热风炉状态调整至焖炉状态。
16.本发明实施例在通过控制装置与助燃风机和送风支路上出口切断阀相连，控制送
风支路的出口切断阀的打开和关闭，实现助燃风机在线的切换；同时控制热风炉焖炉的工作状态，解决助燃风机在线切换的存在的安全隐患问题，实现助燃风机安全可靠的在线切换的效果。
附图说明
17.图1是本发明实施例一中一种高炉作业系统结构示意图；
18.图2是本发明实施例二中一种高炉作业系统中热风炉管道的连接示意图；
19.图3是本发明实施例三中一种高炉作业系统结构示意图；
20.图4是本发明实施例四中一种高炉作业系统中助燃风机的切换方法流程图。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
22.实施例一
23.图1为本发明实施例一中一种高炉作业系统结构示意图，本实施例为一种高炉作业系统，可以在实际的高炉热风炉系统改造中应用，该系统包括：高炉110、热风炉210、至少一个助燃风机和控制装置410。本实施例中，以两个助燃风机为例进行说明，分别为新助燃风机310和待更换的旧助燃风机320。
24.其中，热风炉210，通过热风炉管道与所述高炉110相连，用于将热风供给所述高炉110；至少一个助燃风机，通过送风支路与助燃空气总管相连，所述助燃空气总管与所述热风炉210相连，用于将进风传输至所述热风炉210加热至设定温度，形成所述热风；控制装置410，用于在将新助燃风机310替换旧助燃风机320，通过送风支路连接至助燃空气总管之前，通过控制管路中设置的阀门来控制热风炉210从而热风炉210状态调整至焖炉状态，且通过控制所述送风支路中设置的出口切断阀311和321关闭来切断送风。
25.具体的，所述高炉是一种在高温环境下从铁矿石中提炼生铁的冶金设备。
26.热风炉是一种热动力设备，在高炉作用系统中把鼓风加热到要求的温度，用以提高高炉的效益和效率。是按照蓄热的原理进行工作的，在燃烧煤气时提供热量，通过炉内的保温砖蓄热，达到要求温度时热风炉就为高炉送风。高炉系统一般装有三座热风炉时，两座加热，一座送风，或装四座热风炉，两座加热，两座送风。本实施例对于热风炉的数量不进行限制。同时热风炉具有内燃式、外燃式和顶燃式等不同种类，本实施例对于热风炉的种类不进行限制。
27.助燃风机是热风炉烧炉过程中需要助燃空气风源的提供设备，也是高炉生产中的必备设备。助燃风就是空气，本身不具有危险性，但与高炉作业系统实际生产安全密切相关。以高炉作业系统中新助燃风机为例，助燃风机310连接一个送风支路，助燃空气总管连接在送风支路和热风炉210之间，通过送风支路和助燃空气总管将助燃风机310产生的风传输到热风炉210中。热风炉助燃风机一般均采用离心式鼓风机，采用单独鼓风或集中送风。本实施例对于助燃风机的种类不进行限制。
28.控制装置为可编程逻辑控制器(programmable logic controller，plc)，用户可
以根据自己的需要自行编辑相应的用户程序来满足不同的自动化生产要求。可以按结构形式、控制规模和实现功能对plc进行分类。控制装置连接新助燃风机310和旧助燃风机320，可以通过控制装置410实现助燃风机的在线切换。控制与热风炉210连接管路中设置的阀门，可以实现调整热风炉不同的工作状态。防止助燃风机在线切换时，控制装置的误操作影响热风炉产生的非预期工作状态，所以控制设置的阀门将热风炉调整到焖炉的状态，但不停止向高炉送风，作为实现助燃风机在线切换的安全措施。其中切断阀是自动化系统中执行机构的一种，由多弹簧气动薄膜执行机构或浮动式活塞执行机构与调节阀组成。切断阀控制工艺管道内流体的切断、接通或切换。具有结构简单，反应灵敏，动作可靠等特点。可广泛地应用在石油、化工、冶金等工业生产部门。在高炉作业系统中，以新助燃风机为例，控制装置410与助燃风机310和助燃风机送风支路上出口切断阀311连接，用户根据作业系统实际需求可以通过控制装置410对出口切断阀311进行控制。新旧助燃风机通过送风支路连接助燃总管时候，控制装置410对对应的出口切断阀311和321的打开和关闭，保证管内压力适宜情况下，进一步可以在助燃风机送风支路管道上增设盲板，通过抽堵盲板进行助燃风机的切换，提高了切换工作的安全可靠性，本实施例对于控制装置和出口切断阀的种类不进行限制。
29.本实施例的技术方案，通过在高炉作业系统中的控制装置对送风支路上出口切断阀的控制，可以实现新旧助燃风机对应送风支路与助燃总管的接通或切断，同时对热风炉状态控制，调整至焖炉状态，保证助燃风机在线投切的安全性，达到了高炉作业系统中助燃风机安全可靠的在线投切调试的效果。
30.实施例二
31.图2是本发明实施例二中一种高炉作业系统中热风炉管道的连接示意图，本实施例二以上述实施例一为基础进行细化。所述高炉作业系统，还包括：
32.可选的，连接在所述热风炉210用于送入煤气的煤气管道211、连接在热风炉210和高炉110之间的用于送出热风到高炉110的热风管道212、连接在所述热风炉210用于送入冷风的冷风管道213、连接在热风炉210用于排出废气的废气管道214和与助燃风机送风支路连接的助燃总管215；
33.所述热风炉管道中的阀门包括：
34.设置在所述煤气管道211中的煤气燃烧阀211a和煤气切断阀211b，设置在所述热风管道212中的热风阀212a，设置在所述冷风管道213中的冷风阀213a和设置在所述废气管道214中的烟道阀214a；
35.相应的，所述控制装置具体用于通过控制所述煤气燃烧阀211a、煤气切断阀211b、热风阀212a、冷风阀213a和烟道阀214a，以控制所述热风炉的工作状态。
36.可选的，所述热风炉的数量为三个；
37.所述控制装置具体用于在将新助燃风机替换旧助燃风机，通过送风支路连接至助燃空气总管之前，控制两个热风炉处于焖炉状态，且控制一个热风炉处于送风状态；
38.所述控制装置具体用于在将新助燃风机通过送风支路连接至助燃空气总管之前和新助燃风机通过送风支路连接至助燃空气总管后时，控制两个热风炉处于燃炉状态，且控制一个热风炉处于送风状态。
39.具体的，与热风炉210连接的管道分别有煤气管211、热风管212、冷风管213、烟道
管214和助燃空气总管215。煤气管道的作用是通过煤气的燃烧向热风炉提供热量，煤气管道211上具有煤气燃烧阀211a和煤气切断阀211b，控制煤气的燃烧和煤气的输入的通断。热风管道212的作用是将生成的热风从热风炉输送和分配到高炉中，用于高炉生产。并且要求热风管道的密封性好，热损失少，热风管道上具有热风阀212a，控制管内热风的流通。冷风管道213的作用是通过冷风机向热风炉中通入冷风，用于调节炉内供热温度，冷风阀213a设置设在冷风管道上，控制管内冷风的流通。烟道管道214的作用是将产生热量后生成的废气排出，烟道管道上具有烟道阀214a。助燃空气总管215的作用是将助燃风机提供的助燃风源送至热风炉，用于炉内相关气体的燃烧提供能量。
40.热风炉具有三种工作状态，热风炉210处于燃烧状态时，通过煤气管道211上煤气燃烧阀212a，煤气切断阀212b接通，向热风炉210送入煤气、通过助燃空气总管215向热风炉210送入适量助燃空气燃料燃烧，产生热量使热风炉210升温蓄热，同时冷风阀213a和热风阀212a接通，管内通入冷风，调节炉内供热温度，并向高炉110传输热风，烟道阀214a接通将管内产生的废气排出；当热风炉210内温度烧到蓄热温度时，对应管道上的冷风阀213a、热风阀212a、煤气燃烧阀211a、煤气切断阀211b、烟道阀214a等阀门关闭，此时热风炉210处于焖炉状态；除了对应管道上冷风阀213a和热风阀212a处于开阀状态，其余阀门处于关闭状态的时候，热风炉210处于送风的工作状态。送风状态是经冷风阀213a向已升温的热风炉210送入冷风，将升温后的热风经过热风阀212a送入高炉，此时高炉110不进行休风。为了防止助燃风机在线切换时对助燃风机及送风支路上出口切断阀的开断控制时，控制装置的误操作影响热风炉的产生非预期的工作状态，例如控制装置下载程序时中央处理器需要停机，重新启动时可能出现的误操作造成热风炉炉内气体过压等情况，在现有技术中为了避免该情况的产生，在控制装置下载程序时，要停止热风炉的送风，燃烧的工作状态，停止向高炉送风，但高炉休风影响高炉生产。所以该高炉作业系统中提前对热风炉工作状态的调整，在新旧助燃风机切换时，通过管道上的阀门控制两个热风炉处于焖炉状态，一个热风炉处于送风状态，热风炉停止燃烧状态，约40～60分钟。同时助燃风机出来的空气没有经过预热的，温度低约30～35℃，压力低小于等于10千帕，在生产中是完全可行的。该过程不会影响高炉休风又不会产生安全隐患。在将新助燃风机通过送风支路连接至助燃空气总管之前和新助燃风机通过送风支路连接至助燃空气总管后，通过管道上的阀门控制两个热风炉处于燃烧状态，一个热风炉处于送风状态，恢复正常的生产过程。本实施例对可能产生的安全隐患不做限定。
41.本实施例的技术方案，通过对热风炉管道上阀门的控制，热风炉实现送风与燃烧的工作状态和送风与焖炉的工作状态，解决了助燃风机切换时可能存在的安全隐患，满足了助燃风机在线切换的安全需要，同时避免高炉休风，不影响高炉的产量。
42.实施例三
43.图3是本发明实施例三中一种高炉作业系统结构的示意图，本实施例三以上述实施例一为基础进行细化。所述高炉作业系统，还包括：
44.可选的，放散阀330，设置在所述助燃空气总管中；
45.相应的，所述控制装置还用于检测到助燃空气总管内压力超过设定压力值时，控制所述放散阀打开，以降低所述助燃空气总管内压力。
46.可选的，风门调节阀312和323，设置在助燃风机310和320的进风口处；
47.相应的，所述控制装置还用于控制所述风门调节阀313和323，以调整所述助燃风机的送风量。
48.可选的，空气预热器510，分别设置于助燃空气总管中，用于对所述助燃风机310和320的送风进行预加热；
49.空气进口阀511，设置于所述空气预热器510的进风口处；
50.旁通阀520，设置于所述助燃空气总管的旁通管道上，用于当所述空气进口阀511不能正常使用时开启。
51.可选的，人机交互装置610，通过近距离或远距离通信技术与所述控制装置相交互，用于获取所述控制装置410中对控制组件的控制入口并进行显示，且接收用户通过所述控制入口输入的控制指令并传输给所述控制装置410执行；
52.其中，所述控制组件包括所述管路中的各阀门和助燃风机，所述控制装置通过加载所述控制组件的驱动软件实现所述控制指令的解析和执行。
53.具体的，所述放散阀是管道输送可燃气体的一种安全预警装置，当某种暂时原因使控制点的压力超过设定值时，即排放一定量的气体的阀调整管内压强。放散阀可以按阀门型号的分类，小口径一般采用节流球形阀，大口径一般采用节流碟阀。在所述高炉作业系统中，放散阀检测送风支路上的管内压力，当管内压力超过管内设置的安全压力值，放散阀打开降低管内压力。放散阀具有安全警示的作用，本实施例对放散阀的种类不做限定。
54.调节阀是在工业自动化过程控制领域中，通过接受控制器输出的控制信号，去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的最终控制元件。如果按行程特点，调节阀可分为直行程和角行程；按其所配执行机构使用的动力，可以分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀三种。安装助燃风机进风口处的风门调节阀对助燃风机的供风量进行调整，满足高炉作业系统的需求量。本实施例对风门调节阀的种类不做限定。
55.空气预热器是一种提高热风炉热交换性能，降低能量消耗的设备。设置在送风支路上，对助燃风机提供的风源进行预加热，提高了整体高炉作业系统的热风传输效率。空气预热器进风口处设置空气进口阀，当空气进口阀不能正常开启时，在送风支路上设置的旁通管道上的旁通阀作为备用阀门开启，保持正常工作，提升了所述高炉作业系统的热风传输效率。空气预热器一般分为板式、回转式和热管式三种，本实施例对空气预热器的种类不做限定。
56.其中，人机交互(human-computer interaction，hci)是人和计算机之间的信息交换，它主要包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分。人机交互通过人机交互界面来实现，人机交互界面(human machine interaction，简称hmi)，又称用户界面或使用者界面，是系统和用户之间近距离或远距离进行信息交换的媒介，它实现用户输入的控制指令和所述控制装置之间的连接，凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。其中控制组件指通过控制装置控制的设备，通过hmi界面显示控制组件控制入口，用户根据控制hmi输入控制组件的相关控制指令，传输到控制装置中进行执行对控制组件的控制。在高炉作用系统中，人机交互装置610通过控制装置410与所述控制组件的驱动软件连接，如：所述管路中的各阀门和助燃风机，通过在控制装置中加载所述控制组件的驱动软件，控制装置通过人机交互界面对所述控制指令的解析和执行。利用人机交互装置和控制装置实现高炉作业系统中助燃风机和各阀门的在线切换。
57.本实施例的技术方案，通过对高炉作业系统中增设放散阀、风门调节阀、空气预热器和人机交互装置，使整个高炉作业系统中的安全系数增加、工作效率提高并实现了近距离和远距离的人机交互，更好适配于助燃风机在线切换调试工作。
58.实施例四
59.图4是本发明实施例四中一种高炉作业系统中助燃风机的切换方法流程图，该方法可以由本发明实施例中高炉作业系统中的控制装置来实现。所述高炉作用系统控制方法采用上述实施例中任一所述的高炉作业系统中控制装置执行所述方法，其中，所述方法包括：
60.s410加载待换上的新助燃风机和对应阀门的驱动软件并进行测试；
61.其中，对应的阀门指助待更换的新燃风机上对应的风门调节阀和出口切断阀。等待更换的助燃风机要实现在线切换，需要在控制装置中下载相关阀门的驱动软件。当检测到控制装置中助燃风机的对应阀门的驱动软件下载完毕，并测试控制装置可以对助燃风机和相应阀门进行控制时，表示测试结束。
62.可选的，加载待换上的新助燃风机所对应风门调节阀的驱动软件，将所述风门调节阀的控制入口通过人机交互装置进行显示，接收用户通过所述控制入口输入的控制指令，根据所述控制指令控制所述风门调节阀动作；
63.加载待换上的新助燃风机所对应出口切断阀的驱动软件，将所述出口切断阀的控制入口通过人机交互装置进行显示，接收用户通过所述控制入口输入的控制指令，根据所述控制指令控制所述出口切断阀动作。
64.其中待更换的助燃风机中的风门调节阀和出口切断阀，在控制装置上加载相应的驱动软件，实现控制装置可以线上控制助燃风机对应的阀门，将阀门的控制入口通过人机交互装置进行显示，实现用户与助燃风机和对应阀门的交互，接收到用户在人机交互装置中设置的控制指令，控制装置根据指令对助燃风机和对应的阀门进行控制。用过控制装置和连接的人机交互装置实现对应阀门的线上控制。
65.s420在测试成功之后，控制所述新助燃风机的风门调节阀和出口切断阀关闭；
66.其中，在控制装置中相关的驱动软件下载完毕，通过人机交互界面成功实现对助燃风机和对应阀门的控制即为测试成功。此时高炉作业系统中旧助燃风机投入使用中，新助燃风机没有投入使用。当测试成功将控制所述新助燃风机的风门调节阀和出口切断阀关闭，不影响新旧助燃风机切换前高炉作业系统的正常工作。将新助燃风机的风门调节阀和出口切断阀关闭，此时新助燃风机处于等待正式投入高炉作业系统中。
67.s430将所述高炉作业系统中的动力电缆和信号电缆切换至连接所述新助燃风机，以替换所述旧助燃风机；
68.其中，动力电缆是给设备传输电能动力的电缆；信号电缆是用于传输给设备控制信号的电缆。新助燃风机通过动力电缆和信号电缆与控制装置连接时，控制装置可以对新助燃风机及对应的阀门提供电能和控制信号。当进行助燃风机在线切换时，要将与控制装置连接的旧助燃风机的动力电缆和信号电缆切换成新助燃风机的动力电缆和信号电缆。
69.可选的，在确认所述新助燃风机及阀门运行正常时，在所述控制装置中备份驱动软件，并将所述高炉作业系统中的动力电缆和信号电缆切换至连接所述旧助燃风机，以替换所述新助燃风机；
70.触发执行另一新助燃风机的切换操作。
71.其中，助燃风机在投入使用时，通常配备两台，一台正常使用，一台作用备用设备。除投入使用的新助燃风机及对应的阀门要进行测试，备用设备也要进行同样的测试过程，所以将高炉作业系统中的动力电缆和信号电缆切换至连接所述旧助燃风机，触发备用助燃风机的测试过程，测试过程相同。
72.s440控制将待换下的旧助燃风机对应的出口切断阀关闭；将所述新助燃风机通过送风支路连接至助燃空气总管时，控制对应的出口切断阀打开，并控制所述新助燃风机开始运行；
73.其中，控制装置控制旧助燃风机对应的出口切断阀关闭，控制送风支路上风源的切断时，通过堵盲板将旧助燃风机退出高炉作业系统。控制装置控制新助燃风机对应的出口切断阀打开，助燃风机连接的送风支路与助燃空气总管连接上，抽盲板将新助燃风机正式接入到高炉作业系统上，并开始运行，实现助燃风机的在线切换。
74.s450在关闭旧助燃风机对应的出口切断阀的过程中，通过控制管路中设置的阀门来控制热风炉从热风炉状态调整至焖炉状态。
75.其中，控制热风炉连接管道上的阀门，调节热风炉的工作状态。在助燃风机切换过程中将热风炉的工作状态中的燃烧状态调整焖炉状态，但送风状态的热风炉工作状态维持不变。提前控住热风炉管的工作状态有效的避免热风炉相关阀门在助燃风机切换时误操作导致热风炉产生非预期的工作状态，使切换过程存在安全隐患。
76.本实施例的技术方案，通过加载新助燃风机和对应阀门的驱动软件并测试成功后，将控制装置的动力电缆和信号电缆与新助燃风机连接，关闭旧助燃风机的出口切断阀，旧助燃风机退出作用系统，打开新助燃风机的出口切断阀，新助燃风机投入使用，同时控制热风炉不加热的工作状态，解决了利用控制装置实现助燃风机在线切换，高炉不用休风的问题，达到了安全可靠的高炉作业系统在线切换助燃风机的效果。
77.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。