炼铁高炉TRT系统炉顶压力动态数学模型研究.pdf

第 卷第 期 年 月 浙 江 大 学 学 报 工学版 2 0 0 0 收稿日期 A 浙江大学学报 工学版 网址 BBB 1 6 C 1 0 D 0 3 作者简介 杨春节 E A G 男 安徽怀宁人 博士 副研究员 从事复杂过程建模与控制研究 9 H I 2 1 8 3 2 2 C 1 0 D 炼铁高炉J J系统炉顶压力动态数学模型研究 杨春节 吴 平 宋执环 浙江大学 工业控制技术国家重点实验室 浙江 杭州F E A 摘 要 为实现高炉顶压的高精度控制 提出了高炉煤气余压透平装置 O M O 系统炉顶压力的动态数学模型 在 分析O M O系统工作机理基础上 将其分解为高炉煤气反应容器 炉顶压力容器 煤气管道 煤气流量调节阀 部 分 根据气体流动方程 通过线性化和拉氏变换 建立各单元的动态数学模型 结合基于高炉煤气生成过程经验公 式和物料平衡关系的各单元模型 推导出O M O系统的高炉顶压动态数学模型 分析了旁通阀开度及鼓风机风量对 高炉顶压的影响 结果表明 由该模型得到的顶压变化趋势和现场数据基本一致 当鼓风机流量增大时 顶压将增 大 旁通阀开度增大时 顶压将减小 关键词 高炉煤气余压透平装置 J cL T H 1 2 0 W4 2 3 S T 2 H S 4 F E A 4 4 1 2 6 2 7 7 0 6 6 0 7 0D 8 I 2 I 7 0 I 7 2 I D 0 7 3 6 0 6 6 0 0 5 0 8 7 X 2 0 O M O 6 8 6 7 0 IB 6 0 6 0 0 D O 0O M O6 8 6 7 0 IB 6D 0 I 6 0 D 2 7 X 6 7 H 03 6 0 7 2 7 2 0 0 6 6 0 7 2 0 3 6 2 0 2 0 D3 6 B 7 0 0 3 7 2 35 5 0 7 0 2 7 6 I 0 2 6 I 8 6 2 6 K 6 0 D 7 03 6 B 2 30 Z 7 2 0 2 7D 8 I 2 I 7 0 I 7 2 I D 0 B 60 6 7 X H 2 6 0 D 6 2 3 2 0 2 C 7 2 D 0 7 6 I K 8 2 7 0 3 7 2 30 2 7I D 0 X 6 0 D I 7 0 2 X 0 0 7 2 6 2 DX 6 7 03 6 D 2 3 0 6 6 0 I 2 2 I 7 0D 8 I 2 I 7 0 I 7 2 I D 0 7 0O M O6 8 6 7 0 I7 0 6 6 0B 6D 0 D 0 D O 00 0 7 6 X 8 H 6 65 5 0 0 2 3 D 7 0 7 0 6 6 0B 0 0 2 5 0 6 7 2 3 7 0 D O 0 0 6 7 66 B7 7 7 0 7 0 D 7 0 6 6 0 X 7 2 0 DX 87 0I D 0 3 0 0 6 B 0 B 2 7 7 0 2 0 DD 7 O 07 0 6 6 0 2 0 6 0 6B 2 7 7 0 2 0 6 2 3 7 0 D7 07 0 6 H 6 0 2 0 6 0 6B 2 7 7 0D 0 0 6 2 3X 8 H 6 65 5 0 0 2 3 5 6 I D 0 高炉煤气余压透平装置 7 3 6 0 6 6 0 0 H 5 0 87 X 2 0 O M O 是一种节能设备 它利用高炉 炉顶煤气的余压余热 把煤气导入透平膨胀机 使压 力能和热能转化为机械能 驱动发电机发电的一种 能量回收装置 这种装置既回收了高炉减压阀组白 白泄放的能量 又减少了管道振动 降低了噪音 大 大改善了高炉生产环境 该装置运行过程中不产生 任何污染和公害 发电成本低 回收能源效果显著 O M O运行的目的就是尽量使煤气得到全回收 多发 电 但必须以稳定高炉炉顶压力为前提 不能影响高 炉炼铁的主工艺流程 高炉顶压的影响因素很多 如 鼓风机风量 铁矿石种类 高炉生产工况和O M O系 统状态等 顶压的稳定控制具有一定的难度 国外 O M O先进技术的代表日本川崎在系统正常运行时 对顶压的控制精度达到kFY 我国的控制精度一 般在k Y 尚有一定的差距 本文对O M O炉顶压 力的动态数学模型进行研究 期望给炉顶压力的控 制提供一些有益的思路 E 高炉O M O系统简化 由于高炉O M O系统的复杂性 为建立适合于 顶压控制的动态数学模型 需对高炉O M O系统进 行简化 本文将其简化为反应容器 压力容器 管道 调节阀 部分 如图E所示 其中反应容器指高炉炉 膛还原反应部分 其中的铁矿焦炭等原料在一定的 温度 压力和鼓风机风量等条件下生成铁水 同时产 生煤气 压力容器指高炉炉顶容腔 管道指高炉煤气 出口直至O M O系统的透平机和旁通阀之间的管 道 调节阀指O M O系统的旁通阀 透平机静叶也简 化为一个调节阀 图8 高炉J J系统简化示意图 J 2 3 E 2 I 06 Y 0 7 I O M O6 8 6 7 0 I 单元模型 8