PDF《转炉富氧吹炼的自动控制》

转炉富氧吹炼的自动控制 张晋 张晋女士,北京有色冶金设计研究总院高级工程师.

关键词:比值调节 联锁 压力调节 转炉吹炼的任务是将铜锍在转炉中脱除硫、 铁等大部分杂质, 成为含铜 98.5~ 99.5%的粗铜.在吹炼过程中,硫以 SO2 的形式进入烟气,铁和加入的石英石造 渣.某冶炼厂为提高铜产量,先后建成了

7 台转炉,其中

3 台转炉用于炼铜,4 台转炉用于炼镍.在转炉先后投产过程中,业主决定进行加入富氧空气吹炼,加 入富氧空气吹炼的目的有二:减少吹炼时间,提高产量;

减少烟气量,进而减少 热损失.因此,在随后的设计中专门从氧气站接入浓度为 99.7%的纯氧至转炉吹 炼厂房,并在其附近设置氧气调压站. 富氧空气氧浓度控制十分关键, 氧浓度过低达不到预期的目的, 氧浓度过大, 造成单位时间内转炉反应热提高过快,影响炉衬寿命;

同时氧气浓度过高,容易 造成炉内铜过吹,泡沫渣形成过多容易冒炉,严重时会发生危险;

另外如果管道 积存氧气浓度过高,开炉时若碰到火花容易发生爆炸.因此,转炉加氧控制中, 通过风、氧流量配比调节以控制氧浓度、风氧阀门联锁控制及氧气阀站控制等十 分关键. 一 转炉风、氧流量配比调节

7 台转炉供风是从统一母管供来,7 台转炉供氧是从统一阀站供来,至7台转炉分别分成

7 支风管、7 支氧气管.由于

7 台转炉风、氧流量调节原理相同, 现就一台转炉控制为例说明,如7#转炉,风、氧流量调节原理图见图

1 所示. 从图

1 可看出,在供风、供氧管道上分别装有流量计(FE

4407、FE1113)及气 动调节阀(FV

4407、FV1113),流量检测信号均送入控制系统,气动调节阀控制信 号均由控制系统给出.工艺要求转炉吹炼所需富氧空气中氧浓度一般为 24%,可 以通过供风、供氧流量配比调节达到,因转炉加氧是在正常吹炼过程中所需的风 量达到一定值后才加入氧气,因此控制系统经以下比值关系运算式计算后确定氧 气流量: FO2=F 风* 富氧 空气 富氧 D D D - D O2 ? ,F 富氧=F 风+FO2 式中, F 富氧―需要的富氧空气流量;

D 富氧―需要的富氧浓度;

D 空气 ―当地空气中含氧浓度;

DO2―纯氧浓度;

FO2―纯氧流量;

F 风―供风流量. 例如,在转炉正常吹炼中,所需的供风量若为 35000m3 /h,富氧空气中氧浓 度要求为 24%,氧气站所供的纯氧浓度为 99.7%,当地空气中含氧浓度为 20.6%, 通过上式可计算得出所需的纯氧流量及富氧空气量: FO2=35000*

24 - 99.7 20.6 -

24 ≈1572m3 /h F 富氧=35000+1572=36572m3 /h 这样通过确定设定供风流量即可按比例调节供氧流量,比例调节系统原理如 图2所示. 从图

2 可看出, 在这个比值调节系统中, 是由一个定值调节的主动量(供风量) 和一个由主动量通过比值器给定的属于从动调节的从动量(供氧量)所组成的调节 系统.供风量通过主回路控制器的调节作用保持在希望值上,通过比值器作为供 氧副回路控制器的设定值,经供氧调节回路的作用,始终保持住了供风与供氧的 比值调节关系. 二 转炉风、氧联锁控制 为提高转炉生产能力,减少吹炼时间,在原转炉吹炼供风的基础上,加入氧 气吹炼.但为保证安全,防止因氧气泄漏富氧空气管道氧气浓度过高使转炉升温 过快甚至引起转炉爆燃,氧气与空气的联锁控制成为关键. 风、氧联锁控制关系如图