综合课程设计报告(河北联合大学高云鹏)

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1、测测控控技技术术与与仪仪器器专专业业 综综 合合 课课 程程 设设 计计 设设计计说说明明书书 班班 级：级：11 表表 2 学学 号：号：201114040207 姓姓 名：名：高云鹏高云鹏 指导教师：指导教师：赵延军赵延军 电电气工程学院气工程学院 2015 年年 1 月月 5 日日 电电气工程学院气工程学院综综合合课课程程设计设计成成绩评绩评定表定表 设 计 题 目烧结自动控制系统 姓 名高云鹏班级11 表 2 答辩小组成员（职称）： 龚瑞昆（教授）、张湧涛（教授）、赵延军（副教授） 说明书主要内容： 1、烧结的发展历史，基础概念，主要设备和工艺流程等内容； 2、烧结生产的主要工序，包括

2、原料准备，配料混合与烧结生产； 3、烧结控制系统软件和硬件设备的选型； 4、烧结三个主要控制系统（配料、烧结、成品）的主要检测点和操作说明； 5、另附烧结工艺流程图。 评定成绩： 答辩小组组长： 年 月 日 目 录 引 言.1 1.烧结的概述.2 1.1 烧结的概念.2 1.2 烧结生产的目的.2 1.3 烧结生产的主要设备.2 1.4 烧结生产的工艺流程.3 2.烧结的工序.4 2.1 烧结原料的准备.4 2.2 配料与混合.4 2.3 烧结生产工序.5 3.烧结控制系统设备选型.6 4.烧结主要系统操作说明.8 4.1 系统概述.8 4.2 各系统检测点8 4.3 配料系统操作说明8 4.

3、4 烧结机系统操作说明12 4.5 成品系统操作说明13 5.结束语.17 参考文献.17 附图 烧结工艺流程.18 引引 言言 烧结生产的历史已经有一个多世纪了，它起源于资本主义发展较早的英国、瑞典 和德国。大约在 1870 年前后，这些国家开始使用烧结锅用来处理矿山、冶金、化工厂 的废弃物。世界上第一台带式烧结机于 1910 年在美国投入使用，当时烧结面积为 8.325，用来处理高炉炉灰，每天生产烧结矿 140t。它的出现引起了烧结生产的重大 变革，从此带式烧结机得到广泛的应用。由于钢铁工业发展缓慢，天然富矿入炉率还 占很大比例，所以烧结生产的发展也不快。烧结工业的迅速发展是近几十年的事。

4、 我国于 1926 年在鞍山建成 4 台 21.63带式烧结机，日产量 1200t。新中国成立 前，我国只有 10 台烧结机，总面积 33，而且工艺设备落后，年产量低，烧结矿最高 年产量为 24.7 万吨（1943 年）。1952 年鞍钢从苏联引进 75烧结设备和技术。截止 2010 年，全国烧结矿产量 7.20 亿吨，烧结机 1200 多台，总面积 113k。 铁矿粉烧结造块技术的进步为钢铁工业的快速发展提供强有力的支撑。目前，在 信息技术和控制技术的迅猛发展和广泛应用的推动下，钢铁工业向高精度、连续化、 自动化、高效化快速发展。其中，我国烧结工艺的进步主要体现在设备大型化，生产 技术不断进

5、步，自动化水平不断提高三个方面。随着建设资源节约型，环境友好型社 会的要求越来越高，烧结生产在资源、环保方面面临着新的巨大挑战，今后的烧结技 术发展必须解决好诸如铁矿石资源问题，能源消耗问题，环境保护问题，烧结过程控 制问题，实现烧结工艺的可持续发展。 1.1.烧结的概述烧结的概述 1.1 烧结的概念烧结的概念 所谓烧结，是把粉末状物料转变为致密体的过程。具体来说，就是将矿粉（富矿 粉或精矿粉），燃料（焦炭或无烟煤），熔剂（石灰石或石灰粉）按一定比例混合， 然后在烧结机中烧结，利用其中燃料所产生的热量，使局部燃料产生液相，将矿粉粘 结在一起，形成坚实而多孔的烧结矿。烧结矿分普通烧结矿（不加熔剂

6、），自熔性烧 结矿（Ca0/ SiO2为 1.2 左右），超高碱度烧结矿（碱度大于 2）三类。 1.21.2 烧结生产的目的烧结生产的目的 烧结主要为了入炉后物料透气性，融化性和品位的提高，也是为了下一步的冶炼 做准备。因为冶炼炉里需要合适的粒度，矿粉过细则影响冶炼效率，而烧结矿是多孔 结构，所以透气性和融化性都比块矿和粉矿要好，此外，烧结过程还可除去一部分有 害杂质，比如硫；可以使铁原料变成烧结矿后的成分更稳定，比如提高品位和碱度； 可以回收一部分含铁废物，将其加入一并进行烧结，比如高炉炉尘，硫酸渣，轧钢铁 皮等；也可以回收一部分稀有金属元素，获得特殊钢铁。 1.31.3 烧结生产的主要设备

7、烧结生产的主要设备 目前生产上广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。目前国内已拥有 24 ，36 ， 50 ，75 ，90 ，130 ，182 ，265 ，450 ，600 等规格的带式烧结 机，曹妃甸和太钢已经建成投产 550 ，660 烧结机。小型烧结机单机面积小于 180 ，中型介于 180300 之间，大型的在 300 以上。 带式抽风烧结机，其烧结过程是将混合料（铁矿料，燃料，熔剂及冷返矿）配以 适量的水分，混合制粒后铺在带式烧结机的台车上，点火后用一定负压抽风，使烧结 过程自上而下地进行。烧结矿从烧结台车上卸下，经破碎、冷却、制粒、筛分，分出 成品烧结矿，返矿和铺底料。 1.41.4

8、烧结生产的工艺流程烧结生产的工艺流程 高炉炼铁生产前 ，将各种粉末含铁原料，配入适当的燃料和熔剂，加入适量的水， 经混合造球后在烧结机设备上使物料发生一系列物理和化学变化，即烧结造块的过程。 较典型的烧结生产工艺流程可分为八个工序系统： 1）受料工序系统，主要包括翻车机系统，受料槽，精矿仓库，熔剂仓库，燃料仓 库等，其任务是担负进厂原料的接受，运输和储存。 2）原料准备工序系统，包括含铁原料的中和，燃料的破碎，熔剂的破碎和筛分。 其任务是为配料工序准备好符合生产要求的原料，熔剂和燃料。 3）配料工序系统，包括配料矿槽，圆盘给料机，称量设施等。按规定的烧结矿化 学成分和使用的原料种类，通过计算，

9、各原料按计算的重量进行给料，以保证混合料 和烧结矿化学成分稳定及燃料量的调整。 4）混合制粒工序系统，要包括冷热返矿圆盘、一次混合，混合料矿槽，二次混合 等工序。其任务是加水润湿混合料，再用一次混合机将混合料混匀，二次混合机造成 小球后预热。 5）烧结工序系统，包括铺地料、布料、点火、烧结等。主要任务是将混合料烧结 成合格的烧结矿。此部分是烧结工艺的核心，前面的工序都是准备烧结的原料，而后 面的工序都是对烧结矿产品进行处理及相关的辅助工序。 6）抽风工序系统，包括风箱、集尘管、除尘器、抽风机，烟囱等。 7）成品处理工序系统，包括热破碎，热筛分，冷却，冷破碎，冷筛分及成品运输 系统。该工序的任务

10、在于分出 510mm 的成品烧结矿、1020mm 的铺底料、小于 5mm 的冷返矿。 8）环保除尘脱硫工序系统，主要是用电除尘器系统将烧结机尾部卸矿处、热筛、 冷却、返矿及整粒系统各处扬尘点的废气经过除尘器净化和脱硫后排入大气，粉尘经 过润湿后加入烧结混合料中再烧结。其任务是担负烧结生产的环境保护。 2.2.烧结的工序烧结的工序 主要包括烧结料的准备，配料与混合，烧结生产等工序。烧结的工艺流程如附图 21 所示。 2.12.1 烧结原料的准备烧结原料的准备 1）含铁原料 含铁量较高、粒度5mm 的矿粉，铁精矿，高炉炉尘，轧钢皮，钢渣等。 2）熔剂 要求熔剂中有效 CaO 含量高，杂质少，成分稳

11、定，含水 3左右，粒度小于 3mm 的 占 90以上。在烧结料中加入一定量的白云石，使烧结矿含有适当的 MgO，对烧结过 程有良好的作用，可以提高烧结矿的质量。 3）燃料 主要为焦粉和无烟煤。对燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，挥发分低，含硫 低，成分稳定，含水小于 10，粒度小于 3mm 的占 95以上。 2.22.2 配料与混合配料与混合 1）配料 配料目的：获得化学成分和物理性质稳定的烧结矿，满足高炉冶炼的要求。常用 的配料方法：容积配料法和质量配料法。容积配料法是基于物料堆积密度不变，原料 的质量与体积成比例这一条件进行的，准确性较差。质量配料法是按原料的质量配料。 比容积法准确，便于

12、实现自动化。 2）混合 混合目的：使烧结料的成分均匀，水分合适，易于造球，从而获得粒度组成良好 的烧结混合料，以保证烧结矿的质量和提高产量。 混合作业：加水润湿、混匀和造球。 根据原料性质不同，可采用一次混合或二次混合两种流程。一次混合的目的：润 湿与混匀，当加热返矿时还可使物料预热。二次混合的目的：继续混匀，造球，以改 善烧结料层透气性。 用粒度 1030mm 的富矿粉烧结时，因其粒度已经达到造球需要，采用一次混合， 混合时间约 50s。使用细磨精矿粉烧结时，因粒度过细，料层透气性差，为改善透气性， 必须在混合过程中造球，所以采用二次混合，混合时间一般不少于 253min。我国 烧结厂大多采

13、用二次混合。 2.32.3 烧结生产工序烧结生产工序 烧结作业是烧结生产的中心环节，它包括布料、点火、烧结等主要工序。 1）布料 将铺底料、混合料铺在烧结机台车上的作业。当采用铺底料工艺时，在布混合料 之前，先铺一层粒度为 1025mm，厚度为 2025mm 的小块烧结矿作为铺底料，其目的 是保护炉箅，降低除尘负荷，延长风机转子寿命，减少或消除炉箅粘料。铺完底料后， 随之进行布料。布料时要求混合料的粒度和化学成分等沿台车纵横方向均匀分布，并 且有一定的松散性，表面平整。目前采用较多的是圆辊布料机布料。 2）点火 点火操作是对台车上的料层表面进行点燃，并使之燃烧。点火要求有足够的点火 温度，适宜

14、的高温保持时间，沿台车宽度点火均匀。点火温度取决于烧结生成物的熔 化温度。常控制在 125050。点火时间通常 4060s。点火真空度 46kPa。点火深 度为 1020mm。 3）烧结 准确控制烧结的风量、真空度、料层厚度、机速和烧结终点。烧结风量：平均每 吨烧结矿需风量为 3200m3，按烧结面积计算为(7090)m3(cm2min)。真空度：决定 于风机能力、抽风系统阻力、料层透气性和漏风损失情况。料层厚度：合适的料层厚 度应将高产和优质结合起来考虑。国内一般采用料层厚度为 250500mm。机速：合适 的机速应保证烧结料在预定的烧结终点烧透烧好。实际生产中，机速一般控制在 1.54mm

15、in 为宜。烧结终点的判断与控制：控制烧结终点，即控制烧结过程全部完 成时台车所处的位置。中小型烧结机终点一般控制在倒数第二个风箱处，大型烧结机 控制在倒数第三个风箱处。 3.3.烧结控制系统设备选型烧结控制系统设备选型 为使烧结系统实现生产过程的全自动控制，我们从软件和硬件两方面进行了认真 分析、比较，并且最大限度节约资金投入，筛选确定出最适合烧结系统实际的控制方 案。最后确定控制系统硬件采用 AB 公司的 ControlLogix 控制系统，此控制系统是一 个先进的控制平台，它集成了多种控制功能以及最新的 I/O 技术。网络采用 5M 高速冗 余网络进行数据交换与通讯。 系统采用美国 Al

16、len-Bradley 公司的生产的 ControlLogix 控制设备，系统由冗余 的处理器和冗余的监控站组成，并且通过 EntherNet 与高炉控制系统通讯，从而提高 了控制系统的可靠性和稳定性，避免了主网-子网结构中由于主网故障造成整个网络瘫 痪的情况，提高了系统的相对独立性。烧结控制系统完成整个烧结的设备控制、回路 调节控制、过程趋势显示、设备状态和过程数据监视、报警等。控制站上 ControlNet 网，实现各控制站与远程 IO 框架之间通讯。这种网络结构保证了系统的实时性和可 靠性。 编程软件采用美国 RockWell 公司的 RSLogix5000,实现对系统的组态及控制程序 的编制与调试。工作站图形软件采用 Rsview32 工控组态软件，实现系统的监视和控制。 通讯软件 RSLinx，实现系统的网络组态，用于 Rsview32 、RSLogix5000 的通讯驱动。 网络组态软件 RSNetworkx for ControlNet，用于网络的