转炉烟气分析动态控制及技术应用

转炉烟气分析动态控制炼钢技术摘要：本文以VAI转炉烟气分析动态控制系统为例，介绍了系统的基本组成和工艺流程的控制，以期能够对钢铁企业的生产起到一定借鉴意义。

关键词：转炉；烟气；炼钢技术引言：关于转炉烟气分析动态控制炼钢技术，通常指的是通过对质谱仪的应用，对转炉烟气相关成分加以分析，同时在二级动态冶炼模型中进行相应的分析结果、入炉料相关参数以及目标钢种相应的温度等数据信息输入其中，将通过模型计算所获取的转炉冶炼参数向控制系统加以反馈，从而完成相应的智能化动态控制过程。

一、转炉炼钢动态智能技术实现方法首先，副枪对钢水相关成分和温度加以采集，并实施动态性控制。

其次，采取声呐化渣的方式，利用声呐曲线对转炉中所发生的反应加以分析，并予以动态化控制。

最后，通过质谱仪对转炉烟气相关成分加以分析，并予以动态化控制。

二、转炉烟气分析动态控制系统组成本文介绍的这一系统主要包括三个基本组成部分，具体如下：（一）LOMAS烟气采集与处理系统应用这一系统可以对温度达到1800度，烟尘实际含量达到100mg/m3的气体进行收集，系统中主要包括现场处理柜、分析柜、采集探头等。

分统可以通过各上的探头确保无间断持续性测量的有效实施，系统中包括两个，一个应用在周期性取样中，另一个主要应用于备用，对余下的测量烟气进行处理，使其至烟气冷却段。

（二）在线分析质谱仪在线分析质谱仪是针对上述系统经收集处理过后的转炉烟气的相关成分加以分析，所具有的特点是精度较高和速度较快，对转炉烟气中几种主要气体成分的分析周期不足15秒，可以结合转炉烟气中氧气、一氧化碳和二氧化碳相应含量实际变化的情况在第一时间内实施精准测定，这样相应的动态模型便可针对吹炼后期阶段脱碳速度实际变化的情况加以计算，给最终的[C]和T预报提供更加精准的计算参考。

（三）转炉烟气分析动态控制系统1.静态控制模型这一模型的相关工作内容是，结合原料的实际条件，探寻比较合理的原料配比，同时结合具体的配料对相关冶炼方案加以确立。

转炉炼钢自动化控制系统的应用发布时间：2022-11-30T14:00:32.279Z 来源：《工程建设标准化》2022年15期作者：孙发涛[导读] 转炉冶炼原则是将直接氧化生铁中的碳再加上其他有关杂质之后孙发涛新疆天山钢铁巴州有限公司新疆巴音郭楞蒙古自治州和静县 841300摘要：转炉冶炼原则是将直接氧化生铁中的碳再加上其他有关杂质之后，可以制造得比铁有更高化学和物理性能的钢铁。

钢铁在我国很多地方都有应用，是使用比较广泛的一种材料。

现在是信息技术比较发达的时代，各种汽车在路上跑，各种飞机在天上飞，各种轮船在水里游，现在我们的生活几乎都离不开这些东西。

然而这些交通工具基本都是由钢铁制成的，所以钢铁的冶炼技术必须要得到国家的高度重视。

关键词：转炉炼钢；自动化；控制系统引言氧气转炉炼钢的应用模式在我国为主要的炼钢生产模式，一般包括氧气顶吹、氧气底吹、氧气侧吹和顶底复合吹模式。

炼钢转炉采用顶底复合的转炉冶炼模式，该方法装备简单，成本低,作业率高,一般自动化、智能化和数字化程度较高，国内先进钢厂都应用了模型自动化炼钢系统,取得了较好的效果。

转炉炼钢除尘自动控制系统必须满足国家环保政策的要求。

炼钢自动化过程控制系统基于炼钢冶金物理化学反应原理，以适应并控制炼钢生产的物料平衡、热平衡关系等炼钢生产经济技术指标为目标，完成从废钢、铁水、铁合金、熔剂、辅料等原料进厂到折罐或者混铁炉出铁、脱硫处理、转炉冶炼、转炉加料、转炉出钢、钢水精炼、连续铸造等冶金生产过程的自动控制。

一般炼钢生产自动化系统必须满足质量守恒定律和炉气一熔渣一金属冶金物理化学反应原理。

1转炉炼钢的终点控制技术1.1静态控制静态控制技术需要利用计算机来完成，将他们的数据导入电脑进行分析观察和计算，然后静态模拟建模冶炼过程，然后去添加所需要的材料，如氧气，冷却剂之类的。

将这些东西进行模拟训练，最终得到与要求相符合的数据。

1.2自动控制自动控制终点技术不需要人员去旁边操作，完全利用机器自己独立完成，只需要把任务和信息下达到电脑上，就可以传到到炉子里面进行钢铁的冶炼。

烟气分析仪的用途烟气分析在化肥,冶金,石油化工，水泥生产,火力发电行业占有重要地位,不同行业烟气成分不同,但主要是含SO2,NOX,CO,O2等的气体。

烟气分析仪已成为这些行业用来保证安全，稳定，高效生产的有力装置。

下面是烟气分析仪用途的几个方面。

在新型干法水泥烧成系统控制中，窑尾炯室和预热器筒出口烟气成分（NOx，CO，02及SO2）含量分析极为重要。

根据分析结果，中控操作员能较准确地判断窑内的烧成温度、窑内通风、反应气氛（一般要求为氧化气氛）等状况，并作及时调整。

如：根据窑尾烟室的（NOX）值来加、减煤；通过（CO）值及（O2）值来判断窑内通风状况，据此可以增、减窑尾主排风机转速或开、关三次风管闸板开度来调整窑内通风状况；还可根据（SO2）的大小及时调整窑况，防止窑尾结皮过重。

特别是在窑况波动时，这些数据对窑操作员做出准确判断尤其重要。

而在石油化工行业，因为石油炼制属于高耗能行业，所以节能降耗提高经济效益，成为炼油工作者追求的目标。

对于燃烧炉烟气来说，通过烟气组成分析，可以了解加热炉的燃烧情况，从而可以优化操作条件，使燃料达到最佳燃烧值；对于催化剂烧焦烟气的分析来说，通过对烟气组成的测定，可以计算出催化剂的碳氢比，了解催化剂的结焦情况，根据这些数据对装置进行优化操作，以获得最佳经济效益。

由此可见，烟气分析是炼油行业一项非常重要的技术指标。

对于冶金行业，在转炉烟道上安装在线气体分析仪，实时分析转炉烟气成分（包括CO，CO2，N2，Ar2，O2，H2，CH，He等）和温度等信息，用于探测转炉炉内动态变化情况，进行连续动态控制，称为转炉烟气分析动态控制，习惯上也常称为炉气分析动态控制。

它是区别于副枪动态控制的一种方法，能完成烟气定碳（也称为炉气定碳）、温度预报、喷溅预报及控制等功能，可提高转炉终点命中率，实现转炉炼钢的全程动态控制。

此外，随着城市化进程的加快，城市垃圾成为一个严重问题。

用填埋的办法处理垃圾，要占用大量土地，同时由于许多垃圾不容易分解，会造成对环境的长久污染。

转炉炉气分析与“投弹”检测相结合在自动化炼钢技术中的应用转炉炼钢的目的是对兑入转炉的铁水和废钢等原料，采用通过氧枪连续吹氧和加入渣料造渣的方式，不断氧化[Si]、[Mn]和去除[P]、[S]等杂质，并降低熔池中的碳含量和提升熔池温度的过程。

能否实现直接出钢的主要条件为冶炼终点时钢水成分和温度是否满足目标要求；因此，冶炼终点钢水成分和温度命中率高的炼钢控制技术能减少补吹和倒炉取样的次数，可有效地缩短冶炼时间，提高转炉产量，降低生产成本，是转炉炼钢的关键技术。

目前，国内中小转炉占70％以上，大部分都是依靠人工经验来判断转炉终点的方法，即通过观看炼钢过程中火花的颜色来判断钢水成分和温度。

国内大转炉一般采用副枪矫正模型炼钢，在冶炼后期使用副枪探头检测反馈信号，进行终点动态矫正。

炉气分析是利用安装在转炉烟道上的气体分析仪实时分析转炉烟气成分，提高过程监控能力和预报钢水成分的一种自动化炼钢技术。

国外转炉一般使用质谱仪炉气分析模型系统进行终点预报和过程控制，主要目标为降低副枪探头消耗和判断炉况；国内有些中小转炉引进了国外的质谱仪炉气分析系统，在应用中存在设备昂贵、维护复杂和消耗高，以及国外模型与国内拉碳工艺差别较大的一些问题。

本文在邯钢120t转炉上使用自主开发的直插式气体分析仪、投弹检测技术和自动化炼钢模型，进行了中小转炉的全程过程控制自动化炼钢的尝试，并取得了较好的控制效果和经济效益。

一、自动化炼钢主要监控设备（一）直插式炉气分析系统本系统使用直插式炉气分析仪进行炉气成分监控，实现转炉炉况的全程动态监控，该系统与国外引进的质谱仪炉气分析系统不同，不需要取样系统和预处理系统，设备和安装方式简单，直接插入转炉烟道内，可以在室外工况下全天候运行，基本不需要维护。

此外，该系统比质谱仪（分析响应时间约3s)具有更快的分析速度，响应时间小于1s；并且，分析的数据基本没有漂移现象，不需要类似质谱仪的定期矫正和标气标定。

炼钢厂50吨转炉动态炼钢控制系统的开发与应用文章重点的分析了莱钢炼钢厂转炉动态炼钢控制系统，认真的讲述了转炉动态炼钢所具有的独特性要素，而且对重要的工艺开展了全面的叙述。

标签：计算机过程级；炉气分析；动态模型；静态模型1 概述最近几年中，电脑掌控冶金活动已经获取了非常显著的成就，现在我国的许多单位都在一定程度上引进了电脑控制体系。

为了提升综合产量，提升品质，扩大种类，减少费用和使用的资源的数量，确保生产活动稳定，在转炉中融入电脑技术，必然成为时代发展的必然要素。

在生产活动中使用动态炼钢活动之后，能够大大的提升品质以及总数，合理的优化活动步骤，对于提升综合效益来讲，意义非常的重大。

所以，在行业中引入50吨转炉进行动态炼钢控制是时代发展到必然性。

2 体系简介莱钢4#转炉，为无副枪顶吹型式，年设计生产能力为50万吨，早在十年之前的时候就应该开始运行，通过扩容活动，现在它具有非常高的生产力，而且与大方坯连铸机构成了产能匹配的短流程生产线。

该转炉动态炼钢控制系统于2004年01月开始实施，它的运作非常的安稳，可以合乎动态炼钢对信息的规定。

此体系关键进行已实现的生产管控活动。

3 世界以及我国的具体状态分析要想切实的提升生产总数，具有优秀的品质，同时还能够扩充类型，减少费用和资源的使用量，确保工艺合乎规定，就应该适时的引入电脑控制工艺，它较之于别的工艺意义更加的关键，所以在钢铁领域中，转炉是首先使用计算机控制的机组。

现在，在世界上的很多国家都使用电脑控制体系，我国从上个世纪的中后期逐步的进行该项探索活动，而且也获取了非常显著地成就。

现在，我国的几大钢厂都已经在各个层次上开展了该项活动。

开展生产步骤的电脑管控意义非常的关键。

转炉炼钢为紧凑型生产，所以，引进优秀的电脑控制体系是确保品质以及生产总数得以提升的关键要素，所以，我们选择了静态模型和动态模型。

4 关键特征要素4.1 基础级到计算机级数据传输程序设计：50吨转炉数据传输的控制程序通过使用西门子公司专用的编程软件STEP7，并采用LAD、CSF、STL三种灵活的方式编制而成。

煤气分析仪在转炉煤气回收过程的应用1.引言1.1.系统结构分析系统由取样探头，探头排水（转炉专有）、伴热取样管道及分析柜组成。

分析柜前面板装有分析仪器、流量计、膜式过滤器、电源开关、按钮控制面板等。

柜内由取样预处理及控制部分组成。

所有阀件及过滤器等均集成于一块板上，结构紧凑，便于安装，气路短，反应快，无系统冷凝现象。

系统整体结构紧凑，美观。

1.2.控制功能对于转炉煤气分析系统，具有自动和手动两大控制状态。

系统处于手动状态时，不受外部信号控制，可以进行反吹，分析、校对仪器和系统试漏等各项工作。

手动状态下可以全面检查系统是否正常并具备工业运行条件。

此状态用于开机和定期检修。

工业运行时，系统处于自动状态，可接受外部信号（如升罩、降罩信号等）。

这时系统发出“自动”触点闭合信息，说明分析系统已具备投入工业运行条件。

在此状态下，系统进行采样、分析、反吹。

此时气体浓度上、下限报警时，发出相应的开关量报警信号。

当接受降罩（或相当于降罩的）信号时，系统进行分析，当接收到升罩信号后，系统进行排水反吹。

如此循环进行。

2.工作原理2.1.气体流程原理系统在正常分析时，手动球阀V1、V3开、电磁阀YV1开，气体经探头过滤器过滤m1，进入SE1气液分离器（KLTL402）、SE2陶瓷过滤器(KLTL301)，经过分析电磁阀YV1、抽气泵（PU）抽取样气、CG除湿器（KLCG11-B）、m3硫过滤器(KLTL302)、m4膜式过滤器（KLTL303）、L流量计（KL-L），进入分析仪器，分析完成后进入H缓冲器（KLTL406）排空。

L起调节分析流量，V4调节旁路流量，V5调节小排空流量，将除湿器中的冷凝水带出，进入缓冲器H。

在反吹的前20秒的后10秒打开排水阀自动排液，因转炉煤气管道中含有较大量的水分，所以特意在探头出口处增加一排水预处理单元，其组成为SE1、YV5、YV6，系统分析完成后，该探头反吹6分钟，反吹方式为直吹和脉冲反吹相结合的方式，首先为直吹20秒，在直吹的20秒的后10秒打开排水阀自动排液。

唐钢转炉烟气分析动态炼钢技术的应用作者：叶飞来源：《中国科技博览》2012年第29期[摘要]：介绍烟气分析动态炼钢系统的组成及工作原理。

在转炉吹炼过程中，结合实时测得的烟气流量来反应炉内炉渣的状况，从而优化造渣制度，减少过程喷溅，提高终点命中率。

[关键词]：烟气分析动态炼钢转炉喷溅中图分类号：TF724.5 文献标识码：TF 文章编号：1009-914X（2012）29- 0290-01唐钢第一钢轧厂转炉车间现有3座150t转炉，3座转炉均采用了奥钢联烟气分析（LOMAS）动态控制炼钢技术，在转炉烟道上安装在线气体分析仪，实时分析转炉烟气成分，用于探测转炉炉内动态变化情况。

烟气分析动态控制的系统由两部分组成：①负责转炉烟气采集、处理和分析的低维护量的LOMSA系统和快速气体分析质谱仪；②转炉二级动态控制模型-DYNACON（图一）。

其工作原理：首先通过静态模型计算出供氧量、造渣料用量，根据设定的供氧制度和加料制度吹炼，吹炼末期通过LOMAS系统连续检测（1.5s周期）炉口逸出的CO、CO2、N2、O2等含量，并通过回归计算熔池的脱碳速率，预测接近吹炼终点时钢液的碳含量、熔池温度，操作人员可以结合预测值自行确定吹炼终点。

1、烟气分析模型烟气分析动态控制模型是转炉动态控制炼钢技术的核心，动态控制模型主要包括以下7个子模型：1）一次加料计算；2）二次加料计算；3）转炉液面计算；4）过程动态控制计算（核心部分）；5）补吹校正计算；6）合金加料计算；7）反馈计算，如图2所示。

主要分为两种计算方式：预计算和在线计算，根据在冶炼过程不同阶段进行触发，采用的冶金原理为：物料平衡和热平衡。

转炉整个冶炼过程实施计算机动态控制，包括：主吹前的预计算；主吹阶段的在线计算，预测转炉冶炼过程的适时温度、成份、重量等信息，并通过转炉基础自动化系统对转炉冶炼实施控制；主吹结束后，模型进行校正计算、合金化计算和反馈计算，完成冶炼合金化和模型自学习优化的功能。