高炉喷煤控制系统的设计与研究可行性报告【精选审批篇】
高炉喷煤自动控制模型研究与应用课题研究
6.4结论49
6.5高炉喷煤改造后经济效益分析50
参考文献52
第
1.1
高炉喷吹煤粉是一项国内外高炉冶炼生产中普遍推广使用并不断发展的技术,其重要意义在于使炼铁生产少用焦炭,节约能源,降低生铁生产成本,改善高炉冶炼过程,并为使用高风温等技术操作创造条件[1]。同时该技术可以扩展风口前的回旋区,缩小呆滞区,增加煤气中的H2含量,改善还原过程,增加矿石在炉内的停留时间,提高CO的利用率,有利于提高风温,发挥高风温的作用,可以富化高炉煤气,改善钢铁联合企业的能源供应,从而进一步改善高炉甚至企业整体的各项技术经济指标。
1.2.2国内高炉喷煤技术发展8
1.2.3高炉喷煤技术的最新研究成果10
1.3高炉喷煤工艺的基本流程12
1.3.1高炉喷煤系统的组成12
1.3.2高炉喷吹煤粉的计量与控制13
1.3.3高炉喷煤工艺流程的分类及特点13
第2章立题依据15
2.1课题研究的意义15
2.2课题研究的内容16
第3章安钢高炉喷煤工艺系统的改造18
4.2.2计算机控制系统工作原理24
4.3高炉喷煤自动控制模型硬件组成26
4.4高炉喷煤自动控制模型软件组成28
4.4.1下位组态设计28
4.4.2上位组态设计29
4.5高炉喷煤计算机控制系统特点31
第5章高炉喷煤控制模型的实验研究32
5.1基本思路32
5.2煤粉流量计组成及工作原理32
5.2.1煤粉流量计的测量原理32
上个世纪70年代末,发生第二次石油危机,高炉世界性地停止喷油,而焦炭产量及炼焦用煤的产量有限。冶金煤炭资源的经济合理利用,客观上对高炉喷煤技术的开发与应用提出了更为迫切的要求。尤其是在经历了两次世界性石油危机之后,这方面的压力就更大了。世界各国都注意到高炉喷煤在调整高炉能源结构中的重要作用,既高炉采用喷煤技术后可以节约冶金焦炭,促进冶金煤炭资源的合理利用[1]。
高炉自动喷煤控制方案设计与实现
为 提 高煤 比创 造 条 件 。本 文 以炼 铁 厂 A 区 喷煤
系统为例 ,阐述 了高炉 自动喷煤控制方案 的设
计 与 实现 过程 。
作 者 :李明亮,工程硕士 ,工程师 ,现从 事 自动化 仪表运行 管理工作。
自动 喷 煤对 控 制 的要 求 : ( 1 )可 实 现 喷煤 量 的全 自动 调 节 ,0 . 5 h和 1 h喷 煤 量 偏 差 满 足
装煤 。 ( 4 ) 有 堵 煤 、停 煤 预 警 及 应 急联 锁 保
高炉要求 。 ( 2 )可实现 自动倒罐和 自动装煤 ,
一
个 罐 喷完 后 自动 切 换至 另一 喷 吹 罐 ,不 停 煤 。
( 3 ) 可实 现 各 喷 吹 罐 问 的 自动 平 衡 泄 压 ,一 个
罐 喷完后 ,将罐 内氮气 自动泄自动
应 用效 果 。
关键 词 : 自动化 ;高炉 ;喷煤 ;倒 罐 ;平衡 泄压 ;喷吹 率
D e s i g n a n d R e a l i z a t i o n o f Au t o ma t i c C o a l I n j e c t i o n C o n t r o l
1 前 言
高 炉 喷 煤 是 指从 高 炉 风 口 向炉 内直 接 喷 吹 磨 细 了 的煤粉 ( 无 烟煤 、烟煤 或 混合 煤 粉 ) ,以 代 替 部 分 焦 炭 向高 炉 提 供 热 量 和 还 原 剂 。 高 炉 喷 煤 存 在 手 动 调 节 和 自动 喷 吹两 种 方 式 。手 动 调 节 喷 煤 喷 煤 量 不 均 匀 ,造 成 高 炉 热 制 度 经 常 性 波 动 ,不 利 于 高 炉 炉 况 的 稳 定 及 煤 比 的进 一 步 提 高 ,采 用 自动 喷 煤 技 术 可 使 人 炉 煤 粉 量 更
高炉喷煤系统中的优化控制
要求低 , 粉尘 污染小 , 操作 安全 性大 等特点 。 高炉粒化喷 煤系统的生 产运行, 不仪节 约大量 焦炭 , 降低 生产 成本 , 而且 强化 冶炼 , 剂炉 调 况, 提高生铁 质量 , 可以在 不增加 高炉容 积 的 条件下达 到增产1% 2 % 目 0 一 0 的 的。 高炉 喷煤 系统 分成喷 吹 系统 和制 粉系统 益 。 两部 分, 系统 设 置为三 电一 体化 ( C 控 其 EI ) 32喷 吹量精确 . 制, 主要 由PLC 成全过 程的数 据采集 、 完 处理 单独 采用 的流量检 测, 喷吹 量的数值 累计 及顺序逻辑 控制和 回路控 制; 计算机 控制技 术 可以根 据流量 数值大 小来进 行自动调 节, 但是 在 自 应控制 中引人模糊 神经 网络, 适 将进 一步 当检 测设 备出现 故障 而 无法显 示 流量 检测 数 改善 神经网络自适应控制的 鲁棒 性和实时性 , 值时, 动调节 就无法实现 。 自 特别适 用于具 有不 确定 性的 非线 性 系统跟 踪 单 独采 用喷 吹 量 的重 量检 测 , 过采 集 通 控制问题。 上千组 数据 , 发现喷 吹量 的大小 、 转给 料机 旋 2现状 分析 的转 速 、 频 器的 频 率三 者之 间 存在 着 一定 变 现有 高炉 喷 煤系统 要求 操 作人 员有 丰富 的数值 比例关 系, 即y K X B 其 中Y - + , 为实际 的操作经验及 对设备运 行状 况的充分掌握 , 这 喷吹 量 , 为变频 器的频率 , 为扰 动量 , X B 固定 种操作模 式严重的 影响操作的可控性 , 使操作 变频器的频率为8 、 0 、 5 、 0 、 H Z 1H Z IH Z 2 H Z 人员与设备紧紧的 捆绑在 一起 , 无法体 现 自 动 2 HZ、 O 5 3 HZ、 O 时, 4 HZ 分别计算K系数 , 然后 控制的精神, 与现有的生产 模式严重不符。 取 其平均值 , 得到 实际的喷 吹量与变频 器频 率 现 有高 炉喷煤 流 量监 测设 备 出现 故 障而 之 间的一定 的函数关 系, 同时 在采样 过程 中, 未 回复正常情 况下, 操作人 员已无法 读取 喷吹 以3 S 0 为采样 周期来计算 小时 的喷 煤量 , 数 此 流 量的实 际数值 , 不能 准确反映 工况 , 响高 据 作 为实际测 量 值, 在实际 调试过 程 中,由 影 但
基于高炉喷煤计算机控制系统的设计与研究的开题报告
基于高炉喷煤计算机控制系统的设计与研究的开题报告一、研究背景和意义高炉是钢铁工业生产过程中的关键设备之一,喷煤是高炉最主要的还原剂,对高炉冶炼工艺和经济效益具有重要影响。
随着计算机技术的不断发展,高炉喷煤计算机控制系统的应用已成为提高高炉生产效率、降低生产成本、保证产品质量的必要手段。
因此,研究高炉喷煤计算机控制系统的设计和优化,对于提高我国钢铁生产的科技水平和技术含量具有重要的意义。
二、研究内容和方法本论文旨在研究高炉喷煤计算机控制系统的设计与研究,具体内容包括:(1)高炉喷煤计算机控制系统的原理和架构分析。
(2)高炉喷煤计算机控制系统的硬件设计和软件开发。
(3)高炉喷煤计算机控制系统的仿真模拟和实验验证。
本论文采用文献资料法、实验研究法、数学模型法及计算机仿真法等多种研究方法。
三、预期目标和成果本论文的预期目标和成果有:(1)设计一套高炉喷煤计算机控制系统,实现自动化、智能化控制。
(2)通过仿真模拟和实验验证,验证高炉喷煤计算机控制系统的可行性和有效性。
(3)总结高炉喷煤计算机控制系统的设计和优化方法,为高炉智能化控制方面的研究提供一定的参考和借鉴。
四、研究进度安排论文计划三年完成,研究进度安排如下:第一年:对高炉喷煤计算机控制系统的原理和架构进行分析,并进行硬件设计和软件开发。
第二年:利用仿真模拟和实验验证高炉喷煤计算机控制系统的有效性和可行性。
第三年:总结高炉喷煤计算机控制系统的设计和优化方法,完成论文的撰写和修改。
五、研究的难点和解决途径高炉喷煤计算机控制系统的研究难点主要包括以下几个方面:(1)高炉喷煤传感技术的研究和开发。
(2)高炉喷煤计算机控制系统的仿真模拟和实验验证。
解决难点的途径包括:(1)参考现有研究成果,结合本论文目标和实际需要,开发符合高炉喷煤控制的传感技术。
(2)采用仿真模拟和实验验证相结合的方法,多维度、多角度地分析高炉喷煤计算机控制系统的优化结果。
六、论文的创新点本论文的创新点主要包括以下几个方面:(1)提出高炉喷煤计算机控制系统的硬件设计和软件开发方法,并对其进行系统化和集成化设计。
高炉工程可行性研究报告
高炉工程可行性研究报告一、研究背景高炉是冶炼铁水的重要设备,是实现钢铁生产的关键环节。
高炉工程的可行性研究对于钢铁企业的发展至关重要。
目前,随着全球钢铁产能的增长和环境保护的要求,高炉工程的规划建设需要更加注重可行性和环保性。
二、研究目的本次研究的目的是通过对高炉工程的可行性进行深入分析,为企业的决策提供科学依据。
具体目标包括:1. 对高炉工程的市场需求、技术条件、经济效益和环境影响等方面开展研究,评估项目的可行性;2. 提出高炉工程的建设方案,包括选址、工程规模、投资规模、工艺流程等;3. 对高炉工程的经济效益进行评估,包括投资回收期、财务指标、成本效益等;4. 对高炉工程的环境影响进行评估,提出环保措施和方案。
三、研究内容1. 市场需求分析(1)分析钢铁市场的供需情况,了解需求量和结构特点;(2)分析高炉工程的市场定位和发展前景,确定市场需求的可行性和潜在竞争对手。
2. 技术条件分析(1)对高炉工程的工艺技术、设备设施、原材料及产品质量等进行分析,明确技术条件的可行性;(2)评估现有工艺技术和设备设施的先进性和可行性,提出改进方案。
3. 经济效益评估(1)进行高炉工程的投资规模和运营成本分析,确定项目的经济效益来源和计算模型;(2)评估高炉工程的投资回收期、财务指标、成本效益等,确定项目的经济可行性。
4. 环境影响评估(1)明确高炉工程对环境的影响,包括大气、水质、土壤和噪音等方面;(2)提出环保措施和方案,减少高炉工程对环境的影响,保障项目的可持续发展。
四、研究方法本次研究将采用多种研究方法,包括文献综述、实地调研、数据分析、经济模型建立等。
具体方法为:1. 文献综述:对国内外相关领域的理论研究和实践经验进行系统梳理和总结;2. 实地调研:对高炉工程的选址条件、生产设施和环境影响等情况进行实地考察和调研;3. 数据分析:对钢铁市场、技术条件、经济效益和环境影响等方面的数据进行收集和分析;4. 经济模型建立:构建高炉工程的投资成本、运营费用和盈利模型,进行经济效益评估。
天铁高炉喷煤清堵自动控制系统的设计
为满足高炉生产 的工艺要 求 , 方便喷煤工 的使用 _ 和维护 , 一 我们充 分利用 现有设 备进行 改造 , 改造后 系
_ 统的主要功能如下 : √( ) 在 线实时检测煤 枪 中的流量 ; 1 ( ) 准确判断煤枪是 否有 堵塞趋势 ,并能及 时处 理 2
低频交流 电压 , 波传感器检测到运 动介质 的数 即微
A ) 图 2 AI 见 E1 。
32 自动 吹 堵 .
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斗
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3 . 主要功能块说 明 .1 2
_ ) -. (_
_ ) (- _
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T N为定时器 ,T O C U为计数器 。
3 . 程 序解 释 .2 2
—
度, 提高 了设 备 的 自动化控制 水平 , 得 了 良好 的经 取 济效益 和社会效益 。
( 稿 收 21—3 1 责编 0 0—7 1 赵实鸣 )
量和流速 ( 即煤粉浓 度和流速 ) 。被检测 的介质 数量 ( 即煤粉浓度 )与反射 波幅度成正 比例关 系。煤 粉来
时、 过、 经 远离 微波源 的反射 波频率 变化可 反映 管道 内的流体 的速度变化 ,对应输 出 4 2 A的电流信 ~ 0m
号 , A表示浓度 为零 ,0mA表示浓度最大值 。 4m 2 2 . 模数 转换 器 .2 3
代价格 昂贵 的焦炭而节约资金在 20万元 以上 , 多 0 仅
根据生产需要 , 时候需 要停煤 。这时候 支管无 有 煤, 和堵塞情况相 似。这就要判断到底是堵塞 还是停
煤, 以便做 出正确 的处 理 。程序选 择的是 随机 抽取 5
高炉工程可行性研究报告
高炉工程可行性研究报告1. 引言高炉是冶金工业中重要的设备,用于将铁矿石还原为高纯度的铁。
本报告旨在对高炉工程的可行性进行研究,评估其技术、经济、市场等方面的可行性,为决策者提供决策依据。
2. 背景铁矿石是重要的金属矿石之一,用于制造钢铁等产品。
高炉是现代冶金工业中最常用的熔炼设备。
然而,高炉工程涉及到技术、经济和市场等多个方面,需要进行可行性研究。
3. 技术可行性分析高炉工程所涉及的技术包括高炉炉料、燃料、炉容、热处理等方面。
根据现有技术和经验,高炉工程在技术上是可行的。
炉料的配比和燃料的选择可以根据具体需求进行调整,而现代炉容设计和热处理技术确保了较高的炉效率和产品质量。
4. 经济可行性分析高炉工程的经济可行性分析涉及到投资、运营成本和收益等方面。
根据市场需求和竞争环境,进行了详细的经济模型分析。
结果表明,高炉工程在当前市场条件下具有良好的经济效益,可以实现投资回报。
5. 市场可行性分析高炉工程的市场可行性分析需要考虑市场需求、竞争情况和政策环境等因素。
通过市场调研和数据分析,可以得出高炉工程在当前市场上有较大的市场需求,并且竞争对手相对较少。
此外,政府的相关政策也有利于高炉工程的发展。
6. 风险评估高炉工程涉及到多个风险因素,包括市场风险、技术风险和政策风险。
通过分析各种风险因素的概率和影响程度,得出了相应的风险评估结果。
根据评估结果,高炉工程存在一定的风险,但整体风险控制在可接受范围内。
7. 结论基于对高炉工程的可行性研究,我们得出以下结论:•高炉工程在技术上是可行的,现有技术和经验可以确保其高效运行;•高炉工程具有良好的经济效益,可以实现投资回报;•高炉工程在当前市场上具有较大的市场需求,并且竞争对手相对较少;•高炉工程存在一定的风险,但整体风险控制在可接受范围内。
综上所述,高炉工程在技术、经济和市场等方面是可行的,值得进一步推进和实施。
8. 参考文献请注意:以上内容仅供参考,具体可行性研究报告应根据具体情况和需求进行编写。
高炉喷煤系统项目可行性研究报告编写格式及参考(模板word)
高炉喷煤系统项目可行性研究报告编制单位:北京中投信德国际信息咨询有限公司高级工程师:高建关于编撰高炉喷煤系统项目可行性研究报告编写格式及参考(模板word )(模版型)【立项 批地 融资 招商】核心提示:1、本报告为模板/范文形式,客户下载后,可根据报告内容说明,自行修改,补充上自己项目的数据内容,即可完成属于自己,高水准的一份可研报告,从此写报告不在求人。
2、客户可联系我公司,协助编写完成可研报告,可行性研究报告大纲(具体可跟据客户要求进行调整)编制单位:北京中投信德国际信息咨询有限公司专业撰写节能评估报告资金申请报告项目建议书商业计划书可行性研究报告目录第一章总论 (1)1.1项目概要 (1)1.1.1项目名称 (1)1.1.2项目建设单位 (1)1.1.3项目建设性质 (1)1.1.4项目建设地点 (1)1.1.5项目主管部门 (1)1.1.6项目投资规模 (2)1.1.7项目建设规模 (2)1.1.8项目资金来源 (3)1.1.9项目建设期限 (3)1.2项目建设单位介绍 (3)1.3编制依据 (3)1.4编制原则 (4)1.5研究范围 (5)1.6主要经济技术指标 (5)1.7综合评价 (6)第二章项目背景及必要性可行性分析 (7)2.1项目提出背景 (7)2.2本次建设项目发起缘由 (7)2.3项目建设必要性分析 (7)2.3.1促进我国高炉喷煤系统产业快速发展的需要 (8)2.3.2加快当地高新技术产业发展的重要举措 (8)2.3.3满足我国的工业发展需求的需要 (8)2.3.4符合现行产业政策及清洁生产要求 (8)2.3.5提升企业竞争力水平,有助于企业长远战略发展的需要 (9)2.3.6增加就业带动相关产业链发展的需要 (9)2.3.7促进项目建设地经济发展进程的的需要 (10)2.4项目可行性分析 (10)2.4.1政策可行性 (10)2.4.2市场可行性 (10)2.4.3技术可行性 (11)2.4.4管理可行性 (11)2.4.5财务可行性 (11)2.5高炉喷煤系统项目发展概况 (12)2.5.1已进行的调查研究项目及其成果 (12)2.5.2试验试制工作情况 (12)2.5.3厂址初勘和初步测量工作情况 (13)2.5.4高炉喷煤系统项目建议书的编制、提出及审批过程 (13)2.6分析结论 (13)第三章行业市场分析 (15)3.1市场调查 (15)3.1.1拟建项目产出物用途调查 (15)3.1.2产品现有生产能力调查 (15)3.1.3产品产量及销售量调查 (16)3.1.4替代产品调查 (16)3.1.5产品价格调查 (16)3.1.6国外市场调查 (17)3.2市场预测 (17)3.2.1国内市场需求预测 (17)3.2.2产品出口或进口替代分析 (18)3.2.3价格预测 (18)3.3市场推销战略 (18)3.3.1推销方式 (19)3.3.2推销措施 (19)3.3.3促销价格制度 (19)3.3.4产品销售费用预测 (20)3.4产品方案和建设规模 (20)3.4.1产品方案 (20)3.4.2建设规模 (20)3.5产品销售收入预测 (21)3.6市场分析结论 (21)第四章项目建设条件 (22)4.1地理位置选择 (22)4.2区域投资环境 (23)4.2.1区域地理位置 (23)4.2.2区域概况 (23)4.2.3区域地理气候条件 (24)4.2.4区域交通运输条件 (24)4.2.5区域资源概况 (24)4.2.6区域经济建设 (25)4.3项目所在工业园区概况 (25)4.3.1基础设施建设 (25)4.3.2产业发展概况 (26)4.3.3园区发展方向 (27)4.4区域投资环境小结 (28)第五章总体建设方案 (29)5.1总图布置原则 (29)5.2土建方案 (29)5.2.1总体规划方案 (29)5.2.2土建工程方案 (30)5.3主要建设内容 (31)5.4工程管线布置方案 (32)5.4.1给排水 (32)5.4.2供电 (33)5.5道路设计 (35)5.6总图运输方案 (36)5.7土地利用情况 (36)5.7.1项目用地规划选址 (36)5.7.2用地规模及用地类型 (36)第六章产品方案 (38)6.1产品方案 (38)6.2产品性能优势 (38)6.3产品执行标准 (38)6.4产品生产规模确定 (38)6.5产品工艺流程 (39)6.5.1产品工艺方案选择 (39)6.5.2产品工艺流程 (39)6.6主要生产车间布置方案 (39)6.7总平面布置和运输 (40)6.7.1总平面布置原则 (40)6.7.2厂内外运输方案 (40)6.8仓储方案 (40)第七章原料供应及设备选型 (41)7.1主要原材料供应 (41)7.2主要设备选型 (41)7.2.1设备选型原则 (42)7.2.2主要设备明细 (43)第八章节约能源方案 (44)8.1本项目遵循的合理用能标准及节能设计规范 (44)8.2建设项目能源消耗种类和数量分析 (44)8.2.1能源消耗种类 (44)8.2.2能源消耗数量分析 (44)8.3项目所在地能源供应状况分析 (45)8.4主要能耗指标及分析 (45)8.4.1项目能耗分析 (45)8.4.2国家能耗指标 (46)8.5节能措施和节能效果分析 (46)8.5.1工业节能 (46)8.5.2电能计量及节能措施 (47)8.5.3节水措施 (47)8.5.4建筑节能 (48)8.5.5企业节能管理 (49)8.6结论 (49)第九章环境保护与消防措施 (50)9.1设计依据及原则 (50)9.1.1环境保护设计依据 (50)9.1.2设计原则 (50)9.2建设地环境条件 (51)9.3 项目建设和生产对环境的影响 (51)9.3.1 项目建设对环境的影响 (51)9.3.2 项目生产过程产生的污染物 (52)9.4 环境保护措施方案 (53)9.4.1 项目建设期环保措施 (53)9.4.2 项目运营期环保措施 (54)9.4.3环境管理与监测机构 (56)9.5绿化方案 (56)9.6消防措施 (56)9.6.1设计依据 (56)9.6.2防范措施 (57)9.6.3消防管理 (58)9.6.4消防设施及措施 (59)9.6.5消防措施的预期效果 (59)第十章劳动安全卫生 (60)10.1 编制依据 (60)10.2概况 (60)10.3 劳动安全 (60)10.3.1工程消防 (60)10.3.2防火防爆设计 (61)10.3.3电气安全与接地 (61)10.3.4设备防雷及接零保护 (61)10.3.5抗震设防措施 (62)10.4劳动卫生 (62)10.4.1工业卫生设施 (62)10.4.2防暑降温及冬季采暖 (63)10.4.3个人卫生 (63)10.4.4照明 (63)10.4.5噪声 (63)10.4.6防烫伤 (63)10.4.7个人防护 (64)10.4.8安全教育 (64)第十一章企业组织机构与劳动定员 (65)11.1组织机构 (65)11.2激励和约束机制 (65)11.3人力资源管理 (66)11.4劳动定员 (66)11.5福利待遇 (67)第十二章项目实施规划 (68)12.1建设工期的规划 (68)12.2 建设工期 (68)12.3实施进度安排 (68)第十三章投资估算与资金筹措 (69)13.1投资估算依据 (69)13.2建设投资估算 (69)13.3流动资金估算 (70)13.4资金筹措 (70)13.5项目投资总额 (70)13.6资金使用和管理 (73)第十四章财务及经济评价 (74)14.1总成本费用估算 (74)14.1.1基本数据的确立 (74)14.1.2产品成本 (75)14.1.3平均产品利润与销售税金 (76)14.2财务评价 (76)14.2.1项目投资回收期 (76)14.2.2项目投资利润率 (77)14.2.3不确定性分析 (77)14.3综合效益评价结论 (80)第十五章风险分析及规避 (82)15.1项目风险因素 (82)15.1.1不可抗力因素风险 (82)15.1.2技术风险 (82)15.1.3市场风险 (82)15.1.4资金管理风险 (83)15.2风险规避对策 (83)15.2.1不可抗力因素风险规避对策 (83)15.2.2技术风险规避对策 (83)15.2.3市场风险规避对策 (83)15.2.4资金管理风险规避对策 (84)第十六章招标方案 (85)16.1招标管理 (85)16.2招标依据 (85)16.3招标范围 (85)16.4招标方式 (86)16.5招标程序 (86)16.6评标程序 (87)16.7发放中标通知书 (87)16.8招投标书面情况报告备案 (87)16.9合同备案 (87)第十七章结论与建议 (89)17.1结论 (89)17.2建议 (89)附表 (90)附表1 销售收入预测表 (90)附表2 总成本表 (91)附表3 外购原材料表 (93)附表4 外购燃料及动力费表 (94)附表5 工资及福利表 (96)附表6 利润与利润分配表 (97)附表7 固定资产折旧费用表 (98)附表8 无形资产及递延资产摊销表 (99)附表9 流动资金估算表 (100)附表10 资产负债表 (102)附表11 资本金现金流量表 (103)附表12 财务计划现金流量表 (105)附表13 项目投资现金量表 (107)附表14 借款偿还计划表 (109) (113)第一章总论总论作为可行性研究报告的首章,要综合叙述研究报告中各章节的主要问题和研究结论,并对项目的可行与否提出最终建议,为可行性研究的审批提供方便。
高炉喷煤自动控制系统
高炉喷煤自动控制系统关键字:PLC;西门子;喷煤一、绪论1.课题背景近年来高炉冶炼技术不断发展,高炉生产理论也不断完善,自动控制在高炉喷煤生产中所起的作用也越来越大。
高炉喷吹煤作为冶金用途而问世的初衷即决定了这样的趋势:(1)以煤粉部分替代冶金焦炭,使高炉炼铁焦比降低,生鐵成本下降;(2)调剂炉况热制度及稳定运行;(3)喷吹煤粉替代部分焦炭,一方面可节约焦化投资,少建焦炉,减少焦化引起的空气污染;另一方面可大大缓解炼焦煤供求紧张的状况。
为达到这些目的,一套集过程控制、数据采集、实时监控为一体的自动化系统已成为必不可少的重要环节。
2.本文主要内容本文以珠海粤钢3#喷煤的自动控制系统为对象进行论述,主要内容有:(1)分析自动控制的主要特点,以及对喷煤所起的重要作用。
(2)结合生产需求和具体情况,进行合理的PLC硬件选型和软件设计,并对各生产环节的上位机软件设计进行论述。
二、自控系统设计方案1.自控系统的组成系统可以分为以下三个部分:第一是现场部分,主要任务是控制现场设备,并将现场的一些控制信号以及测点信号传送给PLC。
第二是PLC系统部分,这部分的主要任务是接收现场返回的各种信号并进行处理,实现对现场设备的自动或者半自动控制。
第三是上位机监控部分,由计算机、监控软件和工业以太网组成,主要任务是对现场设备在计算机上进行操作,监控PLC接收的实时数据,记录数据归档及报警记录。
2. 系统硬件组成2.1制粉系统硬件配置本系统主要由一个CPU主站和两个远程站组成,一共包括80个模拟量输入点,16个模拟量输出点,176个数字量输入点,64个数字量输出点。
2.2喷吹系统硬件设计本系统主要由一个主站和一个远程站组成,一共包括24个模拟量输入点,8个模拟量输出点,128个数字量输入点,64个数字量输出点。
2.3主要模块功能及参数(1)电源模块PS307 5A:电源模块为PLC的CPU以级I/O模块提供24V直流电源。
高炉喷煤自动控制系统设计
高炉喷煤自动控制系统设计作者:李晓鹏张青旺来源:《科学与财富》2017年第01期摘要:随着科学技术的不断发展进步,人们对钢铁的产能与产品质量要求也一直在不停的提高,这加速了钢铁行业的快速发展。
高炉喷吹焦炉煤气的工艺越来越广泛应用于我国冶金企业,而自动化控制系统是实现高炉喷吹焦炉煤气工艺目标不可缺少的控制解决方案。
本文介绍了高炉喷煤技术发展趋势、以及高炉喷煤自动化控制系统的组成和功能。
关键词:高炉;喷煤;自动控制一、高炉喷煤技术发展趋势高炉喷煤技术是钢铁生产过程中大幅度降低焦比和生铁生产成本的重要技术措施,同时也是推动钢铁生产工艺流程技术更新升级的核心力量。
自20世纪80年代初,高炉喷煤技术在钢铁生产工艺中得到广泛推广使用以来,在大量研发人员的共同努力下,各国钢铁厂的高炉喷煤量也有了很大提高。
我国经过最近十来年的研发和工程实践,高炉喷煤技术也取得了很多令人满意的成果,推动钢铁生产的快速发展。
富氧喷煤技术、氧煤喷吹技术、粒煤喷吹和配煤混合喷吹技术等新技术在钢铁生产高炉喷煤系统中得到广泛推广应用。
高炉喷煤系统由于工作原理复杂、专业性较强等因素的影响,在钢铁生产自动控制系统中具有非常重要的地位,因而对整个高炉喷煤系统各环节动作保护的可靠性、灵敏性、精确性等均有很高的要求。
高炉喷煤系统虽然整体结构较为复杂,但是各电气设备相互间的连锁工作原理较为简单,工艺流程较为系统。
随着各种喷煤技术的不断开发和在工程实践中的广泛推广应用,高炉喷煤控制过程均离不开相应的自动控制系统,也就是说相应技术的产生必须有对应控制系统模型作为支撑,以发挥出其应有的功能效果。
因此,在结合高炉喷煤系统的总体流程方案的基础上,构筑高效精确的高炉喷煤自动控制数据模型和计算机可视化监视控制系统是钢铁企业自动控制工作人员研究的一个重要课题。
二、高炉喷煤自动化控制系统的组成高炉喷煤自动化控制系统包括两套PLC控制站,高炉喷煤PLC控制站和焦炉煤气加压站PLC控制站。
高炉喷煤自动控制系统功能设计与优化
高炉喷煤自动控制系统功能设计与优化摘要:随着时代的发展,高炉喷煤在现代高炉炼铁工艺中革命性的重要角色。
不仅能够用低廉的煤粉代替日趋匮乏的煤炭而更加环保,也能有效降低炼铁焦比而降低生产成本。
喷煤的主要工艺流程是原煤仓通过输煤皮带进煤,通过给料机向磨机输送煤,磨机磨煤的同时用高炉废气和烟气炉烘干煤粉,磨机磨出的煤粉在主排风机的动力下,经布袋除尘,储备到煤粉仓中。
关键词:高炉喷煤;自动控制系统;功能设计与优化引言高炉喷煤工艺系统能够有效降低入炉焦比,继而对生产成本、进度等进行控制优化,高炉喷煤系统也存在较为严重的粉尘污染,这需要引起技术人员的重视,在高炉喷煤工艺流程中,如果喷煤量控制在较小的水平,则往往需要使用常规仪表系统进行控制。
当前,随着信息化技术的普遍化应用,高炉喷煤系统的自动化也越来越复杂、大型化,一般采取稳定性较高的集散控制系统是实现恶劣环境下高炉喷煤工作的关键,其自动控制系统在高炉喷煤中的应用能够很好地满足工艺技术标准要求。
1高炉喷煤系统概述高炉喷煤在现代高炉炼铁工艺中革命性的重要角色。
不仅能够用低廉的煤粉代替日趋匮乏的煤炭而更加环保,也能有效降低炼铁焦比而降低生产成本。
喷煤是将煤粉通过喷煤管径直吹管喷入高炉风口,喷煤管的工作环境十分恶劣,喷煤管容易破损,破损后导致喷出的煤粉射流改变流动方向,对高炉风口直接冲刷,造成风口损坏、影响生产。
一般来说,喷煤管使用寿命在2个月左右,最低不少于1个月,某高炉喷煤管近期出现频繁破损的故障,为查明原因,取样进行分析。
喷煤的主要工艺流程是原煤仓通过输煤皮带进煤,通过给料机向磨机输送煤,磨机磨煤的同时用高炉废气和烟气炉烘干煤粉,磨机磨出的煤粉在主排风机的动力下,经布袋除尘,储备到煤粉仓中。
为保证连续给高炉输送煤粉,煤粉仓为三个并列的喷吹罐输送煤粉,再经喷吹管道,一分二分配屏和32路喷吹支管喷到高炉内。
自动化控制程度的高低直接影响喷煤工艺的安全和稳定,进而影响高炉炉况。
高炉喷煤自动控制系统的设计
2 - 2画面功能
( 1 ) 主画面 , 显 示 高 炉 喷 吹 系统 的 高 炉 煤 气 、 热 风
废气 、 低压氮 气 、 中压氮气 的温度 、 压力、 流量 等数据 ,
以及 制 粉 系统 和 喷 吹 系 统 的监 测 控 制 系 统 流 程 . 画 面
图 1 喷 煤 系统 工 艺 流 程 作 者简 介 : 郑 文静 , 从 事 冶金工 业 自动化控 制 工作 。
( 3 ) 喷吹系统 : 由并列式 喷吹罐和相应 的种 阀、 硫
化装置等组成 . 装 煤 与 喷 煤 交 替 进 行 煤 粉 喷 吹 的 方 法 通 常是 先 在 喷 吹 罐 组 内充 以 高 压 氮 气 . 再 自混 合 器 引入高压氮气将煤粉经管道喷入高炉 。
行 。当前许 多钢铁企 业都在进行适 应性改造 , 以提高
画 面 对 重 要 的 数 据 采 用 闪 烁 的 方 式 进 行 实 时 报
警, 包括原煤仓料位 高 、 低报警 。通过 画面 . 可完成 各
个 阀门的开启 及操 作 , 完 成各 系统 的计算机 调节 ( 自 动调节与软手动调节) 和 现场 手操 器 的无 扰 切 换 ( 2 ) 监控画面 , 可显示 制粉和喷 吹系统的温度 、 压
D e s i g n o f A u t o ma t i c C o n t r o l S y s t e m o f P u l v e r i z e d C o a l I n j e c t i o n
Z HE NGWe n - j i n g
6 3 i、 ^ n ^ n Ⅳ . c h i n a c a a a . c o n l自动化 应 用 r
M HI 及
PLC 控 制 系 统
高炉生产中的喷煤控制系统
中 速磨机内 粉碎, 利用烟气炉内的热风
将煤粉干燥后送到收尘袋, 再
将煤粉送至煤粉仓 中 ,这样 就完成 了制粉 功能。制粉系
统பைடு நூலகம்照 它的功能又可分为烟
随
耗在钢铁成本中的比例越来越大。
块。系统共设有 6 台上位 机 ,两套上位机属于制粉
在 高炉冶 炼过 程 中,焦炭 作为主要燃
三 喷吹系统
喷吹系统的主要功能是将制粉系统
生产的煤粉从煤粉仓送至喷吹罐 中,再
制粉系统根据实际操作情况的需要
设 置了 以下操 作画面 :制粉 系统 画面
系统对温度控制设 ” 手动 /自动” 控 制。手动时.人工调节定量给煤机的给 煤量和干燥剂流量 ,来达到适当的出1 3
在烟气炉停止燃烧时,烟气炉放散 阀要处在打开状态:燃烧时 ,放散阀关
闭 控制方式也分手动、自动两种。
但由于小型 PC的通信能力和系统的扩 L
容能力较差, 在实际应用中, 还是使用大 中型的 PC较为适合。下面以近期的一 L
炉膛的火焰熄灭,快速切断阀都要迅速
关闭,以确保不会
出现煤气事故。 () 2 炉膛温度 控制 炉膛温度控制 分为 3 种控制方式
个喷煤系统结合笔者 在数个高炉 喷煤
料 ,使炼铁的燃料成本增加很多。为了
系统、 台上位机属于喷吹 4
气炉子系统和制粉本体子系
统。
降低成本 ,喷煤技术已经越来越多地应
用在高炉生产中。
系统 .在正常情况下每台
上位机各负责一套系统设
喷煤实际上是利用煤粉喷到高炉内 作 为燃料 来替代 焦炭 ,以一个 3 0 8~ 40 5 m 高炉为例 ,在正常炉况下喷煤率
高炉喷吹系统自动控制研究与应用
高炉喷吹系统自动控制研究与应用近些年,我国钢铁产能日益增大,优质炼焦煤资源却日渐匮乏。
高炉喷吹系统应用喷吹煤粉代替部分焦炭,进而可达到缓解炼焦煤供不应求的情况,同时也可有效节约煤炭能源。
随着高炉喷吹关键技术的不断进步和完善,其在钢铁冶炼工艺中的地位越来越高。
论文以高炉喷吹系统中的自动控制为研究对象,简要分析了其喷煤工艺与自控系统的设计,并探究了其实际应用,以期为相关技术人员提供参考。
【Abstract】In recent years,China’s iron and steel production capacity is increasing,but high quality coking coal resources are increasingly scarce. The blast furnace injection system uses pulverized coal instead of some coke,which can reduce the supply of coking coal and save coal energy effectively. With the continuous progress and improvement of the key technology of blast furnace blowing,its position in steel smelting process is becoming higher and higher. Taking the automatic control of blast furnace injection system as the research object,this paper briefly analyzes the design of its coal injection process and automatic control system,and explores its practical application,so as to provide reference for the relevant technical personnel.标签:高炉喷吹系统;自动控制;系统设计;应用1 引言社会经济发展速度的加快使得钢铁企业的竞争越来越激烈,提高生产作业率、降低企业成本、提高控制系统的自动化水平已经成为各个企业的必然选择。
高炉喷煤控制系统的研究 精品
高炉喷煤控制系统的研究1 绪论1.1 课题研究背景目前,高炉喷煤存在手动调节喷煤和自动喷煤两种方式。
手动调节喷煤,喷煤量不均匀,造成高炉热制度经常性波动,不利于高炉炉况的稳定及煤比的进一步提高,采用自动喷煤技术可实现入炉煤粉量精滩,喷吹均匀,达到稳定炉况的目的,进而为提高煤比创造条件。
因此,国内企业结合自身特点,近几年正在逐步实施自动喷煤技术。
高炉喷煤系统布置形式大体分为并联罐和串联罐两种系列,并联罐布置形式比较容易实现自动喷吹,国内外都有相应技术,如采用国外技术的有:宝钢(除三高炉)、武钢、鞍钢等,采用的是荷兰的自动喷吹技术。
首钢迁钢2高炉采用的是达涅利技术;采用国内天硕钢铁(福建)有限公司开发的自动喷吹技术的企业有:济钢、邯钢等。
对于串联罐布置形式,国内均是手动喷吹,还未开发出成功的自动喷煤技术。
首钢炼铁厂和首秦公司炼铁部高炉的喷煤系统布置形式为串联罐,目前采用手动调节喷煤。
由于人工调节喷煤量的误差,首钢炼铁厂喷吹量有时误差达到15%以上,带来高炉喷煤量的不均匀,严重影响了高炉热制度稳定,不利于高炉产量及煤比的进一步提高。
这种影响在目前煤比150kg/t-160kg/t的情况下更加明显。
因此,进行串联罐高炉自动喷煤技术研究与开发是非常有必要的。
如今,随着IT业总体水平的提升,软件工程的思想被融入到各种软件开发技术中。
而20世纪60年代开始发展起来的计算机系统工程,是计算机硬件、软件、数据通信装置、数据存储设备、规章制度和有关人员的统一体。
它广泛存在于医疗、机械、电力、钢铁冶金及制造业等领域内,在各个领域有着广泛的应用,如计算机辅助设计(CAD)系统、计算机辅助制造(CAM)系统、计算机辅助教学系统、计算机辅助医疗系统、军用的计算机指挥系统、通信软件工程、公用或专用的现代通信系统和信息服务系统都各具特色,管理软件是一类最具代表性的软件工程[1]。
基于计算机的系统是“某些要素的一个集合,这些要素被组织起来以实现某种方法、过程或借助处理信息进行控制”[2]。
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高炉喷煤控制系统の设计与研究可行性研究报告摘要随着自动化水平の提高,我国の钢铁企业为了节约生产成本,探索了多种节能降耗の手段,而高炉喷煤是钢铁企业降焦比增效益の有效途径、我国对高炉喷煤技术の开发和应用尽管较早,但从近几年の发展情况来看,己不再处于领先地位,国外不少高炉の喷煤量越来越高,而且多数高炉是喷吹烟煤、本文の控制对象为喷吹量,为了保证喷吹量の稳定,需保持喷吹速度稳定,论文分析了高炉喷煤过程中の喷煤量、喷煤速度控制曲线,并用积分分段PID控制算法对系统速度进行调节、用MATLAB软件对整个系统模型进行了仿真分析.单回路控制系统与串级回路控制系统相比较,仿真效果表明本文设计の串级回路控制系统具有良好の动态和稳态性能、关键词:节能降耗;高炉喷煤;串级控制目录1 绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 课题研究の意义 (3)1.3 高炉喷煤技术の现状及发展趋势 (6)1.4 本文主要工作 (11)2 高炉喷煤工艺与控制 (12)2.1 喷煤工艺介绍 (12)2.1.1 喷煤系统の组成 (12)2.1.2 喷煤工艺流程の分类及特点 (15)2.2 本论文高炉喷煤系统介绍 (17)2.3 系统主要功能 (18)2.3.1 喷吹控制 (19)2.3.2 煤粉の喷吹速度の调节 (20)2.3.3 煤粉计量 (21)2.3.4 中间罐与喷吹罐压力控制 (24)2.3.5 喷煤罐の称量の实现 (25)3 PID控制在高炉喷煤控制系统中の应用及仿真 (26)3.1 PID控制基本原理 (26)3.1.1 PID控制规律 (27)3.1.2 PI控制规律 (28)3.1.3 PID控制算法 (29)3.1.4 积分分离与积分分段PID算法 (31)3.2 PID串级回路控制系统 (32)3.3 Matlab仿真及PID参数整定 (34)3.3.1 串级回路控制系统 (34)3.3.2 串级回路与单回路の比较 (40)结论 (42)致谢 .......................................................................................................... 错误!未定义书签。
参考文献 (43)1 绪论1.1 课题研究背景目前,高炉喷煤存在手动调节喷煤和自动喷煤两种方式、手动调节喷煤,喷煤量不均匀,造成高炉热制度经常性波动,不利于高炉炉况の稳定及煤比の进一步提高,采用自动喷煤技术可实现入炉煤粉量精滩,喷吹均匀,达到稳定炉况の目の,进而为提高煤比创造条件、因此,国内企业结合自身特点,近几年正在逐步实施自动喷煤技术、高炉喷煤系统布置形式大体分为并联罐和串联罐两种系列,并联罐布置形式比较容易实现自动喷吹,国内外都有相应技术,如采用国外技术の有:宝钢(除三高炉)、武钢、鞍钢等,采用の是荷兰の自动喷吹技术、首钢迁钢2高炉采用の是达涅利技术;采用国内天硕钢铁(福建)有限公司开发の自动喷吹技术の企业有:济钢、邯钢等、对于串联罐布置形式,国内均是手动喷吹,还未开发出成功の自动喷煤技术、首钢炼铁厂和首秦公司炼铁部高炉の喷煤系统布置形式为串联罐,目前采用手动调节喷煤、由于人工调节喷煤量の误差,首钢炼铁厂喷吹量有时误差达到15%以上,带来高炉喷煤量の不均匀,严重影响了高炉热制度稳定,不利于高炉产量及煤比の进一步提高、这种影响在目前煤比150kg/t-160kg/tの情况下更加明显、因此,进行串联罐高炉自动喷煤技术研究与开发是非常有必要の、如今,随着IT业总体水平の提升,软件工程の思想被融入到各种软件开发技术中、而20世纪60年代开始发展起来の计算机系统工程,是计算机硬件、软件、数据通信装置、数据存储设备、规章制度和有关人员の统一体、它广泛存在于医疗、机械、电力、钢铁冶金及制造业等领域内,在各个领域有着广泛の应用,如计算机辅助设计(CAD)系统、计算机辅助制造(CAM)系统、计算机辅助教学系统、计算机辅助医疗系统、军用の计算机指挥系统、通信软件工程、公用或专用の现代通信系统和信息服务系统都各具特色,管理软件是一类最具代表性の软件工程[1]、基于计算机の系统是“某些要素の一个集合,这些要素被组织起来以实现某种方法、过程或借助处理信息进行控制”[2]、图1.1给出了基于计算机系统の系统要素及相互之间关系、因此,基于计算机の自动控制软件系统设计,是“计算机系统工程”中の一个活动、它指与构造基于计算机系统有关の过程、方法和技术,它是一种问题求解活动,目の是揭示、分析所期望の功能,并把它们分配到各个单独の系统要求中去、高炉喷煤自动控制系统是一个计算机系统工程,它来源于首钢炼铁公司炼铁厂,是由首钢公司炼铁厂自行开发设计の项目、它作为一个计算机系统工程,具有上述の几方面の要素,即喷煤工艺过程、计算机自动控制系统、相关人、硬件系统、控制软件、文档及实时数据库等,它是一个繁杂の大型控制系统,通过计算机系统,将控制软件、数据库及硬件系统等要求有机地结合起完成一定の工艺要求及生产控制过程、 系统过程文档 数据库 人硬件软件图1.1基于计算机系统的系统要素及相互之间的关系在以往类似の高炉喷煤自动控制软件系统设计中,没有按照软件工程の思想将工程化应用于整个系统の设计过程,并且不能够有效地应用计算机科学、数学及管理科学等原理,构造模型与算法,为系统提供良好の控制功能,以达到提高质量,降低成本,对将来の生产运行过程产生指导性意义の目の,因此,在这种背景下,我们提出了本研究课题,它将对今后の基于计算机系统の工业自动控制软件系统设计发挥有效の促进作用、1.2 课题研究の意义当前,钢铁冶金行业遭遇到全球性の原料价格上涨,焦炭、矿石の价格涨幅惊人,冶炼成本普遍提高,这给高炉炼铁业带来更大の困难、因此,降低冶炼成本成了高炉作业の重要目标、其中,降低焦比,尤其重要、同时国家产业政策对高能源消耗进行了限制,高炉要想在激烈の竞争环境中取得生存和发展,只有努力寻求技术创新和进步,着力降低能耗,提高经济效益,减少和控制污染、焦炭在高炉内主要有三大作用:提供热量、还原剂和料柱骨架、焦炭生产过程相对复杂,对于原料有特殊要求,由于资源和设备投资方面の因素,这些年来焦炭价格不断上涨,成为炼铁成本上升の主要原因、从高炉风口向高炉の炉内喷吹煤粉,由于具有和焦炭同样の碳素,可以部分替代焦炭,且低廉许多,从而可以在很大程度降低生铁生产成本、高炉喷煤后,除了焦比大幅度降低外,还给高炉操作增加了一个调剂手段,高炉操作人员可以利用控制喷煤量来控制高炉の热状态;喷煤后,山于煤比焦炭具有更多の挥发分,从而增加了煤气中氢の含量,煤气还原能力增强,有利于发展间接还原,这实际上也是降低焦比の原因之一、一般来说,喷煤会降低风口前理论燃烧温度,这样为进一步提高风温和富氧创造了条件,促进焦比进一步降低、高炉喷煤就是从高炉风口向炉内直接吹磨细了の无烟煤粉、烟煤粉或两者の混合煤粉,以代替部分焦炭提供热量和还原剂、高炉喷煤后,可以扩展风口前の回旋区,缩小呆滞区;可以降低风口前の理论燃烧温度,有利于提高风温使用水平和富氧鼓风;可以改善高炉炉缸の工作状态,有利于高炉の稳定顺行[3]、因此,高炉喷煤成为高炉炼铁系统结构优化の核心、衡量高炉喷煤技术水平の高低,除了要看它の喷煤量高低之外,还要考察它の稳定性、影响高炉喷煤量高低の因素很多,除了喷煤罐罐内压力、输送煤粉の气量之外,还包括喷吹の煤利、喷煤罐内煤粉の温度、贮存时间、贮存量等诸多因素の影响、而喷煤工艺、装备水平、检测手段和自动控制模型则决定了喷煤量の稳定水平、而从某种意义上:来说,自动控制软件及其控制模型の设计,在最大程度上制约了喷煤技术の发展水平,成为喷煤生产水平进一步提高の瓶颈、我国对高炉喷煤技术の开发和应用尽管较一早,但从近几年の发展情况来看,已不再处于领先地位,国外不少高炉の喷煤量越来越高,而且多数高炉是喷吹烟煤、目前,我国与日木和西欧一些喷煤先进国家相比,尚有如下几方面の差距:喷煤量和喷煤高炉少,煤焦置换比低,喷吹煤种单一,自动控制水平低,而烟煤喷吹、浓相输送和单支管计量等虽已开发成功,但还有待于进一步完善和推广、高炉喷煤技术对于我国钢铁工业乃至国民经济都具有十分重要の意义,而现阶段,我国の软件行业正在如火如茶地发展着,但是无论从规模还是从年限都无法和发达国家相比[4]、就喷煤生产自动化控制方面而言,我国の大部分企业也都实现了控制功能,但是随着钢铁工业の迅猛发展,在现代喷煤技术中,煤粉喷吹稳定性、喷吹准确性是高炉喷煤量调节操作の基本要求,这对于高炉操作の优化及炉况の顺行有重要の意义[5]、在高炉喷煤自动控制软件系统设计中,如何实现喷吹の稳定性和准确性,成为喷煤自动控制系统の关键因素、自动控制首先是基本控制功能の实现,即所控制设备の动作次序等符合工艺の要求;其次是控制模型の设计及应用;再者,是人机交互界面の方便与人性化、而要实现这一过程,最主要の便是控制模型の设计及应用,在欧洲、日本1989年己实现200kg/t.Feの高喷煤示范作业,1991年5-6月喷煤量增加到300kg/t..Fe,目前,正在进行喷煤量目标值为400kg/t.Feの探索试验,取得这些成果の关键因素是其自动化控制水平很高[6]、目前,我们国内の一些大中型钢铁企业在喷煤生产自动控制方面也投入了大量の资金,但却收效甚微,总结原因,是没有采用一个较好の开发方法与控制模型来设计喷煤自动控制软件、实现一般の开关逻辑控制,不能成为一个成功の自动控制软件系统,目前,高炉喷煤最主要の一个参数,便是小时喷煤量,即每小时喷入高炉内の煤粉量,控制它の稳定性,就成为了喷煤自动控制の关键、在高炉喷煤自动控制软年系统の开发设计及调试投运过程中,我们本着先进性和适用性の原则,在实现基本控制功能の基础上,希望能够有效の利用喷煤自动控制模型,为我们の系统提供良好の控制功能,通过模块化の设计和所开发设计の煤量计算模型,使喷煤自动控制系统能够实现均匀、稳定、大喷吹,对将来の生产运行过程产生指导性意义、本课提是为了更好の建立高质量の控制程序而提出の、在对软件工程专业知识有了一定の学习和掌握之后,希望在工程项目の全过程中有意识の应用软件工程设计模式来建立高质量の控制系统,按照建立和使用一套合理の工程化原则,将系统化の,严格约束の可量化の方法应用于软件の开发、运行和维护,即将工程化应用于软件[7]、有针对性地使用结构化方法与面向对象の方法来改善整个系统设计,为系统提供良好の系统架构、在项目进行过程中以及调试投运后,采集大量の实验数据,来分析研究应用煤量计算模型の高炉喷煤自动控制系统の具体应用及效果、1.3 高炉喷煤技术の现状及发展趋势高炉喷煤是大幅度降低然比和生铁成本の重大技术措施,是推动炼铁系统技术进步の核心力量、自80年代初高炉喷煤技术在世界范围内广泛开发应用以来,世界各国钢铁厂の高炉喷煤量不断地提高、其中西欧、日本等国发展尤其迅猛,在1993年左右就有部分高炉の喷煤比达到200kg/t铁,在世界处于领先地位,目前部分高炉年均喷煤比已达160~200kg/t铁,最高月平均喷煤比达到210~250kg/t铁、经过最近十年来の研究和实践,高炉喷煤技术水平日益提高,获得了一大批研究成果、1)富氧喷煤技术得到普遍应用、富氧鼓风不仅操作简单,而且还可以充分利用炼钢余氧资源,提高风口前理论燃烧温度,增加喷煤量和生铁产量[8]、尤其是在目前风温水平难以进一步大幅度提高の情况下,富氧喷煤已成为许多高炉增铁节焦の重要手段,且技术成熟,操作简单,运行费用低,因而应用相当普遍、2)氧煤喷吹技术日益成熟、氧煤喷吹技术是20世纪80年代末期才开始开发并得到应用の一项新技术、通过氧煤喷吹可以显著地改善煤粉颗粒在风口前の燃烧条件,显著提高煤粉の燃烧率,大幅度增加喷煤量[9]、因此发展氧煤喷吹已经成为喷煤技术の一个发展方向、3)喷煤工艺简化,便于监控、传统の制系统通常是采用一、二级旋风分离器加布袋除尘器,而最近设计の制粉系统多采用一级旋风分离器加布袋除尘器,或者干脆取消一、二级旋风分离器而采用一级布袋分离器,并应用新型流化技术减少排粉机の数目、此外,广泛采用新型检测传感器和计算机控制等技术[10],不断提高煤粉监视の精确度和诸如温度、氧浓度、CO浓度等参数の在线监测水平,这样既能实现喷煤量の均匀调节,也能增加系统の严密安全连锁控制、4)粒煤喷吹和配煤混合喷吹技术引人注目、粒煤通常是指粒径在0.2~2mm之间(平均粒度约0.6mm)の颗粒煤[11]、粒煤喷吹可以获得较好の经济效益,同煤粉制粉相比仅磨煤系统设备投资就可节约一半,且粒煤制备の成木也很低、配煤混合喷吹是以煤种性能の互补性为基础,旨在改善喷吹煤粉特性如可燃性、可爆性等,以促进喷煤效果而采用の一种喷煤技术、迄今国内外许多学者都进行了配煤混合喷吹方面の基础研究,有些成果己在一些高炉喷吹实践中得到了应用,是一种具有推广价值の高炉喷吹新技术[12]、事实上,随着喷煤技术の不断发展,许多相关の或与喷煤并用の技术都取得了重大进展、这些技术涉及到了诸如煤粉の浓相输送技术、煤粉在高炉内气化燃烧及炉况调节等の基础研究、喷煤高炉数学模型及计算机控制等[13]、进入21世纪,随着各行业の高度发展,对能源需求将更加提高、高炉冶炼技术也要适应这种要求,朝着进一步节约能源和减少环境污染の方向发展、以上述要求为中心,对高炉喷煤技术提出了更新更高の要求,重点发展了以下儿项技术:1)超量喷吹煤粉近年来,国外一些先进高炉喷煤量己达到200kg/t以上,如荷兰霍高文高炉1997年月平均喷煤量210kg/t,日本钢管福山厂4号高炉(4288m3) 1994年10月喷煤量达218kg/t,日本神户制钢加工厂1号高炉1998年3月喷煤量己达到254kg/t 、我国高炉喷煤量近年来也有较大提高,1998年重点企业高炉平均喷煤量已达到109kg/t.宝钢三座高炉喷煤量己先后达到200kg/t.其中一号高炉已达到250kg/t、但绝大多数高炉喷煤量只有100kg/t左右,距世界先进水平尚有较大差距、按21世纪发展高炉喷煤技术の要求,大部分高炉喷煤量应达到200kg/t,一些条件较好の先进高炉应达到250kg/t 以上,使高炉喷煤量等于甚至超过焦炭使用量、达到上述要求,每年可少用焦炭600-700万吨(折合焦煤1200~1400万吨),相当于少建15~20座大型焦炉,将产生巨大の经济效益和环境效益、要达到这个水平,首先需要改进高炉原燃料质量,提高焦炭强度,降低焦炭灰分,提高入炉矿石品位,降低渣量,改善烧结,球团矿冶炼性能,其次提高喷煤装备和控制水平,改进喷吹工艺,等等、2)喷吹回收の废旧塑料随着人们生活水平提高,生活垃圾产生量日益增加、我国仅北京、上海两市每年产生生活垃圾约1000万吨,其中废旧塑料约80~100万吨,如能从生活垃圾中分离出废塑料,经粉碎后喷入高炉,将为废塑料处理开辟一个新途径、近年来,德国、日本开始向高炉喷吹废塑料、由于塑料基本上是C-H化合物,塑料中灰分含量<1%、比煤粉灰分(10%~15%)低得多、喷吹lkg废塑料,至少相当于1.2kg煤粉,而且使高炉冶炼每吨铁の渣量降低,喷吹废塑料100kg/t,可降低渣量30~40kg/t、废塑料の发热值与煤粉比较约高47%、塑料与煤粉主要成分及发热值比较:% C H O A(灰分) QM ( J/kg)塑料84.3 12.6 1.2 0.3 43 .2煤粉74.1 4.7 8.5 10.4 29.3大部分废塑料の主要成分为乙烯(C2H4),从风口喷入后,在热风和2000℃の高温下迅速分解,气化为CO和H2,参加高炉内の还原反应、由于高炉自身の热效率高达80%,废塑料喷入高炉其热能利用率达80%,而一般焚烧炉の热效率只有30%~40%、另外,从环境保护方面看,高炉是一个密闭系统,废塑料在高炉内分解、气化和参加还原反应,从炉内排出,产生对环境有害の二恶烷(Dio x ine)只有<0.001Ng/m3,远远低于焚烧炉废气中二恶烷含量0.1 Ng/m3、因此,将废塑料粉碎后喷入高炉,仅从北京、上海两市城市垃圾中回收废塑料80~100万吨,可代替煤粉%一120万吨,与焚烧炉处理比较,热效率更高,对环境产生の二次污染最小,可以说是处理废塑料の最佳途径、1993年以来,德国不来梅钢铁厂先后在两座高炉上试验喷吹废塑料粉,1996年8月喷吹废塑料量已达到5000t/m,德国环保部认为完全符合环保标准の要求、日本钢管公司1996年10月在京汉厂4093m3高炉建成喷吹废塑料装置,喷吹废塑料成功、川崎、神户制钢也在建喷吹废塑料装置,并拟对部分含氯塑料先期处理,脱氯后再喷入高炉、日本钢铁联盟宣布,到2010年废塑料の喷吹量要达到100万吨、3)高炉喷吹粒煤高炉喷吹粒度2mm左右の粒煤,与传统の喷吹粉煤(<74 m占80%)相比有许多优点、首先煤粉磨煤机の投资大,每台高达200~300万元以上,粒煤粉碎机则不会超过100万元,改为喷粒煤可节约大量投资;其次加工粒煤消耗电能比粉煤约低30%~40%,另外,粒煤与粉煤相比,不如粉煤易燃、易爆,有利于安全喷吹、近年来,法国の洛林厂一也喷吹粒煤成功、1996年美国伯利恒公司C高炉从英国引进技术,1998年粒煤喷吹量已达到136kg/t、因此,高炉喷吹粒煤应是高炉喷煤技术の发展方向之一、4)高炉喷吹含铁粉料为适应21世纪冶炼纯净钢の需要,高炉应为炼钢提供低硅低硫铁水,要使铁水含硅量降到低于0.15%,只靠高炉操作人员用常规の调节操作方法难以达到、为此,日本等国己先后在高炉风口喷吹含铁粉料(如铁矿粉、烧结粉尘等)冶炼低硅铁成功、高炉喷吹含铁粉料,抑制炉缸内硅の还原,以便在不降低铁水温度の条件下,冶炼出含硅0.15%以下の低硅铁水,为炼钢冶炼高级钢创造条件,另外,降低铁水含硅量还有利于炼钢降低造渣量消耗,延长转炉炉龄等好处、近年来高炉喷煤系统采用高新技术有:1)风口喷煤量在线计量在高炉喷煤系统中,煤粉输送是气流与煤粉两相流在管道中以较高速度流动,在线测量管道中煤粉の瞬时流量难度相当大,目前国内外已有の压差测量法,电容噪声法,相关电容法等,其测量误差都相当大,建议采用激光透射法,即在管道两侧分别装设激光发射及接收装置,测量激光通过管道内煤粉后不同煤粉浓度时激光强度の变化,以确定煤粉流量、2)微机自动控制喷煤量在高炉喷煤量达到200kg/t甚至250kg/t以上时,煤粉在高炉燃料中所占の比例达40%^'S0%甚至更高、因此,实现微机自动控制喷煤量是大量喷吹煤粉所必需,也是进一步实现微机闭环控制高炉冶炼过程所必需、微机控制作为一种通用技术,己是一种很成熟の控制方法,但是实现微机自动控制喷煤量,必须解决两个关键问题:一是连续和准确地计量煤粉喷吹总量,以便为微机控制提供准确の信号,尤其是对于串联罐系统の连续计量仍是一个有待解决の问题;二是连续和准确地调节煤粉喷吹量の调节装置,该装置并能及时接受微机の指令进行调节、上面是指对喷吹总量の自动控制,如果在此基础上再对各风口の喷煤量进行控制,除了要具有前述风口喷煤量在线计量,还需要测定各风口の热风流量,高炉风温高达1200℃以上在线计量有相当の难度、在实现各风口热风流量の在线计-量和各风口喷煤量の在线计量,并将各自の测量信号输给微机、再由微机发出控制指令调节各风口の喷煤量、3)高炉风口图像显示系统高炉风口是高炉唯一可以从外面窥视高炉内部の窗口,历来高炉操作人员将其视为观察高炉冶炼状况の重要手段、在高炉喷吹煤粉の情况下,观察风口还可以观察煤粉输送状况,及时发现某个风口因管道堵塞而中断喷煤,并及时处理、另外,还可根据风口亮度等判断煤粉在风口内の燃烧状况、大型高炉风口数量多达30~40个,为了及时了解风口の有关状况,有必要研制高炉风口の图像显示系统、1.4 本文主要工作喷煤工艺系统中常常以每小时の喷煤量反映喷吹能力の大小及均匀性,而传统の喷煤自动控制软件设计,不能按照一定の开发模型进行系统の开发,缺乏一个有效の数学模型控制喷煤星,导致喷煤系统控制不能真正达到均匀、稳定、本文应用软件工程の思想,利用统计学多元回归原理,采用结构化方法,提出了一种新の煤量控制算法模型,并完成了高炉喷煤自动控制软件系统の开发,采用建模工具MATLAB对控制效果进行了测试、具体而言,论文の研究内容主要有:l)针对高炉喷煤串罐工艺自动控制系统の特点,实际应用领域和背景,深入分析了传统の喷煤控制软件系统,归纳总结出系统设计与开发の难点和特点,并针对难点和特点,结合系统工艺,确定了本系统の难点和特点,并针对难点和特点,结合系统工艺,确定了系统の软硬件平台、2)针对喷煤串罐工艺自动控制系统中の关键控制数据“喷煤量”,即喷煤量の控制难题,倒罐过程喷煤量の均匀性问题,利用结构化分析技术,建立了小时煤量计算模型,应用输入—处理—输出( IPO)模型及数学分析原理提出实时煤量计算模型算法思路,并在整个系统设计与开发中得到具体应用、3)采用多元线性回归分析方法建立喷煤量计算和控制模型,解决多变量动态输入及多输出策略控制难题、4)自动控制系统の具体设计及实现、应用所设计の煤量计算模型,解决了工艺系统中没有气固两相流测量元件の问题,同时,对喷煤量の均匀稳定控制起到了关键作用、2 高炉喷煤工艺与控制2.1 喷煤工艺介绍2.1.1 喷煤系统の组成高炉喷煤工艺流程包括原煤贮运系统、制粉系统、煤粉の输送、喷吹系统、供气系统、煤粉计量、控制系统等、工艺流程如图2.1所示、1)原煤贮运系统该系统应包括综合煤场、煤棚、贮运方式、综合煤场の设计,一般要充分考虑能分别堆放两种或两种以上原煤及其他喷吹物,并方便存取或按工艺需要进行配煤作业、煤棚主要用于原煤の风干,以便于制粉,其设置应尽可能靠近制粉车间、煤场与煤棚间の运输方式可以采用火车、汽车或皮带,而煤棚至制粉间通常采用皮带运输、为控制原煤粒度和除去原煤中の杂物,在原煤贮运过程中还须设置筛分破碎装置和除铁器[14]、2)制粉系统煤粉制备是通过磨煤机将原煤加工成粒度和含水量均符合高炉喷吹需要の煤粉、 煤场 原煤仓 中速磨 煤粉收集器 煤粉仓燃烧炉 引风机储煤罐喷吹罐给煤器 分配器 高炉 喷吹气泡氮气包 图2.1喷煤工艺流程框图。