高炉喷煤自动化系统
高炉喷煤自动化操作说明
喷煤自动化操作说明及常见故障处理系统共有三台工控机，一台用于制粉操作，两台用于喷吹操作。
每台工控机上的画面包括制粉和喷吹操作两大部分，相互间可以切换。
画面下部有制粉系统、喷吹系统画面等的切换按钮，。
一、制粉系统的操作制粉系统分为原煤上料部分、混煤仓部分、加热炉部分、制粉磨机部分、收粉部分、粉仓和排粉风机部分。
1.原煤上料部分原煤上料部分启动顺序：除铁器——主皮带——配料皮带，原煤仓上的激振电机和仓壁振电机在下料时根据实际情况动作。
自动：点击自动按钮，其状态指示灯为绿色，然后点击启动按钮，除铁器——延时——主皮带——延时——配料皮带顺序启动；点击停止按钮。
配料皮带——延时——主皮带——除铁器顺序停车。
自动情况下，按下解除联锁按钮，就可在自动情况下单独操作该设备；按下联锁按钮，恢复到自动联锁状态。
手动：在自动状态指示灯为绿色状态下，点击自动按钮，状态指示灯为灰色，原煤上料各部分进入手动状态，情况如下：该部分包括两个原煤仓、两个配料皮带、一个上料主皮带、一台除铁器，操作分为自动和手动两种，并设有急停按钮。
●原煤仓上两个激振电机、两个仓壁激振电机。
这几台设备只能在画面上进行操作，点击开按钮，则相应的电机会启动，绿色灯亮说明已启动；点击关按钮，相应的电机会停止，灰色灯说明已停止。
主回路热继电器动作，则会显示电机过载。
2.混煤仓部分●混煤仓壁振电机混煤仓两个仓壁振装置，启停操作只能在工控机画面上进行，点击开按钮，则相应的电机会启动，绿色灯亮说明已启动；点击关按钮，相应的电机会停止，灰色灯说明已停止。
●混煤仓料位：原有高，低位两个音叉料位计，现在不用。
3.加热炉部分A. 加热炉将热风炉废气和燃烧炉废气混合后送出，主风机启动后才能启动废气引风机，主引风机停止则停止废气引风机。
B. 热风炉废气引风机:110KW,采用软启动，其操作在工控机画面上进行。
废气调节阀在引风机出口，阀位反馈值，以0~100%显示，{压力范围-4000Pa~+4000Pa，温度范围0~11000C。
高炉自动化控制系统的设计与实现
高炉自动化控制系统的设计与实现近年来，随着科技的进步和工业自动化的推进，高炉自动化控制系统得到了越来越广泛的应用。
高炉作为传统制铁工业的核心设备，其生产效率和产品质量直接影响着制铁行业的发展。
因此，为了实现高炉生产的自动化、智能化和高效化，需采用一系列先进的自动化控制技术，对高炉进行全方位控制和监测，从而保证高炉生产的稳定性、安全性和经济性，在提升生产质量和效益的同时降低生产成本。
一、高炉自动化控制系统概述高炉自动化控制系统是指采用计算机等现代化信息技术手段，对高炉全过程进行自动化控制和监测的系统，用于实现高炉生产过程中的数据采集、处理、分析和反馈。
其主要包括硬件设备和软件系统两个方面。
硬件设备包括各种传感器、执行器和可编程控制器等；软件系统则涉及到数据采集、处理与分析，控制命令的下达和反馈等一系列程序。
二、高炉自动化控制系统设计原则高炉自动化控制系统的设计需要符合以下原则：1.稳定性原则：保证高炉生产的稳定性和安全性。
2.高效性原则：提高生产效率，降低生产成本。
3.可靠性原则：保证自动化控制系统的可靠性和稳定性，减少故障率。
4.智能化原则：采用人工智能技术，实现自动化控制系统的智能化和自适应性。
5.可扩展性原则：考虑自动化控制系统的可扩展性，方便未来的升级和改造。
三、高炉自动化控制系统设计内容高炉自动化控制系统设计内容主要包括以下几方面：1.数据采集和处理：采用各类传感器对高炉运行参数进行实时采集，对采集到的数据进行预处理、计算和分析，并将处理后的结果反馈到自动化控制器中，从而实现对高炉全过程的监测和控制。
2.控制命令下达：将处理后的数据转化为控制命令，下达给各电气控制器和执行器，实现对高炉生产的自动化控制。
3.控制系统反馈：控制系统反馈是指将高炉生产过程中产生的各种控制参数作为输入信号反馈给控制系统，通过控制系统中的处理程序对各类参数进行分析，从而实现对高炉全过程的控制和监测。
4.自适应控制：采用自适应控制算法，根据实时采集到的高炉运行数据和自身学习能力，不断调整自动化控制系统的控制策略，以实现最优控制。
高炉喷煤系统升级改造及应用
管理及其他M anagement and other 高炉喷煤系统升级改造及应用郭志勇摘要：高炉喷煤系统自建成投产，虽然进行了部分改造，基本能够满足实际生产需要，但是逐渐暴露出制粉系统存在产量低、废料含碳量高、仓顶除尘器经常积粉，喷吹系统自动化控制程度偏低。
喷煤车间及相关单位针对实际生产中存在的问题，通过生产实践、调查，经相关单位论证后，对高炉喷煤系统自动化控制程序进行在线升级；还利用高炉停炉中修的机会对制粉系统设备进行改造。
关键词：喷煤系统；升级改造；自动化控制1 背景1#高炉喷煤系统虽能满足高炉基本喷吹煤粉要求，但实际生产中存在能耗高、可控性差、产能低、劳动强度大等诸多不利因素，制约着高炉冶炼，并形成一定的工艺隐患。
另外，喷煤系统设备实现大型化后、部分自动控制空白，使操作起来掌控性能差。
利用此次高炉停炉中修，提前对喷煤系统各个环节进行论证、实施。
（1）中速磨制粉系统能耗高，高炉煤气、焦炉煤气使用量大。
在高炉对煤粉质量要求持续提高的情况下,1#高炉制粉中速磨台时产量为试点，开展一系列的制粉操作攻关，在经过长期的、大量的对制粉数据进行比对，摸索出了一套新的操作方法，达到即稳定了制粉参数，又降低了高炉煤气、焦炉煤气使用量的目的。
（2）中速磨进风口内部出现积粉，有自燃的重大安全生产隐患。
1#高炉制粉系统中速磨由于进风口在废料口上方，废料堆积成块，导致废料口无法关严，使磨机进口氧含量难以控制在6%以下；其次干燥气温度高于烟煤燃点；还有进风口与磨机连接处的死角，造成煤粉的大量堆积，成为生产中重大的安全隐患。
（3）中速磨磨辊密封风管的磨损导致备件费用高，给磨机造成严重的安全隐患。
1#中速磨磨内 “密封风环管”与三个磨辊连接原为带网金属波纹软管连接，带网金属波纹软管外延部分处在磨机气流上升区域磨损严重。
使用周期不能达到设计标准。
当带网金属波纹软管磨破后，造成磨辊内进入煤粉，导致磨辊内油质变质，磨辊轴承的使用寿命缩短，给磨机带来严重的安全隐患，带网金属波纹软管更换频繁，备件费用居高不下。
高炉喷煤系统
• 中速磨优点： 结构紧凑、占地面积小、基建投
资低、噪声小、耗水量小、金属消耗
少和磨煤电耗低。但是不能磨硬质煤 ，原煤中的铁件和其它杂物必须全部
去除。
加热炉
• 将高炉煤气在燃烧炉内燃烧生成的热烟气送 入制粉系统，用来干燥煤粉。
• 木屑分离器
•
木屑分离器安装在磨煤机出口的垂直管道上 ，用以捕捉气流中夹带的木屑和其它大块杂物。
（4）喷吹的煤粉在风口前气化燃烧会降低理论燃
烧温度，为维持高炉冶炼所必需的T理，需要补 偿，这就为高炉使用高风温和富氧鼓风创造了条 件； （5）喷吹煤粉气化过程中放出比焦炭多的氢气， 提高了煤气的还原能力和穿透扩散能力，有利于 矿石还原和高炉操作指标的改善； （6）喷吹煤粉替代部分冶金焦炭，既缓和了焦煤 的需求，也减少了炼焦设施，可节约基建投资， 尤其是部分运转时间已达30年需要大修的焦炉， 由于以煤粉替代焦炭而减少焦炭需求量，需大修 的焦炉可停产而废弃； （7）喷煤粉代替焦炭，减少焦炉座数和生产的焦 炭量，从而可降低炼焦生产对环境的污染。
高炉喷煤的重要意义
• 高炉喷煤对现代高炉炼铁技术来说是 具有革命性的重大措施。它是高炉炼 铁能否与其他炼铁方法竞争，继续生 存和发展的关键技术，其意义具体表 现: （1）以价格低廉的煤粉部分替代价格 昂 贵而日趋匮乏的冶金焦炭，使高炉 炼铁焦比降低，生铁成本下降 （2）喷煤是调剂炉况热制度的有效手 段 （3）喷煤可改善高炉炉缸工作状态， 使 高炉稳定顺行
高炉喷煤自动控制系统
高炉喷煤自动控制系统姚瑞英喷煤控制系统由烟气炉、原煤储运、制粉、喷吹四部分组成，主要实现了生产工艺设备的自动/手动控制及保护、工艺数据的自动采集和处理、PID回路的自动调节、工艺画面动态显示、历史和实时趋势显示纪录、紧急停喷报警等功能。
系统介绍 1 硬件配置系统采用Modicon TSX Quantum系列可编程控制器，烟气炉有一套单独的PLC系统，原煤储运、制粉、喷吹公用一套PLC系统，并采用远程I/O网络结构，原煤储运为主站，通过同轴电缆连接制粉、喷吹两个远程站。
两套PLC均通过以太网进行通讯。
2 软件配置运用Concept2.5软件对PLC系统组态编程，画面监控软件选用IFIX软件。
3 网络结构喷煤PLC系统包括烟气炉PLC系统和高炉喷煤PLC系统，如图1所示。
每个控制系统通过以太网进行数据传输和现场设备的控制。
共设两个控制室，5台上位机，其中烟气炉、制粉、喷吹以及主引风机高压变频监控站在一个控制室，原煤储运单独在一个控制室，各上位机之间通过交换机互联，其中由于原煤储运控制室距另外的控制室较远，为确保数据传输的准确性，两台交换机通过光纤介质互联，其他上位机及PLC之间通过双绞线互联。
高压变频监控站通过MB+网控制变频器的频率。
图1 喷煤系统网络拓扑该网络结构有两种方式可以为将来与高炉联网做准备，一是交换机预留光纤口，通过光纤与高炉进行数据通讯；二是通过CPU的MB+口进行数据通讯，实现数据的透明化。
工艺控制 1 原煤储运系统该系统包括8条皮带机、1#～4#圆盘给料机，1#、2#电磁分离器、犁式卸料器，主要负责向1#、2#原煤仓上煤。
根据现场设备情况，可以选择4个圆盘给料机中任何一个或两个圆盘给料机同时给1#或2#煤仓供料，这样共有12个料流可以选择，被选中的皮带则根据料流的方向逆启顺停。
操作人员根据原煤仓需煤量的大小选择相应的料流。
当某一料流运转时，从画面将程序打在“联动”位，若该料流的任一设备出现故障，则系统联停，设备停止顺序与启动顺序相反。
高炉喷吹焦炉煤气自动控制系统
现 了生产 的全 自动化 控制 ，保 证 了喷 吹焦炉煤气 系统 的正 常工作 。
二 、 自 动 控 制 系统
６ 高炉喷吹焦 炉煤气控制 系统采用 北京和利 时（ ｏｌｓｓ公司 的 Ｓ ｒ ｒ Ｄ 撑 Ｈ ｌ ｙ） ｙ ｍａｔ ｏ ＣＳ系 统，该系统具有很 Ｐ
好 的开放 性、丰 富的功能算法 、极高 的可靠性 ，系统配置 如图 １所 示 ，总貌 流程 图如 图 ２ 所示 。
Ｔ ：Ｅ — — 跟 踪 量 点 ： ＰＲ ＡＬ
Ｍ Ｅ： Ｔ ＝ ＲＵＥ， ＴＲＵＥ， ＡＥ： ＣＥ： Ｆ ＝ ＡＬＳ ， Ｔ Ｆ Ｅ Ｍ Ｅ： ＡＬＳ ， Ｅ ＡＴＥ： ＝
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时 自动 切 断 ；
高炉喷煤系统自动控制应用
高炉喷煤系统自动控制的应用摘要高炉喷煤系统的自动化系统控制在高炉生产中已广泛运用，但自动化软件的编程、系统的组态、自控系统的调试在施工单位运用较少。
本文根据蒙丰工程全面阐述了喷煤系统的软件编程、自动化组态及整个喷煤系统的自动控制。
供施工技术人员参考。
关键词自动化软件编程系统组态系统配置1．前言高炉喷煤系统自获得成功以来，很快在国内普遍推广应用，并且高炉喷煤工艺及其相关技术得到了迅速发展。
尤其是近几年发展的富氧大喷煤技术给高炉生产注入新的生机。
高炉喷吹煤粉，是节约焦炭、降低高炉炼铁生产成本的重要措施。
国内炼铁生产规模不断扩大与高炉生产效率的提高，对焦炭需求量也日趋增加，由于国内焦煤资源逐渐减少造成冶金焦价格的不断上涨。
因此，高炉喷吹煤粉是现代高炉炼铁生产降低成本的重要技术之一。
进一步减低生铁成本的途径之一是实现高炉喷煤，对高炉喷吹煤粉代替部分焦炭。
因此高炉设高炉喷吹煤粉工程。
喷煤工程设计指标将达到180kg／t铁喷煤比能力。
喷吹煤种按全烟煤的浓相输送设计。
喷煤工程建成以后，具备可以喷吹单一的无烟煤或烟煤，或喷吹两种不同挥发份、按不同比例组成的混合煤。
并且根据高炉喷煤达到最大喷煤量的需要，应向高炉提供1～3％的富氧率，以及采取各种措施提高高炉热风温度。
随着喷煤系统工艺水平的不断提升，对自动化控制的要求就越来越高。
本文是根据蒙丰特钢工程喷煤系统自动化控制的配置进行分析和阐述。
2．工艺流程蒙丰特钢高炉喷煤工程系统自动控制系统分为三大部分；热烟气系统、制粉系统和喷吹系统。
热烟气系统主要包括烟气升温炉、高炉煤气管道、助燃空气管道、热风炉废气管道、冷空气管道。
制粉系统：包括一个原煤仓，一台密闭式称重皮带给煤机，一台中速磨煤机，，一台热风炉烟气引风机，一台助燃风机，一台布袋收粉器，一台主排烟风机和一个煤粉仓。
喷吹系统：内设两个喷吹罐，两个喷吹罐轮换向一座高炉喷煤。
两个喷吹罐交替向高炉连续喷煤，两根喷煤主管的出口管合并一根主管，在高炉附近的分配器后分成14根支管向所对应高炉风口喷吹煤粉。
安钢380m 3高炉喷煤自动控制系统的改进
（ ｎａ ｇＩ ｎ＆ Ｓｅｌ ｔ ｋＣ ．Ｌｄ Ａ ｇｎ ｏ ｒ ｔ ｏ ｏ ，ｔ） ｅＳｃ
Ａ Ｓ Ｒ Ｔ Ｃ ｎｒ ｏｉｇｔｅｑ ｅ ｔ ｎ ｎａ ｔｃｎｒｌ ｙ ｔ ｆ ｎ ｃｉ ｅｃａ ｐ ｗ ｅ ｔ ｔ ｏ ８ ｍ ｂ ｓ ｆｒａ ｅ ， Ｂ Ｔ ＡＣ ｏ ｔ ｐ ｓ ｕ ｓ ｏ ｓ ｕｏｏ ｔ ｓ ｍ ｏ ｊ ｔ ｇｔ ｏ ｌ ｏ ｄ ｒ ｎ ０ ｌ ｔｕ ｎ ｃ ｓ ａ ｎ ｈ ｉ ｏ ｏｓ ｅ ｉｅ ｎ ｈ ｉｏｗ ３ ａ Ｔ ｅｐ ｐ ｒ ｏ ａ ｅ ｅ ｅ ｔ ｅ ｍ ｎ ｅ ｓ ｒｓ ｈ ｈ ｌ ｃａ ｐ ｗ ｅ ｊｃ ｎ ｕｏ ｏ ｔ ｌｓｓ ｍ ｂ ｃ ｍ ｓ ｅａ ｔａ ｄ ｈ ａ ｅ ｒ ｒ ｔ ｆ ｃ ｖ ｅ ｄ ｍ ａｕ ｅ ，ｔｅ ｗ ｏ ｏ ｌ ｏ ｄ ｒｉ ｅ ｔ ｇ ａ ｔｃ ｎ ｏ ｙ ｔ ｅ ｏ ｅ ｘ ｃ ｎ ｆｗ ｄ ｈ ｆ ｉ ｅ ｎ ｉ ｒ ｅ
煤均 匀 ， 防止 脉动 和减 少对 输煤 管 道 的磨 损 ， 并实 现
氧煤 喷煤 。
控制 系 统 原 设 计 先 天 性 的 不 足 ， 成 安 钢 炼 铁 厂 造 ３０ 高炉 喷 煤 自动控 制 系统 不 能正 常工 作 ， 本 ８ｍ 基
上是 键盘手 动操 作 。随着 生产对 自动化程 度要 求 的 提高 ， 同时为 了减轻操 作工 的负 担 ， 对原 自动 控制 针 系统 的缺 陷 ， 行改造 设计 ， 进 遵循 先进 性与 实用 性相 结合 的原则 ， 优化程序 ， 力求 简洁实用 ， 并且在 改造后 投运 过 程 中， 喷 煤 自动 控 制 系统 参数 采 取 反 复调 对
ｓｅ ｄ ｕ ｏ ｔ ｅ ａｔ ｒｔ ｎ ｏ ａ ｄ ｒ ｎ ｏｔ ｌ ｓ ｓｅ ｈ ｔｏ ｔ ｉｓ ａ ｇ ｏ ｆ ｃ ． ｔａ ｙ ｄ ｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｉ ｎ ｈ ｒ ｗａｅ ａ ｄ ｓｆ ￣ ｙ ｔ ｍｓｔ ａ ｂ ａｎ ｏ ｄ ｅｆ ｔ ｌ ｏ ｗ＆ ｅ
高炉喷吹煤粉系统
充压阀；16－喷吹罐电子称； 17－喷吹罐；18－流化器； 19－给煤球阀；20－混合器
.
倒罐顺序：
打开上钟阀6，煤粉由煤粉仓3落入中间罐10 内，装满煤粉后关上钟阀。当喷吹罐17内煤粉下 降到低料位时，中间罐开始充压，向罐内充入氮 气，使中间罐压力与喷吹罐压力相等，依次打开 均压阀9、下钟阀14和中钟阀12。待中间罐煤粉 放空时，依次关闭中钟阀12、下钟阀14和均压阀 9，开启放散阀5直到中间罐压力为零。
间接喷吹工艺：在制粉站与高炉之间的距离较远时， 增设输粉设施，将煤粉由制粉站的煤粉仓输送到喷吹 站，这种工艺称为间接喷吹工艺。
.
1. 串罐喷吹 是将三个罐重叠布置的，从上到下三个罐依次
为煤粉仓、中间罐和喷吹罐。
.
串罐喷吹工艺
1－塞头阀；2－煤粉仓电子称； 3－煤粉仓；4－软连接；5－放散阀；6 －上钟阀；7－中间罐充压阀；8－中间 罐电子称；9－均压阀；10－中间罐；
为保证锁气可靠，一般要安装两台锁气器，串连使 用，并且锁气器上方煤粉管的长度不应小于600mm。
.
7.2 煤粉喷吹系统
从制粉系统的煤粉仓后面到高炉风口喷 枪之间的设施属于喷吹系统，主要包括煤粉 输送、煤粉收集、煤粉喷吹、煤粉的分配及 风口喷吹等。
.
直接喷吹工艺：在煤粉制备站与高炉之间距离小于 300m的情况下，把喷吹设施布置在制粉站的煤粉仓 下面，不设输粉设施，这种工艺称为直接喷吹工艺。
.
木屑分离器
1－平衡重锤；2－取物门；3－挡气板；4－网格
.
6. 锁气器 锁气器是一种只能让煤粉通过而不允许气体
通过的设备。常用的锁气器有锥式和斜板式两种 。
宝钢2#高炉煤粉制喷工程的自动化控制
制粉 系统 的主 要控 制 包括 ： 原煤 仓 料 位 控制 、
磨煤 机控制 、 磨煤 机 负 荷 自动 调 节 、 排 风机 流 量 主
步 ， 成 了 具 有 宝 钢 特 色 的 高 炉 喷 煤 冶 炼 综 合 形
技术 。
调节 控制 、 尾气再 循环 控制 以及升 温炉烟 气温度 自 动控 制等 。喷煤 系统 的主要 控制包 括 ： 重 相关 的控 制还 有 “自 与
身预热 ” 的升温 炉控 制 。 １自动 化控 制 系统 设计及 配置
磨 煤机 控 制 的基 本原 理 是将 热 风 炉废 气 与升
温炉高温烟气组合而成的混合气体作为气源 ， 在封
闭 的通路 中将磨 煤 机 所碾 磨 的煤 粉进 行 干燥 和输 送， 并且设 有 收粉装 置 。磨 煤机控 制是 制粉 系统主 要 控制对 象 ， 包 括磨煤 机入 口负压 控制和磨 煤 主要
大幅度地 节 约能 源 及合 理 利 用 资 源 。实现 超 高量 喷煤 的高炉将 会从 根 本 上 改变 高 炉 炼铁 在 钢 铁工
业 中的地位 和作用 。但要 提高 高炉煤 粉制 喷效益 ， 对工 艺设备 ， 特别 是 对 检测 、 节 等 自动化 控 制技 调
术有 着特殊 要求 。
经过多 年探索 实践 ， 山钢铁 股份有 限公 司在 宝 高炉 煤粉制 喷技术 上取 得重 大突破 ， 创造 了世界 一
统 和喷煤 系统两部 分组 成 。两部分 可 以单 独运行 ，
互不影 响 。
流指 标 。在 煤粉 制 喷技 术 的 高煤 比下 同 时实 现 了
高产 能 、 低燃 料 消耗 ， 动 了炼铁 系统 整 体技 术 进 推
点 问题提 出 了优 化 方 案 。
钢铁厂高炉喷煤系统原理详细介绍（一）
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钢铁厂高炉喷煤系统原理详细介绍（一）
目前高炉冶炼钢铁需要用焦炭，焦炭在高炉中的作用是提供冶炼过程需要的热量；还原铁矿石需要的还原剂；以及维持 高炉料柱（特别是软熔带及其以下部位）透气性的骨架等等。高炉喷吹煤粉是从高炉风口向炉内直接喷吹磨细了的无烟煤煤粉 或烟煤煤粉或这两者的混合煤粉，以替代焦炭起提供热量和还原剂的作用，从而降低焦比，降低生铁的成本，它是现代高炉冶 炼的一项重大的技术革命。
制，烟煤一般不超过120~130℃，褐煤一般不超过100℃。 –磨煤设备：球磨机或中速磨 n球磨机： –优点：对煤种适应性强，安全可靠，维护工作量少； –缺点：噪声大，电耗高，外形尺寸大。 n中速磨： –优点：电耗低，噪音小，防爆性好，调节性和均匀性好。 –缺点：对煤种变化敏感。 n喷吹罐 n双罐并列式： –上为贮煤罐，下为喷煤罐。 –优点：高度低，称量准确，可靠性高。 –缺点：占地面积大，设备多，投资略高。 n三罐单列式： –上为收集罐，中为贮煤罐，下为喷吹罐。 –优点：占地面积小，装置简单设备少，投资低。 –缺点：贮煤罐和喷吹罐之间硬连接，影响称量的准确性。 n供煤方式和煤粉分配器 –各风口单独供粉： –向高炉集中供粉，采用煤粉分配器将煤粉分配到各个风口。
一、高炉喷煤的意义
高炉喷煤自动化控制系统的优化
（ ２ ） 给煤机 及其 附属 设备 的逻 辑控 制 采用 继 电器实 现 ，
故障率高 。 （ ３ ） 空 压机控 制 器件Ｐ Ｌ Ｃ 模 块长期 在高 温下 运行损 坏 频
繁 ，维修困难 。 （ ４ ） １ ４ 台空压机未实现集 中监控 ，岗位人劳动强度 大 ，
不利 于设 备 隐 患 的及 早 发 现 。
改造 与更 新
４ ｌ 。 ｌ ４。 ． ．
｜
投 ｉ
｜ 蚤
文章 编 号 ：１ ６ ７ １ — ０ ７ １ １（ ２ ０ １ ３ ）０ ２ — ０ ０ ５ ５ — ０ ２
高炉 喷煤 自动化控 制 系统 的优化
渠 成 全
（ 山东莱钢建设公 司建安分公司 ，山东 莱芜 ２ ７ １ １ ０ ４ ）
一
、
存 在 的主 要 问题
ｆ １ ） 更换变频器 。 原 给 煤 机 流 量 控 制 采 用 西 门子 Ｂ Ｗ５ ０ ０ 积 算 仪 ，具 有 双
（ １ ） 原给煤机 皮带 电机 驱动变 频器 的灵敏度 较差 ，与西
门子 Ｂ Ｗ５ ０ ０ 积算仪 的强大 功能不 匹配 ，导致积 算仪部 分功 能 无法 使 用 ，现 场部 分 数据 不 能准 确 掌 控 ，影 响 给煤 精
Ｐ ７ Ｏ ０ 选择命令源
Ｐ ７ ０ １ 数字输入１ 功 能
端子控制
正转
３ ４
Ｐ ７ Ｏ ２ 数字输入２ 功能 Ｐ ７ Ｏ ３ 数字输入３ 功能
３ ９
直流制动 故障复位
５
６ ７
Ｐ ７ ０ ４ 数字输入４ 功能
Ｐ ７ ３ ｌ 数字输 出１ 功能 Ｐ ７ ３ ２ 数字输 出２ 功能
３ ． 空 压站 的集 中监 控
新钢2×2500m3高炉喷煤自动化系统构成及改进
关磨机入口负 压调节阀 ｈ
开废气放散 阀
３ 喷 煤 与 制 粉 程序 控 制框 图
新钢 ２ ×２ ５ ０ ０ ｍａ 高 炉 喷煤 工 程有 ２ 套 制粉 系 统 ，Ａ、
茭 菩 勰Ｈ
三 堕 堑 二： 堡 二 叁 茎 二 ｝ ＝ ， ＝ ＝
皮 带 被 输 送 到分 料 器 ；分 料 器 再 把 原 煤 分 给 ＃１ 、 ＃２煤
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ５ — ２ ７
主站 １ 从站 。系统通过光缆与网卡进行通信 ，一铁厂计算
机 系 统是 一 个二 级 系 统 ，总 主控 室 为 一 级 网络 ，各 车 间工
艺控制室为二级 网络 ，所有 二级计 算机都 挂在一 级 网络 中。制粉 系统主站有 ８ 块 １ ７ ５ ６ － Ｉ Ｂ ３ ２ 开关量输入模块 ，从
Ｐ Ｌ Ｃ技 术
新 钢 ２×２ ５ ０ ０ ｍ３ 高炉 喷煤 自动化 系统 构成 及 改进
邓建强 ，陶 波 ，刘 学
（ 新余钢 铁 集 团公 司第一 炼铁 厂 ，江 西 新 余 ３ ３ ８ ０ ０ ０ ）
［ 摘要］ 介绍新钢 ２ Ｘ２ ５ ０ ０ ｍ。 高炉喷煤工程喷煤制粉过 程 自动 化 系统 的结构 、控制 流程 、过程检 测与控制 ，分析运 行 中存在的 问题并提 出改进 方法。
作者简介 ： 邓 建强（ １ ９ ６ ６ 一 ） ， 高级 工程 师， 从事 电气 自动化技 术工作。
５ ０ 『 Ｗ Ｗ Ｗ ． ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｅ ｔ ． ｎ ｅ ｔ ｆ 电 工技术
Ｐ ＬＣ技 术
站有 ４ 块 １ ７ ５ ６ 一 Ｉ Ｂ ３ ２开 关 量 输 入 模 块 、４块 １ ７ ５ ６ 一 Ｏ Ｂ ３ ２开 关 量 输 出模 块 、１ 块模 拟量输入模块 、１ 块 模 拟 量 输 出 模 块 ；喷 吹 系统 有 ２ 块模拟量输入模块 、１ 块 模 拟 量输 出 模 块 、１ 块 开关 量 输 入 模 块 、１块 开 关 量 输 出 模 块 ，控 制 喷 煤分配器的 Ｐ Ｌ Ｃ Ｉ ／ Ｏ卡 件 用基 于 以太 网 的远程 １ ／ Ｏ技 术 把 从 站 与 主站 连 在 一起 ； 喷 吹从 站 在 ＃９ 、 ＃１ ０ 炉 前 的 电 磁
高炉喷吹煤粉系统
高炉喷吹煤粉系统简介高炉喷吹煤粉系统是高炉冶炼中的重要组成部分，用于提供燃料和热能，以维持高炉的正常运行。
该系统通过将煤粉喷入高炉燃烧室，使其与空气混合燃烧，产生高温燃烧气体，供给高炉内的冶炼反应，实现铁矿石还原和液态铁的产生。
煤粉输送系统高炉喷吹煤粉系统的核心是煤粉输送系统。
煤粉输送系统主要包括煤粉仓、煤粉磨煤机、煤粉输送管道和煤粉喷吹装置。
煤粉仓煤粉仓是储存煤粉的设备，通常位于高炉附近，与煤粉磨煤机直接相连。
煤粉仓由钢板制成，具有一定的密封性能，以防止煤粉受潮和挥发。
煤粉磨煤机煤粉磨煤机是将颗粒状的煤炭磨碎成细小的煤粉的设备。
煤粉磨煤机通常采用滚筒式研磨方式，通过磨辊的旋转摩擦，将煤炭颗粒研磨成所需的细小颗粒。
煤粉输送管道煤粉输送管道用于将煤粉从煤粉仓输送至高炉喷吹装置。
煤粉输送管道通常采用高压输送方式，通过气动输送或螺旋输送的方式，使煤粉快速、稳定地输送到高炉喷吹装置。
煤粉喷吹装置煤粉喷吹装置是将煤粉喷入高炉燃烧室的设备，用于实现煤粉与空气的混合燃烧。
煤粉喷吹装置通过喷嘴将煤粉均匀地喷入高炉燃烧室，与空气混合后进行燃烧反应。
煤粉燃烧反应煤粉喷吹煤粉系统的核心是煤粉的燃烧反应。
煤粉燃烧反应是高炉内重要的冶炼过程，主要包括煤粉燃烧、铁矿石还原和液态铁的生成。
煤粉在高炉燃烧室中与空气混合后，发生燃烧反应产生高温燃烧气体。
煤粉的燃烧产生大量的热能，使高炉内的温度升高，促进铁矿石还原反应的进行。
铁矿石在高温燃烧气体中发生还原反应，生成液态铁，并逐渐下沉到高炉底部。
煤粉燃烧反应的控制对高炉的冶炼效果有着重要的影响。
合理调节煤粉喷吹量和喷吹速度，能够保持高炉内的稳定温度，提高冶炼效率。
煤粉喷吹系统的优势高炉喷吹煤粉系统相比其他燃料方式具有一定的优势：1.节约能源：煤粉喷吹系统可以将煤粉完全燃烧，充分利用煤粉的能源，减少能源的浪费。
2.环保节能：煤粉喷吹系统燃烧产生的废气中含有少量的二氧化硫和颗粒物等污染物，但相对于其他燃料方式，排放量较低，更加环保。
高炉喷煤自动化PLC解决方案
２ 系统 设计
２ ． １ 系统 设计 原则 １ ）系统 硬件 设 备 和软 件满 足 高炉 喷煤 的 各种 工 艺控 制要 求 的前 提下 尽 量简单 实 用 ， 方便 维 护。 ２ ）控制 系统 电仪 一 体化 ， 控 制系统 与 操作 站采 用 统一 网络 ， 操 作 监视 集 中化 ， 主要 设 备均 采用 Ｈ ＭＩ 操作。 ３ ） 组 态 软件 具 有运 行稳 定 ， 便 于维 护 和扩 展 ， 易 于学 习 和 使用。 ２ ＿ ２ 系统硬 件及 网络 配 置 １ ） 控 制 系统 硬件 。根据 系 统情 况 ， 我们 采 用 了两 套西 门 子 ｓ ７ — ３ ０ ０系列 Ｐ Ｌ Ｃ系统 ， 分别 对制 粉 和喷 吹进 行 控 制 ， 制粉 和 喷 吹可 以单 独 运行 、互 不影 响 ，Ｈ Ｍ Ｉ 采用 了 四台研 华 一 １ 控机 ， 设 备 配 置 既 能够 满 足制 粉 和 喷 吹 两流 程 可单 独 停 机 检 修 ， 实 现 电 仪一体化操作 ， 义 能 够 完 全 满 足 Ｔ艺控 制要 求 ， 性 价 比 良好 ， 操 作 界面 完全汉 化 ， 界 面友 好 。 ２）网络 系统方 案 。 制煤 系统 、喷煤 系统 主 基架 与扩 展 基架 之间用 Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ网络 ， 上位 机 与 Ｐ Ｌ Ｃ之 间用 以 太 网 ， 控制 系 统 采 用两 套 西 门子 ｓ ７ — ３ ０ ０ 可 编 程 控制 器 ， 制 粉 和 喷 吹各 一 套 ， 控 制 系统 完 成 工 艺过 程 的数 据 采集 和 自动 控 制 ， 执 行 并 联罐 组
上升 ， 各 钢 铁 厂为 了降 低生 产 成 本 ， 必 须 采 取新 的措 施来 增 产
自动 充压 、卸 压 、装 煤 等顺 序 控 制 ， 上 位操 作 站选 择 国 内应用
3200m3高炉喷煤系统技术特点
Ｅ ｔ 最高煤比达 １０ ｇ 以 ， ５ ／ 上 高炉焦比 ｋｔ 下降到 ３２ ｇ ， ４ ／ ｋｔ 高 炉各项 技术 经济 指标 达 到较大 的改 善 ，取得 了 良
好 的经 济效果 ， 见表 ２ 。
表 ２ １号 ３２ ０ｍ。 ０ 高炉的技术经济指标
时间 ，ｔ － 入 （０ 利用系 ・ 炉焦比 煤比， 风温／ 富氧率 煤气利用 ２０ （・ 数 ８ ｍ３ ℃ 生铁 年） ｄ１ ／ ｇ－ ｋ・ ） － （ ・ ）（ｇ－ Ｉ ｋｔ ｔ ／ ／ ｗＳ ％ ％ ％ （） ｉ ／
分 配器上 出料 浓相输 送工 艺［ 。 ｌ号 高炉 喷 吹 系统 于 ２ ０ ０８年 ５月 ５日开始 向
按照炼铁工艺的发展方向 ， 有计划的进行现代化技 术改造 ， 以提高新 区的总体竞争力 ， ２０ 年先后 在 ０８ 建设 了两座 ３２０ｍ 高炉 ，其中 ， 号高炉于 ２０ ０ ３ １ ０８ 年 ４ １ 竣工投产。 月 ８日 该高炉设有 ３ 个风 口， 个 ２ ４ 铁 口， 无渣 口。设计年平均利用 系数 ２ ， ． 人炉焦 比 ３ ３０ｋ／ 热风温度 １ ０ ， １ ｇ ， ｔ ０ｏ 喷煤 比２ ０ｋ／¨ ２ Ｃ ０ ｇｃ 。 ｔ
２ ０ ０ ０ｍ３ 、 压 １ ． ｋ ａ 电机 型 号 Ｙ Ｋ ０ — 、 ０ ０ ／ 风 ｈ ４８ Ｐ 、 Ｋ ５ ０ ４
功率 １ ５ ０ Ｗ、采用变频调速 ， ２ ｋ 可实现风量任意调
节 ， 利 系统运 行和节 能 。 有
（） ５ 振动筛。振动筛是清除袋式收粉器收集下 来的煤粉 中杂物的设备 。１ 套制粉系统 ２台，型号
／ ％
／ 碳 ／ ／ 性指数 ， ／ｍ 目／ ％ ％分 ％ 食 ℃ ｍ ％ ９ Ｏ ３ ５ ． ． ８ ５ ４ ４０ ０ ４ ２５ ＞ ０ ８ ６０
高炉喷煤自动控制系统设计
豳
收 粉器 （ 煤粉 筛） 等； 供 气环 节 由高低 压空 气 系统 组成 ， 主要 是为 了维 持 系统 的正 常运行 和稳 定工 作［ ５ ］ 。整 个 高炉 喷煤 系统 工艺 流程 如 图 Ｉ 所示。 ２ 自控 系统 的设 计
高炉 喷煤 缩小 了 炉 内 的呆 滞 区 ， 降低 了理 论 上 的 喷 吹风 口的燃烧 温 度 ， 扩 展风 口前 的 回旋 区 ， 这 样能提 高风 温和 改善 炉 内的 理 化环 境 ， 为高 炉 的稳 定 运 行 提 供 可靠 的 环境 ［ ２ ］ ， 因此 高 炉 喷煤 是 目前 关 于 高 炉 冶炼 系统 优化 的核 心 。 喷煤 量是 高炉 喷煤 的影 响 因素 ， 高 炉 喷 煤 的稳 定 性 是其 喷 煤技术 水平 评 判的重 要影 响 因素 。高 炉喷煤 的喷煤装 备 、 喷煤 工 艺 、 自动控 制 系统 和喷煤 系统 的测 控 手段 是影 响 喷 煤 量 的 重 要 因素 ］ 。因 此 ， 分 析 喷煤
２ ． ２ 喷 煤 系统硬件 结构
位机停 止／ 复位
～ ＼ — — 一 一
关键 词 ： 高 炉 喷煤 ；Ｐ Ｌ Ｃ；Ｗ ｉ ｎ Ｃ Ｃ
中 图分 类 号 ：ＴＰ ２ ７ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
高炉 喷煤 就是 将煤 磨成 细小 的无 烟煤 粉或 者烟煤
粉， 然 后将 其 或者两 者 的混 合 物从 高炉 风 口用 风 机 吹
进炉 内 ， 为 炉 内物质 提供 热量 和还 原剂 【 １ ］ 。
作 者 简 介 ：梅 小 龙 （ １ ９ ８ ８ 一 ） ，男 ，安 徽铜 陵 人 ， 在 读 硕 士 研究 生 ，从 事 振 动 与 噪 声控 制 方 面 的学 习 研 究 。
某工程高炉喷吹自动控制系统
对 该罐 内喷 流化 气 ， 粉经 流化 后 ， 次打 煤 依 开 补气 阀 、喷吹 阀和 出煤 阀，由压 缩空 气经
过 输 粉 管 道将 煤 粉 送 入 高炉 。在 喷 吹过 程 中， 根据 罐压 变化 打开 补压 阀和 补压 调节 要
受粉 ；当达到 罐重 设定 值后 ，关 闭上 、下料 钟 阀， 打开充 压 阀 ， 该喷 吹罐进 行充压 ； 并 对
吹” 三个 按钮 ，通 过不 同的料 重信 号 ，来 实 现 两 个喷 吹罐 的 自动喷 吹及倒 罐 。 操作 界面
如 图 ４所示 。
＇
—
图４
具体 控制 过程 如下 ： １ 低料 位”（ ． 当“ 当前罐 重低 ｒ ． ）和 １ｔ ０
信 号 ，只有 当该 阀 门满 足 开启 条什 时，点 ｈ 单个 阀 门的操作 画面 的“ ，阀 门才 能 开。 开”
“ 罐压低 ”（ 当前 罐压低 于 ３０Ｐ ） 态亮 起 ．ｋ ａ 状 时 ，此 时“ 装粉” 态标 签亮起 ，表示 此 时备 状 用罐 满足装 粉 工序 ， 当工 作罐 的“ 第一料 位 ” （ 重设 定值 的 ５ ％＜ 罐 Ｏ 当前 罐 重＜ 重设 定 罐 值 的 ７ ％ ）亮 起 时 ，表示 此 时备 用罐 可 以 ０ 开始 装粉 。点击“ 装粉 ” 钮 ，跟 装粉 流程 相 按 关 的气动球 阀就会 自动完 成本 道 序 。 ｌ ２当“ 料位 ”（ ． 满 当罐 重达 到设 定值 ）状 态亮起 时 ，此 时“ 充 ” 态亮 起 ，表 示此 时 状 备 用罐 满足 充 压： 序 ， 当］ 作 罐 的“ 二料 １ 第 位 ”（ ．ｔ 当前 罐重＜ １ ＜ ０ 罐重 设定 值 的 ５ ％ ） ０ 亮起时， 表示 此 时备用 罐可 以开 始充 压 。点 “ 充 ” 按钮 ， 充 流 程相 关 的气动 球 阀 跟 就 会 自动完 成本 道 。 Ｌ序 ３当“ ． 满料 位”（ 当罐重 达到 设定 值 ）状 态 亮起 时 ， 备用 罐压力 达 到设 定值 ，此 时 且 “ 吹” 态亮 起 ， 示此 时备 用罐 满足 喷 吹 喷 状 表 工 序 ， ［ 罐 的“ 料位”（ 当 作 低 罐重 低于 １ ｔ ．） ０ 亮 起 时，表示此 时备用罐 可 以开始 喷 吹 。点 击“ 吹” 喷 按钮 ， 喷 吹流 程相 关 的气动 球 阀 跟 就 会 自动 完成 本道 ＿序 。 Ｊ ： 为 了保 证 喷 吹系 统 的 安 全 和在 低 喷 煤 量 的情况 下系 统可 以正 常‘ 作 ， 面上还 设 』 画 二 置 了“ 动” 解 锁” 手 和“ 按钮 。当“ 动” 钮和 手 按 “ 解锁／ 锁” 钮 同时显 示 绿 时 ，表 示 此 时 连 按 各个 阀 门是解 锁状 态 ， 作Ｔ 可 以根 据操 作 操 流程 ， Ｊ － 人 Ｊ￣ Ｊ 断此 时应 该 开启或 关 闭相应 阀 门 ； 当“ 动” 钮绿 色 ，但 是“ 锁／ 锁” 手 按 解 连 按钮 显示 连锁 时 ， 示此 时 阀门加入 了连 锁 表
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高炉喷煤自动化系统
采用西门子S7-400PLC介绍了高炉喷煤自动化系统的的硬件配置，软件编程，以及调试。
标签：PLC自动控制；西门子PLC；高炉喷煤
一、高炉喷煤工艺及作用
现代高炉冶炼需用焦炭，它在高炉中的作用是提供冶炼过程需要的热量；还原铁矿石需要的还原剂；以及维持高炉料柱透气性的骨架。
高炉喷煤是从高炉风口向炉内直接喷吹磨细了的无烟煤粉或烟煤粉或这两者的混合煤粉，以替代焦炭起提供热量和还原剂的作用。
以价格低廉的煤粉部分替代冶金焦炭，不仅可以降低生产成本，且减少焦炭的需求量，可降低炼焦生产对环境的污染。
其工艺流程图如下：
二、控制系统硬件配置
本套自动化系统采用一套，两台上位机完成对整个系统的监控及数据采集等。
自动控制系统采用S7-400 系列PLC硬件组成基础自动化系统。
采用Intouch10.0监控软件，编程软件采用STEP7V5.4，系统平台为Windows XP，组成计算机操作系统，实现人机通讯。
控制器与上位机之间采用环形工业以太网进行通讯。
主机控制单元接受由I/O接口收集的信号进行开关量和模拟量的处理后，将信号经I/O接口实现对设备的控制，与监控站及上位机通讯。
系统中所用PLC模块型号如下：电源模块6ES7 407-0KA02-0AA0；CPU 6ES7416-2XN05-0AB0；以太网通讯模块6GK7 443-1EX20-0XE0；总线接口模块6ES7 153-1AA03-0XB0；数字量输入模块6ES7 321-1BH02-0AA0；数字量输出模块6ES7 322-1BH01-0AA0；模拟量输入模块6ES7 331-7KF02-0AB0；模拟量输出模块6ES7 332-5HD01-0AB0。
系统配置图如下：
三、控制系统组成
这里是以某厂已投用喷煤项目对控制系统做相关介绍。
该系统根据工艺可分成以下几个分系统。
（一）制粉系统
制粉系统主要工艺流程如下：原煤从定量给煤机通过皮带进入原煤仓，经阀门进入给煤机皮带，通过皮带进入磨煤机，在磨煤机内经不断碾压成粉状。
原煤在磨制的同时，被吸入磨机的干燥气体干燥。
通过分离器进行粒度分级，合格的通过分离器，不合格的粗粉返回磨机重磨，合格的煤粉被主排风机吸入布袋收
尘器进行收集，最后成品煤粉下到煤粉仓。
主要控制设备有定量给煤机，磨煤机，排粉风机，卸灰阀，煤粉筛，原料皮带机等，设备控制和仪表信号通过PLC采集并集中控制。
定量给煤机为变频控制，设定每小时给煤量后，程序自动调节机器运行频率。
磨煤机是高压设备，启动前需先启动润滑系统，当润滑油压力大于0.16MPa且温度小于25℃是才允许启动磨煤机，以确保设备安全。
该系统中有5条原料皮带机，正常工作时采用自动流程启动，不需要每条单独手动控制，点击监控画面上的按钮，流程中的皮带同时启动预警，10秒后启动最下游皮带，然后依次向上游启动，生产过程中如果下游皮带停机，上游皮带也连锁停机，以防止堵料。
（二）喷吹系统
喷吹系统主要工艺流程如下：该系统有两个喷吹罐向高炉喷煤。
煤粉仓的煤粉根据需要加入喷吹罐，用压缩空气将煤粉沿喷吹管道和分配器输通过高炉风口送进高炉。
当一个罐喷吹时，另一个泄压、装粉、冲压、开始喷吹过程。
罐底装有流化器，帮助煤粉更均匀稳定的喷出。
主要控制设备有喷吹电磁阀和喷吹流量调节阀。
设备控制和仪表信号通过PLC采集并集中控制。
补压阀有手动和自动2种工作方式。
在自动方式下可以分别设置对应的喷吹罐的压力。
压力到达设定压力时自动关闭。
压力小于设定压力-10KPa时自动打开。
出煤阀与压缩空气流量连锁，流量小于每小时2000立方米时，阀门自动关闭且不能打开。
喷煤生产过程中有个重要的的参数是喷吹率的。
喷吹率就是每小时喷出的煤粉量，如何穩定，均匀，准确的调节煤粉喷吹量，是维持炉温稳定，保证炉况顺行，使高炉达到最佳冶炼状态的重要因素。
通常喷吹率可通过质量流量计来检测，但该喷煤系统中没有该设备，使用PLC通过喷吹罐重量的变化来计算得到。
当出煤阀打开时，记录当前喷吹罐重量为t0，然后每秒记录该数据一次，一次为t1，t2，t3.......tn。
当喷吹一分钟后，用此时的罐重t60减初始罐重t0，即可得到一分钟喷煤量，（t60-t0）x60=每小时喷吹量（喷吹率）。
程序中可通过以下功能块实现该功能。
该功能块能不断采集某个数据，并保存。
设定采集周期后，功能块采集数据并存放在其背景数据块中，当数据数量超出数据块时，自动清除最早的数据并将其它数据依次后移。
计算出喷吹率即可通过流量调节阀对压缩空气流量进行PID 调节，从而达到自动喷吹的目的。
（三）烟气系统
烟气系统的主要设备是电磁阀和调节阀，助燃风机，引风机等。
烟气炉的燃料室高炉和焦炉混合煤气。
为确保生产安全，高炉及焦炉煤气切断阀只有在压力压力大于2KPa时阀门才能打开。
四、结束语
本文讨论了基于西门子S7-400系列PLC的高炉喷煤的控制系统，本控制系统已经在某厂生产得到了实际应用，满足了现场的生产工艺要求。
操作画面简单方便，具有工艺参数显示，设备安全连锁及自动控制，设备状态监控，历史趋势记录等功能。
实现了喷煤生产的自动化。
操作方式灵活，简单。
在该系统中，PLC 充分发挥了其配置灵活、控制可靠、编程方便和可现场调试等优点，对整个系统的稳定生产起到了很大的作用。
参考文献：
[1] 周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].冶金工业出版社.2003.
[2] 廖常初.PLC编程及应用[M].机械工业出版社.2002.。