煤粉直接喷吹控制系统在攀钢钒高炉中的应用

煤粉直接喷吹控制系统在攀钢钒高炉中的应用

王文刚1唐炜1唐翔2（1.攀钢钒炼铁厂，四川，攀枝花，617023；2.上海金融学院外语系，上海市，201207）

【摘要】本文对攀钢钒炼铁厂喷煤直喷系统工艺作出了详细分析，阐述了该系统硬件结构、软件实现方式、参数的整定等自控策略，为喷煤速率稳定，提高喷煤量奠定了基础。

【关键词】直接喷吹梯形图控制

1.前言

钢铁企业为了立足市场，竞相对高炉工艺进行合理性改造，以期达到铁水质量的提高，钢材成本的降低。高炉煤粉直接喷吹工艺正是各钢铁企业寻求改善高炉工况的重要工艺之一，它能较大程度降低高炉焦比.提高高炉的利用系数。攀钢钒炼铁厂自80年代以来一直进行着向冶炼钒钛磁铁矿的高炉喷吹煤粉的实验，经过不断改进和完善现在已获得成功,并在五座高炉均得到利用,实现了高炉大规模喷煤，很大程度上减少了焦碳的用量，提高了铁水质量，经济效益巨大。

2.煤粉直接喷吹系统工艺

根据高炉工况，把贮存于粉仓来自磨机磨制的煤粉转存于喷吹罐，再对喷吹罐加压，通过喷吹管道将喷吹罐里的煤粉送往高炉。

整个喷吹工艺包括四个部分：贮运.制粉.输粉.直喷。贮运是指将贮存于煤场的原煤用抓斗抓放在皮带上，经几级皮带的运输和除尘，转贮于原煤斗内；制粉是指将原煤斗内的原煤装入磨机，原煤在磨机内被加温.烘干.研磨成煤粉，排粉风机再将煤粉抽出，经过布袋除尘器收尘后存放于粉仓；输粉是指将存于粉仓内的一部分煤粉转存于仓式泵内，根据#3、#4、＃５高炉需要，将仓式泵内的煤粉加压送往相应高炉喷吹塔；直喷是指将存放于粉仓的煤粉转存于喷吹罐，将罐内煤粉加压，通过喷吹管道送往#1、#2高炉。

本文仅对直接喷吹自动控制系统进行介绍，因#1,#2高炉直喷工艺一样，本文仅考虑#2高炉，又#2高炉两个喷吹公用一根喷吹管道，即两个喷吹罐仅能有一个罐喷吹，一个罐喷吹结束以前，另一喷吹罐欲喷吹则必须处于等待喷吹状态（等待喷吹状态是指喷吹罐粉重必须达到设定值或粉满，且喷吹罐压力必须达到设定值）。故本文主要对A罐自控系统进行介绍。

图2 直接喷吹计算机工艺画面

3.自动控制策略

3.1硬件结构

直接喷吹控制系统采用的控制器为浙大中控公司生产的ECS—100控制器。整个控制系统由监控站．通讯接口．回路处理器．逻辑控制器．模拟量输入输出模块．开关量输入输出模块及外部设备等几部分组成。监控站完成数据的时实监控．报表打印．数据处理与控制器互联等功能；回路处理器完成模拟量的采集处理．PID调节．模拟量的输出等功能；逻辑控制器完成开关量的输入输出．逻辑处理。监控站与控制器是以太网连接方式互联的，每台监控站配有一块以太网卡，回路处理器上有一个具有以太网功能的接口，监控站之间．监控站与控制器之间通过同轴电缆互联。

3.2 直喷功能的软件实现

直喷自动控制系统所用软件：组态软件．LADDER（梯形图）。通过LADDER对数据进行采集．处理，继而经逻辑连接控制相关设备动作。直喷控制系统除完成PLC所能完成的逻辑控制功能外，还需完成仪表系统所要完成的压力．流量．温度等现场量的采集处理,PID调节．４-２０mA信号输出等控制功能。模拟量．开关量的输入输出处理程序通过梯形图进行编辑。

3.3喷吹实现的自控环节

包括三个环节：（Ａ喷吹罐）装粉过程——充压过程——煤粉喷吹过程。

3.3.1 装粉过程：

当Ａ罐粉空或粉重少于设定值，进行如下控制：关下煤阀、充压阀、流化阀→开放散阀→开进料阀→

开＃４粉仓Ａ排料阀。

当Ａ罐粉重达到设定值，停止装粉，进行如下控制：关＃４粉仓Ａ排料阀→关进料阀

3.3.2 充压过程：

Ａ罐装粉后，罐压必须达到设定值。当罐压小于设定值时，关放散阀，开充压阀．流化阀；当罐压接近设定值时，因罐内所需压力较小，开流化阀即可达到压力补正。但充压时必须罐压不能超过高限（800kPa），否则，可能损坏防爆阀，造成煤粉外喷。

3.3.3 喷吹过程：

高炉需煤时，若高炉分配器前压力>高炉热风压力，喷吹气压＞罐压，则进行如下控制，实现喷吹。

开排粉阀、进气阀、下煤阀→关吹堵阀→开输粉总阀喷吹时，罐压不能小于高炉热风压力0.05MPa，否则风口即回出现炉内热风．渣倒罐；喷吹气压不能小于罐压，否则煤粉浓度增大，造成罐堵．喷吹率降低，严重影响高炉生产。当喷煤量＝高炉需要值，进行相关控制，停止喷煤。

3.4重要参数的整定

参照工艺，罐压．喷吹气压的大小和喷吹率变化量的稳定性是煤粉能否直接喷吹到高炉的重要因素。

3.4.1 为保证煤粉喷吹的实现，必须Ｐ罐－Ｐ热＞0.05MPa，Ｐ喷＞Ｐ罐，500KPa=

图3 程序流程图

3.4.2 喷吹率是指喷吹罐中的煤粉单位时间内的下降量，其变化稳定与否直接影响高炉炉况。高炉一但喷煤，高炉在上料过程中就要适当减焦，若喷吹率不稳定，极可能使炉内的氧化还原反应不能完全进行，造成铁水含硫量増加等不良后果。而罐压．喷吹气压的大小直接影响到喷吹率变化的恒定性，罐压越高，喷吹率越大，其变化越快，喷吹气压对喷吹率的变化也有着罐压类似的影响，只不过喷吹气压影响较小。高炉冶炼中，喷吹率变化的稳定性直接影响铁水质量高低，对罐压．喷吹气压的合理控制，使它们在高炉炉况允许的范围内波动，进而控制混合气压在允许范围内，从而达到对喷吹率变化稳定性的控制。本控制系统喷吹率稳定性调节是通过LADDER图的一个串级调节回路来实现的，喷吹率设定值作为主调节回路的ＲＳＰ，喷吹率变化量的测定值作为主调节回路的ＰＶ值，主调节回路的输出作为副调节回路的RSP，罐压作为副调节回路的ＰＶ值，副调节回路的输出与能生成４——２０mA DC信号的输出块连接，从而控制外围执行机构。

程序流程图如图3示。

4.结束语

目前，攀钢五座高炉均实行了煤粉喷吹,其中1、2高炉是直接喷吹，运行良好，改善了高炉炉况，降低了焦比，提高了铁水质量，降低了钢材成本，产生了可观的经济效益和社会效益，增强了攀钢钢材的市场竞争力。