1 概述
上世纪60年代初，我国高炉喷煤试验获得成功后，高炉喷煤技术在我国逐渐推广应用。进入90年代，特别是经过“八五”“氧煤强化炼铁”项目攻关后，我国高炉喷煤技术发展跃上了一个新的台阶，已经赶上了世界先进水平，吨铁喷煤量和覆盖率大幅度增加。2002年全国54家重点（原重点和地方骨干）联合钢铁企业吨铁喷煤量已达到125kg/t，企业喷煤覆盖率达到85%以上。高炉喷吹煤粉及提高喷煤量已经成为现代高炉炼铁技术的发展方向，同时也是降低生产成本最直接和最有效的手段之一。当前我国炼铁生产规模正在迅速扩大,生产效率也在不断提高，对焦炭的需求量日益增加，导致冶金焦价格高，资源紧缺，高炉大量喷煤是解决这一矛盾的最佳措施。
贵公司现有两座高炉450立方米的高炉。年产生铁约126万吨。如两座高炉采用全焦冶炼，每年需要焦炭约70万吨。高炉生产成本较高，采用高炉喷煤技术，不但在很大程度上可以缓解焦炭的供需矛盾，减轻焦炭质量波动对高炉操作的影响，而且也会进一步降低炼铁生产成本，同时也为高炉操作增加了下部调节手段，有利于改善高炉生产的技术经济指标。
鉴于上述情况，以及着眼于贵公司长期的发展战略目标，拟建设高炉喷煤工程，工程建设指标为喷煤工艺及设备能力正常XX kg／t，最大达到XXX kg／t喷煤比能力，喷吹煤种为无烟煤浓相输送设计。置换比按X计算，可以代替约X万吨焦炭。
2．喷煤设计工艺要求
2.1 喷煤量
根据贵公司对喷煤工程的要求，和参照国内外喷煤技术的发展…。
2.2 设计条件
喷吹用煤…。
2.3工艺流程
设计采用…方案，以节省投资和占地面积。…本喷煤工程包括…高炉。目前高炉喷煤系统有关的工艺参数如表1所示。
表1 喷吹系统有关的基本参数
2.4 喷吹站
喷吹站采用并罐浓相喷吹工艺。
喷吹站的操作全部自动联锁，整个系统各设备既可自动也可手动。
2.5 原煤理化指标
2.6 安全措施
（1）喷吹罐设防爆孔及温度监控；
（2）喷吹罐和煤管道采取防静电措施。
（3）采取一系列电气安全联锁措施。
（4）整个制粉、喷吹、输送系统要考虑防爆。
2.7 本喷煤工程施工范围
包括原煤储运系统…等设施。
本工程所需…其馈电电源﹙双回路﹚由甲方新建高压配电室供电。3.设计方案
3.1 煤种煤质
(1)煤种：无烟煤；
(2)煤质：挥发份适中(X%),低灰份(≤X%)，低硫(≤X%)，低水份(≤X％),反应性高，燃烧性好，可磨性好(HGI≥X%)；
(3)原煤粒度： X目占X-X%
(4)原煤最大需要量: 年X 吨(含水X%,煤比X kg/t)
3.2 喷煤工艺设计原则
(1)选用以制粉与喷吹集中布置的直接喷煤流程；…(8)采用计算机集散控
制系统；
(9)按照喷吹烟煤进行安全设计，配备完善的安全监测及保护设施
(10)设计中采用钢研总院研制开发的多项喷煤技术及装置，选择经过生产
检验的先进可靠的喷煤设备。 3.3工艺描述 3.3.1原煤供贮及配煤 (1)工艺流程
图2 配煤工艺流程图
(2)主要设备；
…………………………………………………………………………………… 3.3.2制粉系统 (1) 主要设备 ① 中速磨煤机： 数量： 生产能力： 煤粉粒度： 原煤可磨系数： 原煤水分：
…布袋收粉器过滤布袋的材质要求抗静电材料。…烟气炉﹙含耐火材料﹚数量: 1 台
组成:…
技术参数
高炉煤气……………………………………
②安全检测装置
用于对磨煤机入口，布袋收粉器出口，煤粉仓进行气体监测。
数量：技术性能：………………………………………………………………………………
3.3.3 喷吹系统
(1) 主要设备
①煤粉仓
设置1个煤粉仓…………可供最高煤比连续喷吹5小时。
粉仓下部……………………………………………………
②喷吹罐
喷吹罐……………………煤粉倒罐作业可由计算机自动倒罐或键盘手动遥控操作。
数量：
出料方式：
设计压力：
操作压力：
设计温度：
操作温度：
③煤粉筛
在粉仓…………………………………………
④喷吹管路………………………………………………………………………………
3.3.4给排水系统
喷煤站用水，分设备冷却水、生活水和消防用水。由厂区可满足要求的有关管网供给。
喷煤站生活污水、场地雨水通过竖向排水排入厂区排水井，各设备冷却水出水汇合排入水管。
①水量
②水质
水质技术参数：PH XXX
SS（mg/l） 生活饮用水的水质必须是符合国家《生活饮用水卫生标准》。 ③消防给水系统 根据《建筑设计防火规范》规定:………. 消防用水由厂区消防水系统直接供给。 ④给水系统 本系统用户…………。该部分用水均取自甲方供水管道。 ⑤排水系统 为减少喷煤车间因生产排水及雨水冲刷而造成的粉煤流失，污染环境，喷煤主厂房车间内设有……… 3.3.5 供配电系统 (1) 控制室布置 （2）供电变电所要求两路独立的10KV电源供电。 (3) 防雷及接地 防雷及接地及电气接地建设施工应按国家标准及防城港市防雷达中心 要求。本区域接地网接地电阻要少≤1欧姆，应充分利用基础接地做接地极。电气施工应密切配合土建施工做好基础接地。 (4) 高压配电系统 10KV高压系统……到现场设备的10KV高压电缆规格、型号由乙方设计，甲方根据现场实际长度自购高压电缆。 （5）低压供电 ①低压配电系统设计、施工均由乙方负责。 ②区域内照明由乙方负责。 ③喷煤车间属粉尘爆炸危险场所乙类二级区域,所有电气设施均符合有关规范要求,达到防尘、防爆、户外防雨的要求。 ④喷煤系统低压部分装………等参数待设计计算确定。 ⑤低压配电电压等级…………… ⑹低压配电方式 1.动力负荷:……… ⑺低压配电系统的保护 1.短路保护:采用带瞬时过电流脱扣器的断路器,对配电线路和用电设备进行保护。 2.过负荷保护:采用带长延时过电流脱扣器的断路器和热继电器,分别对有可能过负荷的配电线路和用电设备进行保护。 ⑻电气室和控制室 在喷煤主厂房内设喷煤系统的低配电室和控制室(含计算机操作站和PLC控制站)。 ⑼电气传动 电气传动控制方式 控制系统主要控制方式的:“自动”、“手动”、“现场手动”。 自动方式:控制系统按照操作员预先设定的生产方案,自动完成所有控制监视功能。 手动方式:控制系统按照操作员在操作员上发出的操作指令,逐步完成所有控制及监视功能。 现场手动:在现场操作站上发出操作指令,通过继电器回路完成控制及监视功能。现场方式主要用于设备检修与调试。 传动方式: 高压电机采用直接启动; 大电机电流检测进入PLC系统; 皮带机设拉绳、跑偏开关作为皮带机的安全保护; 其它电控设备均为……电动设备。采用常……系统。 操作方式: 凡纳入PLC系统的电控设备,其操作方式有: “自动”、“手动”、“现场手动”三种。 4、三电自动化控制系统 4.1概述 高炉喷煤自动化控制系统的设计,以先进性与实用性相结合的原则,采用新技术,提高自动化系统的设备水平,增强自动化系统的功能,扩充自动化系统的应用范围。实现铁前系统生产成本、保证产品质量和提高综合效益的目的。 4.2自动化控制系统的基本配置 PLC选择一套……西门子产品……带一台打印机,完成班报、日报、月报及查询打印机功能。……。 4.3自动化系统画面类型 操作员通过下述类型画面,对生产过程进行操作和监视: 菜单画面………报警画面 4.4基础自动化电气控制功能 制粉系统顺序控制 ①磨煤机出口温度调节 ………………………………⑦各气体的压力、流量监视与报警 ⑧喷煤系统数据采集及处理… 5、自动化仪表 5.1概述 本次设计范围包括:……自动化仪表设计原则上采用能体现目前检测控制水平的新技术、新设备,又考虑使控制系统的构成简单实用、性能完善可靠,以充分满足工艺运行操作的各项要求,确保生产产品的质量和技术经济指标,并考虑尽量节约投资。 压力变送器和差压变送器采用………用硬手操器。 本工程自动化控制采用……进行控制与调节。 5.2检测及控制 各系统的过程检沿及控制分述如下: ①干燥剂系统。 该系统主要设有热风炉废气温度、……………………及压力测量。 ②制粉系统 该系统主要设置了………… ③喷吹系统 本系统设置了…设有自动调节系统。 6．土建 本设计依据相关国家规范，本着经济、适用的原则，按照工艺要求进行。设计建筑等级…。 6.1乙方根据甲方提供的地质、气象资料等进行全部土建工程的设计。甲方提供施工区域的坐标点,乙方负责该区域的总图设计。 6.2甲方承建部分管道的支架基础。由甲方自行施工。其管道、支架平台及基础设计由乙方承担。 6.3甲方负责打桩及承台施工,乙方负责基础承台以上的所有土建施工 6.4甲方负责施工区域内旧有建筑拆除及三通一平。 6.5厂房内消防管路及消防设施配置等,乙方根据国家规定进行设计、施工。 6.6排水以喷煤主厂房外1米为分界点,界外的排水管、沟由甲方负责。6.7从热风炉烟气换热器后至喷煤高温引风机进口法兰1米处的烟气管道 (含保温)由乙方设计,甲方施工。 7、动力界面 ……均由乙方负责。 8、安全、环保、消防 安全与环保，是现代工业文明生产必须认真解决的问题，它直接关系到人们的身心健康，必须给予充分的重视。本设计在制粉、喷吹过程中采取以下各项措施。 8.1防爆、防燃 防爆、防燃的关键在于：隔绝空气，制止扬尘，注意温升，杜绝火源。干燥气系统采用…气体，……采用……等措施可大大预防爆炸、燃烧。 8.2全负压制粉 本设计采用…从而解决了烟气、煤粉的逸出，使工作环境大为改善，也减少了安全事故的发生。 8.3爆破孔朝向 易爆设备…并在爆破孔外设安全盖板。 8.4消防 喷煤车间主厂房及其相关设施均设置了消防器材。消防水源统一由甲方负责提供。建议车间外道路旁应设置必要数量的消火栓，加强消防水源保证。 8.5泄压气流导入布袋除尘器 喷吹罐倒罐时，泄压用排气管将会喷出大量的煤粉。本设计将其导入布袋除尘器进口中，避免污染环境。 8.6磨机、布袋收粉器和煤粉仓等均设有紧急充氮灭火装置。 8.7在自动控制设计中包括……系统。 8.8…………………………………………均设有温度监控装置。 9.高炉喷煤工程主要设备(工艺) 高炉喷煤工程主要设备(电气、仪表自动化) 10、其它界限划分 10.1本工程设计范围以设计界内范围为限。界内设施的设计施工由总承包人承担，各种能源介质的接点为承包方进口的第一阀门、界内管线由总承包人承担，界外的管线及其它设施由发包方承担。 10.2界内范围的拆迁、三通一平、初勘、详勘由发包方负责，但详勘位置及要求应由总承包方提供。 10.3地基处理，界外给排水工程、界外消防设施、界外照明设施不在工程总承包范围内。 10.4需保留的地下障碍物（如各种管道、电缆、沟、槽等）的拆迁、改建、加固、报废地下障碍物的清除由发包方承担。 10.5热负荷试生产阶段的设备备品备件和一次注油等不在总承包范围内。 10.6车间周围的道路和绿化不在总承包范围内。 10.7各种地方性规费不在总承包范围内。 11、施工图审查和资料交接 11.1乙方负责对整个喷煤工程的设计负责。合同签订后15天内进行施工图设计审查,并向中钢设计院返回设计资料,乙方排出施工网络图。 11.2施工图经过设计审查后应交甲方一式四份,电子版(总装图及三电部分图纸)1份。 11.3施工图交付目录在设计审查时确认。 11.4工程竣工交付验收时,乙方应交付完整的竣工图1份,外购设备的合格证,使用说明书,图纸资料各1份。 12．未尽事宜双方协商解决。 高炉喷煤 一、喷吹煤粉已成为小高炉炼铁的当务之急 i.当前，钢铁冶金行业遭遇到全球性的原料价格上涨，焦炭、矿石的 价格涨幅惊人，冶炼成本普遍提高，这给小高炉炼铁业带来更大的 困难。因此，降低冶炼成本成了小高炉作业的重要目标。其中，降 低焦化，尤其重要。 b)从50年代起，人们就在努力向高炉内喷吹相对廉价的煤粉，以部分替代 价格相对昂贵的焦炭。经过半个世纪的努力，在喷煤技术方面取得了巨 大的成功，喷煤技术日趋成熟。但是，成功的喷煤作业绝大部分都是在 大高炉完成的，高炉喷煤技术还有待推广和完善。 二、高炉喷吹煤粉降低焦比的原理 i.焦炭在高炉内主要有三大作用：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的因素， 这些年来焦炭价格不断上涨，成为炼铁成本上升的主要原因。从高 炉风口向高炉的内喷吹煤粉，由于具有和焦炭同样的碳素，可以部 分替代焦炭低廉许多，从而可以在很大程度上降低生铁生产成本。 三、喷吹煤粉的技术效果 i.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的热状态； 喷煤后，由于煤比焦炭具有更多的挥发分，从而增加了煤气中氢的 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 低焦比的原因之一。 四、高炉喷煤的特点 高炉喷煤之后，高炉压差并没有显著增加，也就是说，对于高炉透气性的影响不如大高炉那样明显。高炉由于整体能耗水平较高，喷煤后 效果比较明显，置换比好于大高炉，接近1.0。高炉采用球式热风炉，风 温相对较高，有利于喷煤。此外，小高炉喷煤的实践表明：喷煤后高炉 炉况进一步稳定，炉缸工作状态改善，普遍顺行。 五、重要意义 i.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，其意义具体表现为： b)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； c)喷煤是调剂炉况热制度的有效手段； d)喷煤可改善高炉炉缸工作状态，使高炉稳定顺行； e)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 所必需的动力，需要补偿，这就为高炉使用高风温和富氧鼓风创造了 条件； f)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； g)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； h)喷煤粉代替焦炭，减少焦炉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。 六、工艺组成 高炉喷煤工艺系统主要由原煤贮运、煤粉制备、煤粉输送、煤粉喷吹、干燥气体制备和供气动力系统组成。 七、工艺模式 从煤粉制备和喷吹设施的配置上来分，高炉喷煤工艺有两种模式，即间接喷吹模式和直接喷吹模式。制粉系统和喷吹系统结合在一起直接向高炉喷吹的工艺叫直接喷吹工艺；制粉系统和喷吹系统分开，通过罐车或气动输送管道将煤粉从制粉车间送到靠近高炉的喷吹站，再向高炉喷吹煤粉的工艺 高炉喷煤基本知识 一、喷吹煤粉对高炉的影响： 1、炉缸煤气量增加，鼓风动能增加，燃烧带扩大。煤粉含碳氢化合 物高，在风口前气化后产生大量H2，使炉缸煤气量增加，煤气中的H/C比值越高，增加的幅度越大，无疑也将增大燃烧带； H2的粘度和密度均小，穿透能力大于CO，部分煤粉在风管和风口内就开始脱气分解和燃烧，所形成的高温混合气流其流速和动能远大于全焦冶炼时的风速和动能，故喷吹煤粉后，风口面积应适当扩大，以保持适宜的煤气流分布。 2、理论燃烧温度下降，而炉缸中心温度均匀并略有上升。理论燃烧 温度下降的原因：①喷入煤粉量冷态进入燃烧带；②煤粉中碳氢化合物在高温作用下先分解再燃烧，分解反应吸收热量；③燃烧生成的煤气量增加。 炉缸中心温度上升的原因：①煤气及动能增加炉缸径向温度梯度缩小；②上部还原得到改善，热支出减少；③高炉热交换改善。 3、料柱阻损增加，压差升高。①喷吹后煤气量增加流速加快；②料 柱中的矿/焦比值越大。 4、间接还原发展。①煤气中还原成份（CO+H2）浓度增加；②H2 的数量和浓度显著提高，炉内温度场变化。 二、喷吹燃料“热补偿” 喷吹燃料以常温态进入高炉要消耗部分热量需进行热补偿，经验 表明：喷煤量增加，50kg/t ·Fe 需补偿风温均80℃。 三、 热滞后： 煤粉在炉缸分解吸热增加，初期使炉缸温度降低直到新增加喷吹量带来的煤气量和还原气体浓度（尤其是H 2量）的改变而改善了矿石的加热和还原下到炉缸后，开始提高炉缸温度比过程所经历的时间为“热滞后”时间，即炉料从H 2代替C 参加还原的区域（炉身温度1100～1200℃处）下降到炉缸所经过的时间，一般滞后时间在2—4h 。 估算热滞后时间 ·V 13 V 2—每批料的体积m 3 N —下料批数 批/h 四、 煤粉喷入高炉后的去向： 风口前燃烧 煤粉 未燃煤粉 随煤气逸出炉外 五、 置换比煤粉的置换比常为0.7—0.9，一般取0.8。 六、 喷煤高炉操作 1、 应固定风温调剂煤量，用调节喷吹量来保持料速的基本稳定。 2、 喷煤纠正炉温波动的效能，随喷煤量的增加而减弱。 浅谈钢铁厂高炉喷煤及仪表分析研究 浅谈钢铁厂高炉喷煤及仪表分析研究 摘要：分析了高炉喷煤技术的现状及提高煤比的技术措施，同时对生产过程中所使用的安全仪器作了仔细分析。（，章针对仪表在操作装置中的应用进行了分析，）建议取消。 关键词：高炉喷煤仪表现状前景 前言 本文通过作者多年来从事高炉喷煤和仪表检测理论和实践的研究，对高炉的炉内状况和仪表操作状况进行分析，并在分析喷煤技术的同时，对这项技术的未来作一展望。 1、高炉内煤粉的行为 1.1回旋区内的燃烧 一般认为尽可能使煤粉在回旋区内充分燃烧是大量喷吹煤粉的有效方法。笔者在研究中发现，高挥发分、低流动性的煤粉燃烧性极佳；而随着煤粉喷吹量的增加，燃烧率下降。回旋区内煤粉的燃烧性取决于鼓风温度。鼓风温度高，燃烧率也高。鼓风温度低时通过加入水蒸气可将燃烧性提高到和高风温时同样的程度。另外，往煤粉中添加CaCO3或2%～10%的褐煤也可提高煤粉的燃烧性。 1.2适宜的喷吹位置 高炉喷吹煤粉初期，一般认为喷枪前端位于直吹管内较合适。理由是和喷枪在风口前端比较，煤粉与热风接触时间长容易迅速燃烧。但是，大量喷吹煤粉时，喷枪前端位于直吹管内会在风口前端上部生成附着物，为了防止这一点，如果将喷吹位置靠近风口前端，可以降低随喷吹量的增大而增加的送风压力和直吹管内的微压震动。而且，将喷吹位置靠近风口前端时，因直吹管内煤粉的燃烧量下降，使炉壁侧焦炭消耗量和下降速度增大，炉壁热负荷降低。 1.3煤粉粒度粗化的界限 为了使煤粉在炉内完全燃烧，并减少气流输送管路磨损，一直将其粉碎成数10μm，但是在10 ms以内，数毫米粒度的煤粉也能被加 热燃烧。实际应用这种方法的国外高炉，喷吹最大粒度2 mm的煤粉喷吹量最高达到117?/t铁，并保持稳定操作。如果校正风口前端温度，这时的焦炭置换比大致为1。 1.4未燃烧煤粉的反应性 喷入风口的煤粉迅速被加热燃烧，特别是高挥发分的煤，因为煤粉的流态化和挥发分的挥发，形成多气化球状半焦。高炉生产离不开焦炭。由于焦炭短缺，加之价格昂贵，因而是钢铁工业中急待解决的问题。喷吹燃料，尤其是喷吹煤粉代替部分焦炭，就成了高炉冶炼继续生存并与其他炼铁方法竞争的重要技术，高炉喷煤愈多，取代的焦炭越多，经济效益越高，就越能维持长久的高炉生产。从2002年国内重点钢铁企业炼铁技术指标来看，国内大部分高炉喷煤量均在130kg/t铁左右，而国际先进水平的高炉喷煤比可达到200kg/t铁以上。因此，如何经济有效地达到200kg/t铁的煤比，是一个急待解决的问题。 2、仪表系统分析 仪表系统英文缩写是SIS，安全仪表系统主要就是由传感器、逻辑控制器和执行的机构所组成的，能够行使这一项或是多项安全仪表功能的仪表系统。在冶金企业生产中安全的保护系统主要就是能够分为三类，机械、仪表还有就是电气类。在最近几年安全的仪表是比较得到广泛应用的。冶金企业生产对于安全的要求也是越来越高，目前所操作的新项目必须要独立的配置安全的仪表系统，完成控制的功能，并做周期性的安全联锁确认工作。 2.1为了能够进一步的提高装置仪表的安全防护等级，要确保仪表的故障能够安全，能够达到国家的基本要求，在所有的操作之前都需要对其系统进行检查和改造。检查和改造的最大目的就是要实现逻辑的控制和连续的控制的功能的独立性。 安全仪表系统设计的主要目的就是要选择和建立一个完整的安全仪表系统的方案，要能够确定关键的参数并且要能够满足安全的要求。对于安全仪表系统，在使用时所面临的第一个问题就是安全完整性水平选择的问题。对于安全完整性等级选择的问题和系统的存在的风险和危害的程度是有一定的关系的，对于安全仪表系统的完整性等 2 国外钢铁企业的高炉喷煤技术 2.1浦项光阳厂和阿塞勒Gijon厂 近年来，浦项公司和阿塞勒公司的高炉生产者一直计划改进现有的喷煤装置，并对其静力分配器系统提出两种改进方案。改进现有喷煤装置的主要原因如下:1)焦炭的价格提高，质量较差，改进喷煤系统后，可以减少焦炭的使用量；2)寻求一种更经济、更稳定的高炉操作方式；3)高炉中修后，铁水生产能力提高；4)多年来的喷煤实践证明，喷吹煤粉可以实现高炉工艺最佳化，高煤比操作是可行的；5)原有喷煤装置的计量精度无法满足更高煤比的要求，即高煤比时不能保证稳定喷吹。 要想对原有的喷煤装置进行改进，有两个问题必须解决：首先，提高喷煤装置喷吹能力，应额外增加1台喷吹罐或优化喷吹罐的倒罐循环次序；其次，须检测煤粉总流量和流量精度。 对于单管流量控制系统或采用分配器的喷吹系统以及流量均衡喷嘴的系统，在安装测量和控制设备后，一般能够达到所要求精度，为了达到今后所必需的高精度，须改进喷煤装置。 2.1.1 单管流量控制 计划用一台喷吹罐取代静力分配器。喷吹罐后序的喷吹管线将安装煤粉流量的测量装置和煤粉流量控制阀，以对高炉各个风口煤粉喷吹过程实现闭环控制。喷吹罐前序的输送罐将用于向喷吹罐送煤。输送煤的载气一部分用于维持喷吹罐内的压力，另一部分通过布袋收粉器释放掉。布袋收粉器出口处的压力控制阀用于控制喷吹罐内的压力。这套方案具有单管流量控制装置的所有优点，如在喷吹管路中，煤粉流量精度的偏差小于1%、总流量控制偏差小于0.5%以及带入高炉的氮气量少等。实际上，由于喷吹罐的位置靠近高炉，因此喷吹罐内的喷吹压力较低，可实现高浓相输送。 此外，由于输送系统(输送罐到喷吹罐)与喷吹系统是分开的，所以总流量的波动不会影响喷吹流量。对简单分配器进行的第一套改进方案已在韩国浦项公司光阳厂的1号高炉成功实施，其原理见图1-1所示。 第３５卷增刊２０００午９月 钢铁 ＩＲＯＮＡＮＤＳＴＥＥＬ Ｖｏ】．３５，Ｓｕｐｐ】． Ｓｅｐｌｅｍｂｅｒ．２０００高炉喷煤与炼铁技术的未来 张寿荣毕学工 （武汉钢铁集团公司）（武汉科技大学） 摘要勾ｒ反映煤粉燃烧卑的作用提出了一种汁算理论燃烧温度ｃ７１－ｊ的新疗法。假定高炉生产率由液泛现象所决定．以宅钢高炉的大喷煤实践为基础．利用这种新方瞧研究了操作条件和原料条件时了－和概眼喷煤量的影响，发现极限喷煤量不足由了１．决定的，鼓眦富氯的主要作用在于政善丁高炉的液泛条件。辽ｉ｝坨ｒ炼铁技求的未来。 关键词高接啼煤理沦燃烧温度炼铁的未米 ＰＣＩ０ＦＢＬＡＳＴＦＵＲＮＡＣＥＡＮＤＦＵＴＵＲＥｏＦＩＲｏＮＭＡＫＩＮＧＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ ＺＨＡＮＧＳｈｏｕｒｏｎｇ （ＷｕｈａｎＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｄＣｏ．） Ｂ１Ｘｕｅｇｏｎｇ （ＷｕｈａｗＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ） ＡＢＳＴＲＡＣＴＩｎｏｒｄｅｒ１０ｄｉｓｃｒｉｂｅｔｈｅｅｆｆｅｍｏｆｌｈｅｂｕｒｎＯＵｔｒａｔｅｏｆｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｃｏａｌ．ａｎｅｗｃａ［ｃｕｌａｌｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｏｒｉｌｉｃａｌｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈａｓｂｅｅｎｗｏｒｋｅｄＯＵｔ．ｈｌｓａｓｓｕｍｅｄｔｈａｔｔｈｅＢＦｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙｉｓｄｅｃｉｄｅｄｂｙｆｌｏｏｄｉｎｇｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ．ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｒａｃｔｉｃｅｓｏｆｌａｒｇｅａｍｏｕｎｌｏｆＰＣＩｏｆＢＦｓａｔＢａｏｓｔｅｅＩ．ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌａｎｄｒａｗｍａｌｅｒｉａｌ’ｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｎＴ．ａｎｄｆｌｏｏｄｉｎｇｈａｖｅｂｅｅｎｓｌｕｄｉｅｄ．ＩｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｏｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｏｆＰＣＩｉｓｎｏｔｄｅｃｉｄｅｄｂｙＴ：．Ｔｈｅｍａｉｎｒｏｌｅｏｆ（ｂｉｎｒｉｃｈｍｅｍｉｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆＢＦ’ｓｆｌｏｏｄｉｎｇ．Ｔｈｅｆｍｕｒｅｏｆｉｒｏｎｍａｋｉｎｇｌｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｓｗｅｌｌ． ＫＥＹＷＯＲＤＳＢｌａｓｔｆｕｒｎａｃｅ．ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｃｏａｌｉｎｊｅｃｌｉｏｎ，ｔｈｅｏｒｉｔｉａ［ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ１ｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｆｕｔｕｒｅｏｆｉｒｏｎｍａｋｉｎｇ ｌ前言 石油危机以来世界炼铁界对高炉喷煤技术的认识不断深化。一些高炉转为全焦操作，并致力于开发喷煤技术以避免囤喷油带来的成本上涨。喷煤技术在８０年代发展很快，到了８０年代后期出现了】８０～２００ｋｇ／ｔ的成功的喷煤实践。到了９０年代，喷煤技术趋于成熟。在欧洲和日本，喷煤高炉占生产高炉的９０“。 发展高炉喷煤技术减少了高炉对焦炭的依赖程度。迄今为止，在所有炼铁方法中，高炉炼铁的生产规模最大．能耗最低．效率最高，生铁质量最好，是所有其他方法都不可比拟的。但是高炉的缺点是依赖高质量的焦炭。现在，炼焦过程要求使用高配比的结焦性良好的焦煤，炼焦过程中产生的焦炉煤气是最有害的钢铁厂污染源。之所以出现如此众多的熔融还原过程并对它们进行了大规模试验研究，原因之一就是希望取消炼焦过程。高炉现在已经实现了２００ｋｇ／ｌ的喷煤量，这意味着４０％以上的焦炭可以被煤粉代替，高炉对炼焦过程的依赖程度已大大减少，高炉炼铁的竞争能力也因此得到改善。这将对钢铁技术本身的发展和钢铁工业与其它材料工业的竞争能力产生重大而长远的影响。 高炉煤粉喷吹技术在中国开始得很早，但是直到９０年代后期才达到２００ｋｇ／ｔ。１９９８年，宝钢首次成功地在一座高炉上将煤比维持在２００ｋｇ／ｔ的水平并随之在全公司推广。１９９９年，宝钢平均煤比２０７ 高炉喷煤控制系统 技术方案 辽宁中新自动控制有限公司 2003-2-17 目录 一、概述 二、高炉喷煤工艺流程及主要部分自动化控制说明 三、自动化系统硬件组成 四、控制策略 五、控制系统的监控与操作 一、概述 近年来，我国的高炉喷煤取得了巨大的成绩，已经形成了具有特色的、成熟配套的喷煤技术和工艺流程。在高炉炼铁过程中采用富氧大喷煤可以节省大量焦炭，能够较大幅度地降低炼铁成本。例如采用先进的配煤技术，能够把不同性能的煤种进行混合，以提高其燃烧率；采用中速磨进行煤粉制备，大幅度降低电耗和噪音污染；采用热风炉烟气做载气和干燥气，既节约了能耗又起到了防爆作用；采用布袋一次收粉，取消了一级、二级旋风收粉装置；采用一级风机，实现全负压操作；采用直接喷吹工艺，喷吹系统和制粉系统设在同一厂房内；喷吹罐可采用串联或并联方式，采用流化罐上出料及浓相输送技术，可以使出煤均匀，防止脉动和减少对输煤管道的磨损；采用总管加分配器工艺将煤粉送至高炉的各个风口；采用电容流量计进行总管及支管煤粉计量，配合其它设备可以形成闭环煤量自动控制；采用氧煤枪进行局部富氧以提高煤粉燃烧率；采用供氧及安全控制系统以防止氧气泄露。因此，如何在保证控制安全可靠的前提下，实现低成本自动化，是喷煤自动控制设计者主要考虑的问题。 二、高炉喷煤工艺流程及主要部分自动化控制说明 从工艺角度来讲，整个系统可分为制粉和喷吹两个子系统，制粉工艺系统又分为原料控制系统、干燥系统、磨煤系统，喷吹工艺系统又分为布袋除尘、喷吹系统、动力系统。如下面高炉喷煤主工艺图。其工艺流程见图 高炉喷煤工艺主流程图 1：排烟风机入口调节阀，2：布袋除尘事故充氮阀，3：布袋反吹阀,4：中速磨事故充氮阀，5：煤粉仓事故充氮阀，6：均压阀，7：煤粉仓流化阀，8、9：喷吹罐放散阀，10、11：蝶阀，12、13：球阀，14、15：充压阀，16、25：补压阀，17、18：喷吹罐流化阀，19、22：补气调节阀，20、23：出煤阀，24、快切阀，26：氮气空气切换阀，27：安全用氮减压阀，28：氮气总管调节阀电气控制主要设备： a、制粉系统： 圆盘给料机、胶带机、检铁器、犁式卸料器、定量给料机、热风炉废气引风机，助燃风机，中速磨（密封电机、液压电机、慢传电机、加热器、润滑泵）、排煤风机。 各种阀：热风炉废气放散阀，冷风阀、干燥剂放散阀，中速磨事故充氮阀，快切阀，输煤阀等。 b、喷吹系统： 主排烟风机、布袋叶轮给煤机 各种阀：排烟风机入口调节阀，布袋除尘事故充氮阀，布袋反吹阀,煤粉仓脉冲阀、停风阀、煤粉仓事故充氮阀，煤粉仓流化阀，均压阀，喷吹罐放散阀，蝶阀，球阀，充压阀，补压阀，喷吹罐流化阀，补气调节阀，出煤阀，快切阀，氮气空气切换阀，安全用氮减压阀， 邯钢1000m3高炉提高喷煤比的探索 刘伟，樊泽安，王飞，徐俊杰 (河北钢铁集团邯郸钢铁公司炼铁部，河北邯郸056015) 摘要：邯钢4#高炉（有效容积1000m3）经过不断探索，加强原燃料管理、高炉的操作和维护，使喷煤比逐月提高、焦比和综合焦比不断下降。喷煤比由2008年的130.6 kg/t提高到2009年6月的163.1 kg/t，焦比由361kg/t下降到了305kg/t，综合焦比由524kg/t下降到了500kg/t,取得了良好的经济效益。 关键词：高炉；喷煤比；探索 引言 邯钢4#高炉有效容积917m3，2007年、2008年虽然炉况长期稳定顺行，但由于燃料变化比较大，有时甚至一天就变换数次焦炭，各项指标未达到最好水平，平均日产2600t上下，一级品率70％，焦比361kg/t，煤比130kg/t，焦丁比16kg/t风温1100℃，平均［Si］0.61％。进入2009年以来，4#高炉以“低耗高产”举措应对当前市场挑战，进一步探索好的经济技术指标成效显著，通过监督改善原燃料质量、适时调整煤气流分布、降低入炉焦比、提高富氧、增加喷煤、高风温协调互补、适当提高炉渣碱度等措施,基本实现了全捣固焦冶炼的长期稳定顺行，并实施了低硅冶炼，取得了很好的经济技术指标。2009年4月以来，平均日产达到2700t以上，利用系数达到3.0，一级品率93.45％，焦比降到305kg/t，煤（全无烟煤）比达到160kg/t以上，中焦比达到18kg/t，焦丁比达到16kg/t，风温达到1135℃，平均［Si］达到0.43％以下。通过优化高炉操作技术经过不断实践和探索,在喷吹全无烟煤的情况下煤比达到160kg/t以上实属难得(见表1)。 表1 4高炉生产指标 利用系/t. (m-2. d-1) 煤 比 /kg.t-1 入 炉焦比 /kg.d-1 焦 丁比 /kg.d-1 中 焦比 /kg.d-1 风 温/℃ R 2 [ Si]/% 20 08 2.88 6 1 30.6 361 14 20 1 107 1 .15 .61 20 09.4 3.0 1 51.7 327 16 18 1 132 1 .13 .44 20 3.001308 17 18 110 炼铁一厂喷煤系统工艺流程图及概述 山西中阳钢铁有限公司一体系升级改造项目高炉工程制粉喷吹系统,制粉、收粉系统全部利旧；干燥系统除热风炉废气管道需改造外，其他设施利旧；对喷吹系统进行局部改造。 制粉喷吹系统主要工艺现状：制粉喷吹站厂房为混凝土结构，全封闭。煤粉制备系统采用单系列全负压制粉工艺，喷吹系统采用1个煤粉仓、下部六罐并列（每三罐分别对应405m3高炉）。整个系统即1套干燥气发生炉系统、1套磨煤机制粉系统、1套煤粉收集系统、2套喷吹系统（一个煤粉仓，下部六罐并列）。 新建1780m3高炉投产后，2座405m3高炉拟全部拆除，现有制粉喷吹站只为新1780m3高炉供给煤粉。新建1780m3高炉主管及分配器设置方案为：2根喷吹主管（一个主管对应一个分配器）及2个炉前分配器（1#分配器对应奇数风口，2#分配器对应偶数风口）的直接喷吹工艺。 喷吹系统与原系统的交接界面为：喷吹罐输煤阀后的喷吹主管起点。喷吹煤粉主管及分配器平台为本工程设计范围。 1、工艺条件及要求 1）原煤条件 单一煤种和混合煤均可喷吹，通常使用三种煤组成混合煤，安全措施上按强爆炸性烟煤设计。原煤的理化指标见表2.10－1。 表1 原煤的理化指标表 成分工业分析( % ) 粒度 mm 哈氏可磨系数 HGI V daf A ad M t S t.ad 设计要求≤25 ≤12 ≤14 ≤0.8 ≤50 ≥50 2）煤粉条件 煤粉质量要求见表2.10－2。 表2 煤粉质量要求表 项目数值备注 煤粉粒度：－200目70～80% ＜1mm 100% 煤粉水份≤1.3% 3）制粉喷吹能力 按高炉正常日产铁水量4005吨，正常喷吹能力为160kg/t铁计，高炉正常喷吹所需煤粉量为26.7t/h；按高炉正常日产铁水量4005吨，喷吹能力为200kg/t 铁计，高炉最大喷吹所需煤粉量为33.4t/h。 2、主要工艺参数 制粉喷吹系统主要工艺参数见表2.10－3。 表3 喷吹系统工艺参数 序号名称单位数值备注 1 高炉公称容积m31780 2 风口数个22 3 高炉热风压力（最大）MPa 0.35 4 喷吹站到最远风口距离m ～150 5 高炉喷吹量t/h 26.7 最大33.4 6 吨铁理论喷煤量kg/t 160 设备能力200 7 系统现状能力kg/t 110～120 不改造喷吹罐 8 加压、流化用氮气量Nm3/h 1600 0.85MPa(g) 1 概述 上世纪60年代初，我国高炉喷煤试验获得成功后，高炉喷煤技术在我国逐渐推广应用。进入90年代，特别是经过“八五”“氧煤强化炼铁”项目攻关后，我国高炉喷煤技术发展跃上了一个新的台阶，已经赶上了世界先进水平，吨铁喷煤量和覆盖率大幅度增加。2002年全国54家重点（原重点和地方骨干）联合钢铁企业吨铁喷煤量已达到125kg/t，企业喷煤覆盖率达到85%以上。高炉喷吹煤粉及提高喷煤量已经成为现代高炉炼铁技术的发展方向，同时也是降低生产成本最直接和最有效的手段之一。当前我国炼铁生产规模正在迅速扩大,生产效率也在不断提高，对焦炭的需求量日益增加，导致冶金焦价格高，资源紧缺，高炉大量喷煤是解决这一矛盾的最佳措施。 贵公司现有两座高炉450立方米的高炉。年产生铁约126万吨。如两座高炉采用全焦冶炼，每年需要焦炭约70万吨。高炉生产成本较高，采用高炉喷煤技术，不但在很大程度上可以缓解焦炭的供需矛盾，减轻焦炭质量波动对高炉操作的影响，而且也会进一步降低炼铁生产成本，同时也为高炉操作增加了下部调节手段，有利于改善高炉生产的技术经济指标。 鉴于上述情况，以及着眼于贵公司长期的发展战略目标，拟建设高炉喷煤工程，工程建设指标为喷煤工艺及设备能力正常XX kg／t，最大达到XXX kg／t喷煤比能力，喷吹煤种为无烟煤浓相输送设计。置换比按X计算，可以代替约X万吨焦炭。 2．喷煤设计工艺要求 2.1 喷煤量 根据贵公司对喷煤工程的要求，和参照国内外喷煤技术的发展…。 2.2 设计条件 喷吹用煤…。 2.3工艺流程 设计采用…方案，以节省投资和占地面积。…本喷煤工程包括…高炉。目前高炉喷煤系统有关的工艺参数如表1所示。 表1 喷吹系统有关的基本参数 2.4 喷吹站 喷吹站采用并罐浓相喷吹工艺。 喷吹站的操作全部自动联锁，整个系统各设备既可自动也可手动。 2.5 原煤理化指标 浅谈高炉经济喷煤比 王立杰尹焕岭赵杨 (唐钢不锈钢) 摘要：高炉喷煤是降低铁水成本，增加利润的重要手段；同时，直接喷吹煤粉，不经过焦化工艺，减少了环境污染。提高喷煤比应具备的条件是：稳定的原燃料质量、合适的理论燃烧温度、精细的操作和合理煤气分布。高炉提高喷煤比是冶炼技术发展的必然趋势，然而各单位能满足的条件不同，因此各单位的经济煤比也应根据自身条件确定。 关键词：高炉经济喷煤比理论燃烧温度未燃煤粉置换比 0 前言 高炉喷吹煤粉则是部分替代焦炭的“提供热量”及“还原剂和渗碳剂”，即以价格低廉的煤粉部分替代价格日趋昂贵的冶金焦炭，以缓解因炼焦用主焦煤匮乏所造成的冶金焦炭产量渐显不足的矛盾，最终降低高炉炼铁焦比和生铁成本。当前高炉生产的一些习惯性认识和操作，直接影响到高炉喷煤的科学性，且给高炉喷煤效益乃至生铁成本带来不良影响，因此选择合理的喷煤比就是实现企业效益最大化的重要一项。 1 经济喷煤比的概念 所谓经济喷煤比，是在一定的生产条件下（产量、原燃料质量、炉料结构、煤和焦炭的市场价格等），喷煤比最高且稳定、焦比和燃料比最低的操作煤比。可见，经济喷煤比的大小取决于喷煤量水平、煤交置换比和能量消耗利用程度，最终有总燃料消耗、工序成本来确定。喷煤对高炉工序降低值的影响可按下式计算：△J=PCR(P k×R—P m)／1000(1) 式中△J——高炉工序成本降低值，元／t； PCR——喷煤比，kg／t； R——未校正煤焦置换比； P k——焦炭价格，元／t； P m——煤粉工序成本，元／t。 从图1曲线可见，喷煤生产操作中存在经济喷煤比。由于原燃料质量、炉况参数在一定范围内波动，因此经济喷煤比是一个操作范围。 2 提高喷煤比的关键技术 2.1稳定原燃料条件 2.1.1提高焦炭质量，特别是焦炭的热性能，保证高炉必要炉料柱透气性。 高炉喷煤综合技术 过去许多钢厂为改善喷吹煤的燃烧性,采用了燃烧效率高的氧—煤喷枪。大量喷煤操作技术在20世纪90年代末就基本确定。但是,在大量喷煤操作条件下,高炉利用系数都在2.0以下,还原剂比也大大超过了500k g/t。 最近,为应对钢铁需求的增长,人们的目光又再次转向了提高利用系数和抑制温室气体排放量的低还原剂比下的喷煤操作。韩国浦项钢铁公司光阳厂3号高炉2002年5月在喷煤比150k g/t,还原剂比472k g/t的条件下,高炉利用系数达到了3.26t/d·m3。在焦炭强度D I15015保持在86.2%、C S R保持在71.6的同时,对原料的性能进行了改善,通过对焦炭喷撒C a C l2,使焦炭的R D I下降了21%。 根据高炉炼铁实际,高炉采用200k g/t h m 以上的大喷煤量是体现了采用非焦煤直接用于炼铁、资源合理利用和节能的综合技术;精料和高风温是提高喷煤量的基础,大喷煤、低焦比条件下的高炉煤气流合理分布是大喷煤技术的突破口;高炉产能的提高主要靠降低燃料比,渣铁比和提高富氧率来实现;在不同的资源条件下提高高炉操作水平,操持稳定顺行是高炉操作技术永恒的主题。总之高炉生产技术要向超高生产率,低还原剂比和低环境负荷操作,高速还原化操作方向迈进。 新能源重大突破:海波发电 目前,英国的科学家发明了一种可以利用海水起伏产生的波浪来发电的独特装置。 这种形如海洋生物水蟒的管状发电装置取名“水蟒”。该装置长约182米、宽约6米,由橡胶制成。“水蟒”工作原理非常简单:将“水蟒”安装在距离海岸1.6公里～3.2公里远、36米～91米深的水下,并系在海床上,同时使“水蟒”的橡胶管道内充满海水。这样每当有波浪经过时,弹性极强的橡胶管就会随之上下摆动,橡胶管内部就会产生一股水流脉冲。随着波浪幅度的加大,脉冲也会越来越强,并汇集在尾部的发电机中,最终产生电能,然后通过海底电缆传输出去。每条“水蟒”最多可以产生一兆瓦的电能,足以满足数百个家庭的日常电能需要。如果进一步的测试取得成功,首批“水蟒”将在五年内安装完毕,从而替代未来几十年需要建造的数千台风力发电装置。与近海风力发电相比,“水蟒”发电的成本更低。 钢铁工业酸洗废液的危害 当酸洗液中硫酸浓度低于5%时,不能满足生产要求,需要更换酸洗液,更换下来的酸洗液就是通常所说的酸洗废液。 酸洗废液直接外排的主要危害表现为: a.腐蚀下水管道和钢筋混凝土等水工构筑物。 b.阻碍废水生物处理中的生物繁殖。 c.影响水生作物生长。 d.造成土质钙化,破坏土层松散状态,进而影响农作物生长。 e.酸洗废液中重金属离子对人类健康伤害是不言而喻的。 因此,对工业酸洗废液必须采取有效措施,严格控制排放。(本刊讯) · 64· 高炉喷煤量精确控制 1、前言 随着钢铁工业的发展，焦炭需求量也随之增加。我国煤炭资源虽然丰富，但炼焦煤资源有限，仅占煤炭资源的27%左右；而其中强粘结性焦煤仅占炼焦煤的19%，粘结性肥煤仅占13%左右，而且炼焦煤资源分布也极不均匀，因此，高炉炼铁节焦和喷煤就是钢铁工业持续发展的重要课题之一。 高煤比冶炼技术既是世界性的热点技术同时也是高难度的系列集成技术。尽管世界上部分高炉的喷煤比曾经达到过200Kg/吨铁以上，但是，由于高炉原燃料条件的不一、风温、富氧等条件等的差异、资源条件的不同，以及许多技术壁垒，致使高炉喷煤仍然没有达到理想水平。 2.问题的提出 提高煤比是降低焦比、降低炼铁生产成本的重要措施，而实现喷煤量的精确控制、减少煤粉脉动瞬时波动，是影响高炉提高喷煤比的重要因素。 济钢1＃1750m3高炉于2003年9月份投产，投产后，喷煤量一直不高，前期主要受设备故障多，加上炉况不正常影响，充分暴露出喷煤量控制及喷吹系统设计上没有考虑喷吹量自动精确控制的问题，主要表现在：（1）计量误差大（500Kg左右），计量信号因为罐压波动造成失真。 （2）高炉操作室内不能显示喷煤量瞬时值，操作工只能依据罐压靠人工计算求出瞬时煤量，再通过手动调节，如此落后的调节，非常不利于喷煤量的提高以及高喷煤量下炉况的稳定。 （3）由于影响煤量的参数较多，诸如罐压、阀门开度、补气量大小，冲压及卸压过程的波动等等，实际生产中这些参数并非不变的，单靠人工调节，往往顾此失彼，很难及时到位。 为保证高炉的高效、顺行，喷煤系统需要提供精确、均匀的喷煤量，而喷煤量受氮气压力、补气流量、煤粉质量等诸多因素的影响而变化，为了保证喷煤量精确均匀，操作工需不断调节罐内压和补气流量阀，这有一定的操作难度和工作强度，而且也无法保证长期性、连续性。 3、研究的思路及技术开发主要内容 喷煤控制系统的软件平台采用施耐德的MP7工控软件，MP7具有开放性好，但复杂的特点，以MP7软件为平台，把研究总结出的数学模型输入其中，既达到精确控制目的，而又不影响其原有的控制软件的使用及性能。 3.1 将模糊数学、神经自适应有效结合 模糊逻辑是一种处理不确定性、非线性问题的有力工具。它比较适合于表达那些模糊或定性的知识，其推理方式比较类似于人的思维方式，这都是模糊逻辑的优点。但它缺乏有效的自学习和自适应能力。 神经网络具有并行计算、分布式信息存储、容错能力强以及具备自适应学习能力等一系列优点。但一般来说，神经网络不适于表达基于规则的知 高炉制粉喷煤技术的研究与应用 作者：王维乔 1. 技术研发历程 高炉喷吹煤粉可以降低焦炭消耗，减少炼焦污染，调节炉况，促进高炉稳定顺行，强化高炉冶炼。首钢作为我国高炉喷煤技术的开创者和先行者，早在196 3年，就进行了系统的研究与试验，并于1964年在国内率先将其在高炉上进行工业化试验。1966年，首钢在全公司的高炉上进行推广应用，当时的年平均喷煤量达159kg/tHM，最高月平均喷煤量达到279kg/tHM，创造了当时的世界纪录。 1994年，在首钢1726-2536m3四座高炉上应用，采用集中制粉，间接喷吹，串联罐多管路喷煤。2000年，首钢进行重大技术改进，采用中速磨煤机制粉，布袋一级收粉，双系列串联罐直接喷吹，在首钢两座（1780m3、2536m3）高炉上应用，达到国际先进水平。 2004年，首钢国际工程公司设计的湘钢1800m3高炉，采用中速磨制粉，并列罐间接喷吹。2007年，首钢国际工程公司设计的迁钢2号2650m3高炉，采用并列罐直接喷吹，并实现全自动喷煤操作。2009年，首钢国际工程公司设计的京唐1号5500m3高炉，采用并列罐直接喷吹，全自动喷煤操作，并实现浓相输送。2010年，首钢国际工程公司设计的迁钢3号4000m3高炉，采用并列罐直接喷吹，全自动喷煤。2010年，首钢国际工程公司设计的京唐2号5500m3高炉，采用并列罐直接喷吹，浓相输送，全自动喷煤。 经过几十年的发展，首钢国际工程公司不断完善和优化设计，掌握了从原煤料场到煤粉制备和喷吹的全套高炉喷煤工艺设计。近年来，首钢国际工程公司还参与编制了国家标准GB 50607－2010《高炉喷吹煤粉工程设计规范》。 2. 高炉喷吹煤粉技术的主要技术特点 2.1 长距离直接喷吹，紧凑型布局 由首钢国际工程公司设计的首钢2号、3号高炉喷煤工程，完全采用国产化技术和设备，采用紧凑型短流程工艺，实现了煤粉长距离直接喷吹。2号高炉喷煤总管长度达到452m，已被列入第九批《中国企业新记录》。该项工程经有关专家鉴定，达到国际先进水平。 2.2 浓相输送 煤粉喷吹一般按输送浓度可分为稀相输送和浓相输送。稀相输送工艺相对简单，运行比较稳定；而随着煤粉输送浓度的提高，虽然增加了运行不稳定的可能性，但其可以节约大量输送气体的消耗，并且减少了管道磨损，因此其降低了维 邯郸纵横钢铁公司高炉喷煤设计方案 当峰（北京）电能技术有限公司 二〇一〇年二月一日 1．总论 邯郸纵横钢铁有限公司炼铁厂现有4座容积为450m3的高炉。高炉喷煤车间煤粉制备能力按供给四座450m3高炉、年产220万吨铁水的规模，制粉系统设备最大能力按喷煤量180设计，配置2台磨煤机，最大制粉能力为48。由于高炉利用系统提高，高炉日产铁水达到1800t，在高炉最高日产铁水条件下，喷煤量提高到180操作，煤粉制备能力需要达到54，因此制粉车间需要增加制粉能力6。 为了提高高炉喷煤量，降低焦炭降低生产成本，纵横高炉喷煤车间实施一系列增产挖潜措施，在目前原煤条件下，曾采取各种措施使磨煤机出力有所提高，但局限磨机的能力提高是有限的。因此纵横计划增加一套磨煤机来增加喷煤车间的制粉能力。 （1）高炉喷煤量有显著提高，可多喷煤6。按焦炭和煤粉的差价计算节约成本显著。 （2）磨煤机等设备增加检修时间，降低设备故障率。 1．1．设计依据 编制依据（待提供）： 《纵横公司公司高炉喷煤工程》建设工程合同； 《纵横公司公司喷煤工程设计技术协议》； 纵横公司提供的“相关基础资料”； 纵横公司提供的“纵横公司厂区总平面图”。 1．2．工程范围 （1）与原有的原煤供、配系统接口输送到新建制粉系统原煤仓。（2）煤粉制备系统：包括升温炉、高炉热风炉废气管路、原煤仓、给煤机、磨机、布袋收粉器、排烟风机及相应配套设施。 （3）喷吹系统；包括喷吹罐、氮气储气罐、喷煤管道、控制系统及相应配套设施。 （4）储气罐、分配气包及相应附属设备。 （5）与所有系统相配套的的土建厂房、结构与设备基础、给排水、循环水、输配电、采暖通风等设施。 （6）喷煤自动控制系统：包括安全防爆、仪表、计量调节系统与自动控制、安全联锁等。 （7）环境保护及安全消防：制粉以及喷吹系统的环保设施、安全防护消防设施。 1．3．工程分工 当峰（北京）电能技术有限公司负责高炉喷煤工程设计，承担工程设计范围中的原煤运输、制粉系统与喷吹系统内部工艺设备、供配电、自动控制以及车间内部高炉煤气、氮气管道、供电、给排水以及通讯等。 1．4．工程设计原则与指导思想 当峰（北京）电能技术有限公司在纵横公司高炉喷煤工程项目设计中，充分应用国内喷煤综合的新技术并结合纵横公司具体条件，遵循“先进、可靠、实用、效益”的方针，保证进度、节省投资、提高效益，使纵横公司高炉喷煤建设项目尽快地顺利建成投产。1．4．1．根据纵横公司现有场地条件定为直接喷吹工艺，总图布置合理，节约工程建设投资。 1．4．2．根据纵横公司的总体发展规划结合喷煤工程建设综合考虑，经过充分研究论证，高炉喷煤选定直接喷吹工艺，建设位置及范围在纵横公司指定的狭小面积范围之内。在指定面积范围内尽量布置合理，设法扩大原煤储存量。 1．4．3．高炉喷煤工程总设计规模按照制粉能力增加之后满足纵横公司四座450 m3高炉喷煤需要，喷煤的喷煤比最高能够达到180／t铁水平。 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。 2 烟气炉系统 该系统为制粉系统提供干燥原煤和输送煤粉的干燥气。干燥气是热风炉废气与烟气炉烟气的混合气体，主要采用热风炉废气，不足热量由烟气炉烟气补充。为了保证磨煤系统所需的一定温度及流量的一次混合干燥气，必须实现干燥气流量和温度的动态调节，使出口温度处于规定值内，并通过磨煤机出口温度变化情况进一步控制和调节磨煤机入口的热风炉废气调节阀的开度。当高炉煤气压力高于高定值或低于低定值时，系统自动关闭高炉煤气切断阀。冷空气调节系统由操作人员根据中速磨所需热风的温度的高低，通过计算机手动调节阀门开度来混兑冷空气。 3 制粉系统 制粉系统主要包括给煤机、磨煤机、稀油站、布袋收尘器、主引风机和螺旋输送机等。其中给煤机可以从上位机控制，也可由设备带来的PC控制。 （1）入磨一次风量调节：可分为自动/手动两种方式，自动方式时，预先设定原煤水分、入口干燥气温度、给煤机给煤量等可变量的值，计算机进行计算后得出循环废气和烟气需要量，并调节废气和烟气调节阀开度，达到调节入磨风量的目的。手动方式时，由操作人员根据实际观察的结果，手动调节相应阀的开度。 （2）开车顺序：开主引风机→开布袋收尘器→开密封风机→开磨煤机（操作回路动作）→开给煤机。停车顺序与开车顺序相反。 1、概述 1.1现状 高炉喷煤是冶金企业节焦降耗行之有效的重要途径。我厂目前有750m3高炉两座，120m3高炉四座，均已有喷煤设施。750m3高炉目前平均喷煤量160㎏/t铁，120m3高炉平均喷煤量70㎏/t铁。喷煤车间现有ZGM95型中速磨煤机一台，制粉铭牌出力为36t/h，刚好满足上述高炉喷煤。 2#750m3高炉易地大修投产后，一台ZGM95型中速磨煤机的生产能力已不能满足所有高炉的喷煤要求，须新上制粉设备。喷吹系统也不能满足新高炉的喷煤需要。同时，煤场实际贮煤量只有3640t，当喷吹量都为最大时，煤场贮煤量只能满足2.8 d生产，若都按目前正常喷吹量，则煤场贮煤量能满足3.5 d生产。显然煤场太小，需要扩建。烟气炉的能力也需进一步加大。 1.2设计依据 莱芜钢铁股份有限公司规划部[2001]96号文《关于下达2#750m3高炉大修设计任务计划的通知》。 1.3设计原则 （1）优化设计，做到先进、适用、经济、顺行、高效。 （2）设计中做到总体考虑，合理布局，兼顾将来的进一步发展；尽量不影响现有设施的生产；尽量减少占地、拆迁和工程量。 （3）按照喷吹烟煤设计，制粉系统设气氛保护。 （4）制粉系统采用短流程，用高浓度布袋收粉器作为一级收粉设备，不设旋风收粉器。为减少危险点，布袋与煤粉仓之间不设螺旋输 送机。 （5）喷吹采用浓相输送技术。 （6）考虑检修、备品备件方便，制粉采用ZGM95型中速磨煤机。 （6）严格执行国家有关环保、安全、工业卫生和消防等规定。 1.4设计范围 本工程设计范围包括：原煤场扩建及贮运，烟气系统，制粉系统，喷吹系统。 1.5主要经济技术指标 1.6设计特点及采用的新技术 ⑴按照喷吹烟煤设计，系统设惰性气体保护措施。 ⑵制粉采用以中速磨煤机为核心的短流程工艺，用一级高浓度袋式煤粉收集器收粉。 ⑶节能，每吨煤粉耗电28度。 ⑷煤场的煤仓及圆盘给料机可以适应喷吹烟煤、无烟煤、混合煤各煤种的 摘要 本次毕业设计主要阐述了高炉喷煤喷吹自动化控制系统，不包括制粉过程的控制，控制范围是从煤粉仓、中间罐、喷吹罐、喷吹总管、由炉前煤粉分配器到喷吹支管的自动控制过程。本次毕业设计只考虑了一个喷煤喷吹序列作为控制对象。 本次设计包含：课题本身的背景、由来、意义、主要工艺类型、国内外高炉喷煤喷吹技术的发展现状以及对未来发展的展望；阐述了所需传感器、阀、开关等硬件设备，主要进行了煤粉从煤粉仓到中间罐倒罐控制，煤粉从中间罐到喷吹罐倒罐控制，煤粉从喷吹罐喷到高炉风口中的控制，停喷控制，中间罐和喷吹罐的压力控制，煤粉仓、中间罐及喷吹罐温度、压力的安全连锁控制，喷吹风压力的自动测量等控制项目；本设计主要选用的PLC控制系统的选型、硬件配置选择、I/O表编写、硬件接线图的绘制的工作。 关键词：PLC；高炉喷煤；传感器 Abstract The graduation project focused on the automatic control of blast furnace coal injection system, does not include coal grinding process control. Cntrol the process of automation and control, includingo coal powder storage warehouse, the middle tank,the injection tank, injection Explorer,front-end from the blast furnace coal injection powder distribution device to the branch pipe. The graduation project, a PCI only consider as a controlled injection sequence. The design includes: That the issue of background, origin, meaning, the main type of technology, at home and abroad PCI jet technology development prospects and the future development of.On the need for the sensors, valves, switches and other hardware equipment.Mainly carried out coal powder from the coal powder position to control the middle of the tank,pulverized coal injection in the middle tank to tank can back control from the pulverized coal injection into blast furnace tuyere spray cans of control, stop the injection control, the middle tank and the injection pressure control tank, coal stores, intermediate and spray cans blow tank temperature and pressure control of the security chain, hair spray, such as automatic measurement of the pressure control projects; the design of the main selection of the PLC control system selection, hardware configuration options, I / O table prepared mapping hardware wiring work. KeyWords：PLC; blast furnace pulverized coal injection; sensor钢铁厂高炉喷煤操作
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浅谈钢铁厂高炉喷煤及仪表分析研究
国外钢铁企业的高炉喷煤技术
高炉操作中的出铁场作业
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