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高炉自动喷煤控制方案设计与实现

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连续性 ，防止堵 煤 和停煤 事故 。
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
ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ ，ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｂａ ｌ ａ ｎ ｃ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕｒ ｅ ｒ ｅ ｌ ｉ ｅ ｆ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ，ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ
０ ｆ ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ．
Ｋｅ ｙ Ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：Ａ ｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ；Ｂ ｌ ａ ｓ ｔ Ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ｅ ；Ｃ ｏ ａ ｌ Ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ；Ｒ ｅ － ｌ ｏ ａ ｄ ｉ ｎ ｇ ；Ｂ ａ ｌ ａ ｎ ｃ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ Ｒ ｅ ｌ ｉ ｅ ｆ ； Ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｒ ａ ｔ ｅ
Ｐｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ｆ ｏ ｒ Ｂｌ ａ ｓ ｔ Ｆｕｒ ｎ ａ ｃ ｅ
—
ＬＩ Ｍｉ ｎ ｇ ｌ ｉ ａ ｎ ｇ ＤＥＮＧ Ｓ ｈ ｕ ｎ ＺＨＡＮＧ Ｈａ ｉ ｆ ｅ ｎ ｇ ＹＡＮ Ｘｉ ａ ｏ ｆ ｅ ｉ
（ Ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ） Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｂ ｙ ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ａ ｌ ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｂ ｌ ａ ｓ ｔ ｆ ｕ ｒ ｎ ａ ｃ ｅ ｉ ｎ Ａ ｒ ｅ ａ Ａ ｏ ｆ Ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ａ ｓ ｅ ｘ ａ ｍ ｐ ｌ ｅ ， ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ － ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ ｉ ｍ ｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｄ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ａ ｕ 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 ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ｗ ｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｌ ｅ ｍｐ ｉ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｌ ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ， ａ ｕ ｔ ｏ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ｒ ｅ —
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高炉 自动喷煤 控制 方案设 计与实现
李 明亮 邓 顺 张海 峰 颜 霄 飞
（ 炼铁 厂 ） 摘 要 ：以 炼铁 厂 Ａ 区 高炉喷 煤 为例 ，介 绍 了 自动 喷 煤控 制 方 案 的设计 及 实现 过 程 ，包括喷 吹
初 期 经验 模 型设 计 、喷 吹 率 自动 调 节控 制 、 自动 倒罐 控 制 、 自动 平衡 泄 压控 制 、喷吹 率计 算优 化 及
准 确 、喷 吹 均 匀 ，达 到 稳 定 炉 况 的 目的 ，进 而
２ 控制方案设计
通过多次调研和查找资料 ，结合炼铁 厂实
际 情况 和要 求 ，设 计一 套 适 合 Ａ区 喷煤 系 统 的 自动 控制 方案 。
２ ． １ 设计 要 求
高炉 对 喷煤 的要 求 ： （ １ ）０ ． ５ ｈ和 １ ｈ喷煤 量 偏差 小 于 ５ ０ ０ ｋ ｇ 。 （ ２ ）实 时 喷 煤率 稳 定 、波 动小 ，在各 时 间段 均 匀 喷煤 。 （ ３ ）保 证 喷煤 的

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高炉喷煤自动控制模型研究与应用课题研究

高炉喷煤自动控制模型研究与应用课题研究

6.3.2绝对误差和相对误差分析47
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]。
高炉喷煤制粉控制方案(王宏伟)

高炉喷煤制粉控制方案(王宏伟)

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。

高炉喷煤自动控制系统

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。

高炉喷煤系统中的优化控制

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