高炉喷煤自动控制系统设计

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。

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。

- 27 -科技经济信息化科技经济导刊 2016.22期高炉炼铁喷煤系统的计算机监控设计熊延辉（河北唐银钢铁有限公司 河北 唐山 063020）1 高炉喷煤系统简介高炉喷煤中所用煤是通过原料场的皮带机输送到配煤槽，再按各种不同的煤种通过卸料器分别卸入到不同的配煤槽中，根据白煤、烟煤百分比，通过料斗的可控式给料器、称重小皮带，卸至大倾角皮带上，并运到喷煤顶上的原煤罐内，原煤罐内的原煤通过给煤链条运送到中速磨中，把煤进行磨碎和烘干。

2 系统的整体设计本工程的自动化控制系统具体层次结构如下：第一层：电气设备通过远程I/O 经光纤与CPU 相连接，从而进行控制与采集信号。

第二层：过程控制系统，主站CPU 通过通信模块与人机接面（HMI）相连，它们通过网线连接，构成以太网，可以采集信号，操作和监控设备运行状态。

3 控制算法的选择系统的流化氮气流量和补气空气流量的控制要求没有喷煤量的要求高，使用常规的PID 控制足以满足系统的要求。

为了满足高炉对喷煤的持续稳定和高精度的要求，本系统设计的高炉喷煤部分采用串级控制系统。

所以本系统的设计就有四个单闭环控制。

两个串级控制，都用到了PID 控制算法。

4 PID 参数的整定和对系统的影响PID 其中的P、I、D 的正确设定，可以使控制系统稳态和暂态特性好。

超调后能快速稳定。

在控制系统中，调节器的参数正定方法非常多，但常用的方法还是简单易行的工程整定方法。

这种方法的优点是没有必要的控制对象的数学模型。

以控制总管的喷煤流量为主环，控制喷煤罐的压力为副环，调节系统的充压阀。

控制充压阀的大小可以调节喷吹罐的氮气压力，氮气压力决定输送煤粉量。

4.1控制过程喷吹煤粉量是控制系统中串级主被控变量y 1，喷吹罐压力是控制系统中串级副被控变量y 2。

通常，控制系统中的主要拢动影响首先在副被控变量反映。

y 1的控制传函是G e1(s)和y 2的控制传函是G e2(s)。

副控制器的给定是主控制器的输出，构成串联相连的形式。

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。

浅谈高炉喷煤智能喷吹系统摘要：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1 本文主要内容（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。

2自控系统设计方案2.1 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。

2.2 系统硬件组成2.2.1 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。

2.2.2 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。

2.2.3 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。

（2）CPU模块315-2DP：128 KB 工作内存，0.1ms/1000 条指令，MPI+ DP连接（DP 主站或 DP 从站），此CPU带有内存卡插槽，在本系统中配有512KB内存卡。

（3）CP343-1：用于将系统连接至工业以太网并支持PROFINET IO。

高炉自动化系统技术方案
一、系统组成
1、系统结构：高炉自动化系统由管理系统、传输系统、报警系统、
模块系统以及网络系统组成，其中管理系统是整个自动化系统的核心，用
于实现数据的采集、传输，管理系统由一台监控机、一台打印机组成；传
输系统负责高炉的数据采集、处理以及计算；报警系统是为保证高炉的生
产安全而设置的；网络系统建立与其他计算机系统之间的连接，实现测控
数据的远程检测和维护；模块系统负责高炉的控制及监控。

2、软件系统：软件系统包括高级语言编程控制系统、数据处理系统、报警系统、监控系统以及模拟系统。

高级语言编程控制系统，利用高级语
言实现对高炉的运行参数和参数控制；数据处理系统负责处理各种测量、
控制和监控数据；报警系统负责预警高炉过程参数超出设定范围；监控系
统通过可视化形式监控高炉参数；模拟系统负责进行实物的仿真模型分析。

二、系统功能
1、实时监控：高炉自动化系统能够实时监控、控制、调整高炉各参数，保证高炉的安全、稳定运行。

2、图形显示：系统可以通过图形显。