王緒鵬，劉 敏，朱國(guó)銘，黃華鋼，林俊賢

（廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司，廣西 柳州 545002）

1 目前現(xiàn)狀

柳鋼2號(hào)高爐噴煤噴吹系統(tǒng)采用半自動(dòng)人工作。存在噴煤速率波動(dòng)大、輸送煤粉不均勻，影響煤粉燃燒率、增加氮?dú)庀?。噴吹壓力不穩(wěn)定，影響高爐熱風(fēng)壓力波動(dòng)、換罐斷煤、系統(tǒng)不連續(xù)。依靠人工操作，噴煤量的準(zhǔn)確性難以保證。主要存在以下問(wèn)題。

（1）噴吹量調(diào)節(jié)主要以罐壓調(diào)整作為主要手段，調(diào)壓過(guò)程金對(duì)分配器壓力產(chǎn)生影響，對(duì)均勻噴吹不利。

（2）噴吹速率波動(dòng)大，瞬時(shí)速率偏差可達(dá)6t/h。

（3）在人工操作的情況下，往往只關(guān)注保證整點(diǎn)煤量，對(duì)小時(shí)時(shí)段內(nèi)各個(gè)更小時(shí)間段，例如按小時(shí)設(shè)定量計(jì)算每3min該噴煤量，實(shí)際噴煤量，缺乏精細(xì)控制，小時(shí)時(shí)段內(nèi)噴煤量偏差達(dá)到lt。

（4）倒罐期間噴煤波動(dòng)大且斷流，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)噴煤不均勻，不穩(wěn)定，不連續(xù)。

（5）同時(shí)由于噴煤速率波動(dòng)大、不穩(wěn)定而增加了氣量消耗，增加了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（6）噴吹速率不穩(wěn)，煤焦置換比降低，煤粉在高爐回旋區(qū)的燃燒率降低，使更多的未燃盡煤隨煤氣移出爐外，對(duì)除塵工藝負(fù)荷加大，能耗嚴(yán)重。

2 智能噴吹改造方案

2.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）現(xiàn)場(chǎng)增加總管煤粉流量測(cè)量設(shè)備（固體流量測(cè)量?jī)x）信號(hào)作為控制依據(jù)。

（2）總管調(diào)節(jié)閥作為主要調(diào)節(jié)手段，控制煤粉流量，罐壓調(diào)節(jié)作為補(bǔ)充手段控制煤粉流量。

（3）增加均壓裝置作為輔助，保障在快速倒罐的情況下，更加穩(wěn)定。

（4）在原有控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加新的控制模塊，實(shí)現(xiàn)智能均勻噴吹系統(tǒng)，該系統(tǒng)和原系統(tǒng)可以自由切換。

2.2 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

（1）一鍵操作：一鍵開(kāi)啟智能噴吹，遇緊急情況一鍵結(jié)束智能噴吹，恢復(fù)原系統(tǒng)操作。良好的兼容性，應(yīng)用放心。

（2）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)煤粉噴吹，實(shí)時(shí)控制煤粉流量，時(shí)時(shí)煤粉均勻。

（3）均勻噴吹：時(shí)時(shí)保證時(shí)段內(nèi)噴煤量偏差小于理論每分鐘噴煤量，時(shí)段內(nèi)煤粉流量穩(wěn)定，沒(méi)有劇烈波動(dòng)。

（4）精準(zhǔn)噴吹：噴吹均勻穩(wěn)定，整點(diǎn)噴煤量滿足高爐需求。

（5）連續(xù)噴吹：煤粉噴吹無(wú)斷流，避免“大氣量小煤量”或“只走氣不走煤”的情況出現(xiàn)。

（6）濃相噴吹：特準(zhǔn)掌握噴煤煤粉濃度，做到真正的濃相噴吹。

（7）精準(zhǔn)掌握噴煤速度，實(shí)現(xiàn)低速噴煤，減小管道磨損。

（8）兩罐均壓：通過(guò)均勻?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)倒灌，均勻噴吹。

（9）節(jié)省氣源：泄壓到備用管，通過(guò)氣體重復(fù)利用，節(jié)省氣源。優(yōu)化控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)均勻噴吹進(jìn)一步節(jié)省氣源。

（10）提高能效：穩(wěn)定均勻的噴吹，提高了煤粉的燃燒效率。

（11）小改動(dòng)大效益：針對(duì)現(xiàn)有的工藝，只需簡(jiǎn)單改動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)最大優(yōu)化，保障了高爐穩(wěn)產(chǎn)、順產(chǎn)，進(jìn)一步高質(zhì)高產(chǎn)。

2.3 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)增加固體流量測(cè)量?jī)x一臺(tái)，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥一臺(tái)，噴煤自動(dòng)噴吹控制軟件一套，實(shí)現(xiàn)煤粉噴吹監(jiān)測(cè)、控制、調(diào)節(jié)。同時(shí)增加均壓，主管補(bǔ)氣保證噴吹的穩(wěn)定。

圖1 現(xiàn)有工藝管道概圖及改造部分示意圖

2.4 控制說(shuō)明

固體流量測(cè)量?jī)x、煤粉調(diào)節(jié)閥與噴煤PLC主站構(gòu)成總管煤粉瞬時(shí)流量測(cè)量與調(diào)節(jié)單元：煤粉流量計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)噴煤總管煤粉流量或計(jì)算累計(jì)量，通過(guò)與煤粉流量設(shè)定值或期望累計(jì)量比較，采用PID算法輸出一個(gè)閥門(mén)開(kāi)度控制信號(hào)，保證了煤粉流量長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性。系統(tǒng)參考現(xiàn)有罐壓，二次補(bǔ)氣量（壓力），流化氣量（壓力)，結(jié)合噴煤總管的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

除了煤粉流量自動(dòng)控制功能模塊，該系統(tǒng)還具備了以下各功能模塊：

“噴吹罐泄壓控制模型”、“噴吹罐裝粉控制模型”、“噴吹罐充壓控制模型”、“噴吹罐倒罐共噴控制模型”、“噴吹罐罐壓恒壓控制模型”、“智能、半自動(dòng)、手動(dòng)、手智一體轉(zhuǎn)換控制模型”。

本系統(tǒng)需要采集現(xiàn)場(chǎng)罐重信號(hào)，與流量計(jì)進(jìn)行對(duì)比分析，通過(guò)以太網(wǎng)，讀取ABPLC變量。

系統(tǒng)各功能以子模塊的形式加入到原噴煤控制系統(tǒng)，不影響員系統(tǒng)應(yīng)用，可根據(jù)實(shí)際情況切換為原系統(tǒng)。需原系統(tǒng)增加以下硬件點(diǎn)數(shù)。

表1 硬件點(diǎn)類型運(yùn)行原理

3 技術(shù)目標(biāo)

實(shí)現(xiàn)高爐噴煤系統(tǒng)的智能噴吹：全面完成自動(dòng)倒罐、自動(dòng)裝粉、自動(dòng)沖壓，自動(dòng)壓力控制等功能的自動(dòng)噴吹情況，進(jìn)一步完成煤粉噴吹過(guò)程中煤粉流量自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)連續(xù)，均勻，精準(zhǔn)煤粉噴吹。

噴吹量小時(shí)時(shí)段內(nèi)噴煤流量穩(wěn)定，實(shí)時(shí)流量（噴吹速率）波動(dòng)基本在設(shè)定值土2t/h；小時(shí)時(shí)段內(nèi)以內(nèi)最大偏差合理，正負(fù)不超過(guò)一分鐘理論噴煤量。噴煤小時(shí)累計(jì)量誤差滿足高爐需求，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)噴煤速度在合理范圍內(nèi)的濃相輸送，優(yōu)化噴煤工藝控制參數(shù)，減少輸送氣及流化氣的消耗。系統(tǒng)遇緊急情況，可切換手動(dòng)操作，情況正常后，再一鍵恢復(fù)智能噴吹。