在線監(jiān)測及自動吹堵技術(shù)在煉鐵噴煤系統(tǒng)中的應(yīng)用

董卓標，孫 勇，胡志偉

（韶鋼集團公司煉鐵廠，廣東 韶關(guān) 512123）

高爐噴煤操作直接影響到高爐氣體運動特性的變化，尤其是在大噴吹時，這種變化還可能危及高爐的穩(wěn)定運行。高爐噴煤在線監(jiān)測控制系統(tǒng)監(jiān)測到煤粉堵管報警后系統(tǒng)將自動進行反吹操作，因此可解決大多數(shù)堵管問題，避免了人為處理不及時、不準確的情況發(fā)生，杜絕了因人工反吹而造成的浪費及環(huán)境污染。

一、系統(tǒng)構(gòu)成及應(yīng)用

1.高爐噴吹煤粉流量測量的意義

（1）隨時掌握總體噴吹煤粉水平和各風(fēng)口噴吹煤粉的情況，了解高爐各風(fēng)口工作狀態(tài)。高爐工藝要求噴吹到高爐風(fēng)口的煤粉流股穩(wěn)定，各風(fēng)口噴吹煤量均勻。

（2）可顯示斷粉報警值并且能夠自動反吹，為控制總噴吹煤粉量和各風(fēng)口的噴吹量提供信號，總管流量信號是總體流量控制的反饋信號，支管流量是各風(fēng)口均勻控制及氮、煤比優(yōu)化控制的信號。

2.工作原理（圖1）

圖1 微波檢測工作原理

（1）微波法測量煤粉濃度的原理。微波傳輸后的功率與輸入功率成正比，與介質(zhì)層厚度和介電常數(shù)成反比。本案中介質(zhì)層厚度等于管道內(nèi)徑，介電常數(shù)為管道內(nèi)通過的煤粉濃度。在介質(zhì)層厚度一定的情況下，介電常數(shù)越大，即煤粉濃度越高，微波的損耗越大。此損耗與煤粉濃度成比例關(guān)系，通過采集微波的輸入和輸出，可得到微波的損耗，從而計算出煤粉的濃度。

（2）自動吹堵工作原理。高爐噴煤自動吹堵系統(tǒng)是根據(jù)各個煤粉管道的煤粉濃度來判斷煤粉分配均勻程度，當發(fā)現(xiàn)有堵管趨勢時，由PLC系統(tǒng)控制打開氮氣管道上的閥門并關(guān)閉煤粉管道上的閥門進行反吹，在吹掃過程中PLC系統(tǒng)根據(jù)氮氣壓力值來判斷是否吹通，壓力下降到一定值時表明管道吹通，PLC系統(tǒng)就打開煤粉管道上的閥門關(guān)閉氮氣管道上的閥門進行正常噴吹。如果吹掃時壓力值不變，系統(tǒng)就報警，說明管道已堵實，需人工處理。

（3）微波多譜勒測量原理。微波原理是利用多譜勒效應(yīng)，傳感器傳送低功率微波并接收物體反射回的能量。若物體的運動由微波傳感器檢測到，其反射微波頻率與發(fā)射頻率產(chǎn)生偏移，從而在輸出端產(chǎn)生低頻電壓。微波傳感器工作時無需接觸探測物體，不受周圍環(huán)境影響，并能透視非金屬材料。

3.主要技術(shù)指標（見表1）

表1

4.主要性能及特點

（1）微波測量方法，檢測信號靈敏度高，實現(xiàn)快速響應(yīng)無滯后。

（2）非接觸式測量法，防止煤粉對傳感器的磨損，使用壽命高。

（3）具有自動測堵功能，發(fā)現(xiàn)堵管時能自動吹掃，減輕人員的操作危險性和勞動強度，提高了整個系統(tǒng)的工藝水平。

（4）傳感器與變送器采用一體化結(jié)構(gòu)，抗干擾能力強，便于信號遠距離傳輸。

（5）直接輸出DC4～20mA標準電流信號。

（6）安全防爆型傳感器，具有防爆、防震、防潮、防熱、防有害氣體等功能。

（7）安裝使用方便，維護工作量小。

5.設(shè)備的組成

圖2 監(jiān)控設(shè)備的組成

在線監(jiān)測及自動吹堵系統(tǒng)分為兩部分：監(jiān)測部分和控制部分，見圖2。監(jiān)測部分主要由傳感器、測量控制柜、上位機和系統(tǒng)軟件組成；控制部分由閥門、PLC、上位機或平板電腦組成。測量控制柜內(nèi)裝有高速數(shù)據(jù)信號處理單元。數(shù)據(jù)經(jīng)信號處理單元運算處理得到每個煤粉管道內(nèi)的煤粉濃度信號，可通過數(shù)據(jù)通信或模擬信號的方式與上位機、平板電腦或PLC連接通信。監(jiān)測部分采用微波法，通過微波的損耗來反映煤粉濃度，煤粉來時，通過遠離微波源的信號大小可反映管道內(nèi)的風(fēng)速?？刂撇糠中枰诿悍壑Ч芎偷獨庵Ч芨靼惭b一氣動閥門，將監(jiān)測部分信號(各煤管及煤粉總管的煤粉濃度)傳輸至PLC，當某一煤管具有堵管趨勢時，由PLC下達指令關(guān)閉煤粉支管、打開氮氣支管并采用脈沖方法進行自動吹掃以達到吹通的目的。通過主控室上位機來顯示設(shè)備使用情況及狀態(tài)，見圖3。

二、結(jié)束語

采用噴煤在線監(jiān)測及自動吹堵系統(tǒng)，不僅滿足了生產(chǎn)工藝的要求，操作方便，而且測量精度高、運行穩(wěn)定、測量部件可靠、信號處理準確、操作畫面直觀。在環(huán)保、節(jié)能減排、節(jié)省人力和時間等方面效果顯著，為高爐的穩(wěn)定生產(chǎn)提供了有力的支持。

圖3 生產(chǎn)工藝流程圖