大型高爐熱風(fēng)爐全自動換爐程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

樊磊

摘 要

宣鋼高爐熱風(fēng)爐換爐操作一直處于手動和半自動狀態(tài)，每次的閥門開關(guān)操作，稍有不慎就會發(fā)生事故，急需一套可自動進(jìn)行換爐的程序，來嚴(yán)格執(zhí)行各閥門的開關(guān)控制，保證熱風(fēng)爐系統(tǒng)的正常運(yùn)行。本文基于生產(chǎn)實(shí)踐，設(shè)計(jì)并實(shí)施了熱風(fēng)爐全自動換爐程序，收到了非常好的實(shí)際效果。

【關(guān)鍵詞】熱風(fēng)爐 自動換爐 順序 開關(guān) 閥門 數(shù)字 標(biāo)記

高爐的一座熱風(fēng)爐設(shè)有多個切斷閥和調(diào)節(jié)閥，各個切斷閥的開關(guān)狀態(tài)組成了熱風(fēng)爐的三種狀態(tài)，即燃燒、送風(fēng)、悶爐，換爐就是熱風(fēng)爐從一種狀態(tài)進(jìn)入另一種狀態(tài)。

高爐熱風(fēng)爐手動和半自動結(jié)合的操作方式，基本滿足了生產(chǎn)的需要，但在宣鋼，手動和半自動換爐卻有著以下缺點(diǎn)：

（1）宣鋼現(xiàn)有四座高爐，每座高爐都要進(jìn)行每小時一次的熱風(fēng)爐換爐，為保證管網(wǎng)煤氣壓力的穩(wěn)定，保證其他高爐的燒爐，必須錯開換爐時間，宣鋼四座熱風(fēng)爐的換爐時間分別為每小時的整點(diǎn)、15分、半點(diǎn)、45分，一旦其中一個高爐換爐不及時，就會與下個高爐換爐時間沖突，引起管網(wǎng)煤氣壓力波動，同時影響四座高爐熱風(fēng)爐的燒爐；

（2）人工手動和半自動操作，容易出現(xiàn)人為操作失誤，進(jìn)而影響正常換爐，甚至影響高爐正常生產(chǎn)。隨著大型高爐生產(chǎn)的高度集中，進(jìn)一步挖潛增效，降低成本，熱風(fēng)爐全自動的實(shí)現(xiàn)迫在眉睫。

1 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)前期調(diào)查研究，將熱風(fēng)爐換爐需要實(shí)現(xiàn)自動的區(qū)域分為了三個部分：自動換爐、混風(fēng)調(diào)節(jié)閥自動、助燃風(fēng)機(jī)風(fēng)門自動。在實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐自動換爐方面，經(jīng)多次程序編制和試驗(yàn)，最終決定使用數(shù)字標(biāo)號和排序進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，即給每個熱風(fēng)爐進(jìn)行編號，并在程序中將換爐順序通過編號進(jìn)行排列，選擇好排列順序后，當(dāng)系統(tǒng)時間到達(dá)設(shè)定的時間節(jié)點(diǎn)時，程序會按照編好的順序進(jìn)行自動換爐，利用數(shù)字排序方法實(shí)現(xiàn)多設(shè)備的循環(huán)操作控制；在實(shí)現(xiàn)混風(fēng)調(diào)節(jié)閥和助燃風(fēng)機(jī)風(fēng)門自動上，使用ABB系統(tǒng)CBF中的通用塊（C_CS），并根據(jù)設(shè)備工藝參數(shù)、控制方法等，合理利用通用塊的各管腳功能，實(shí)現(xiàn)了混風(fēng)調(diào)節(jié)閥和助燃風(fēng)機(jī)風(fēng)門的自動控制。

2 實(shí)施內(nèi)容

2.1 全自動換爐程序的設(shè)計(jì)

將高爐的三座熱風(fēng)爐在程序中分別用數(shù)字標(biāo)記為：1、2、3，通過排序法，設(shè)置6種排序方式：123、321、132、231、312、213，并將這6種排序方式設(shè)置為“換爐順序”，由操作工在畫面上設(shè)定“換爐順序”和“換爐時間”，當(dāng)系統(tǒng)時間到達(dá)設(shè)定的“換爐時間”，程序就會按照設(shè)定好的“換爐順序”自動對熱風(fēng)爐進(jìn)行換爐操作。

換爐方式有“自動”和“手動”兩種方式可以選擇，當(dāng)換爐方式在“手動”時，“換爐順序”、“換爐時間”均不起作用，仍由崗位人員手動發(fā)出換爐指令。在“自動”方式下，熱風(fēng)爐則按照操作工設(shè)定的“換爐時間”和“換爐順序”進(jìn)行換爐，并且提前5分鐘在熱風(fēng)爐主畫面進(jìn)行提示：準(zhǔn)備換爐！同時彈出操作面板：

（1）如果不進(jìn)行自動換爐，按下彈出操作面板的提示按鈕，由“自動”切換到“手動”換爐方式，不再自動換爐；

（2）如果不進(jìn)任何自動換爐，按下彈出操作面板的提示按鈕，由“自動”切換到“手動”換爐方式，不再自動換爐；

（3）如果不進(jìn)行任何操作，5分鐘過后“自動”進(jìn)行換爐，按照之前選擇好的“換爐順序”， 操作，5分鐘過后“自動”進(jìn)行換爐，按照之前選擇好的“換爐順序”， 把燃燒狀態(tài)的爐子“自動”換爐為送風(fēng)，當(dāng)此爐子有送風(fēng)狀態(tài)時，將原送風(fēng)的爐子進(jìn)行“自動”燒爐，當(dāng)此爐子有燒爐狀態(tài)時，整個自動換爐過程結(jié)束，按照“換爐順序”準(zhǔn)備下一個爐子?！皳Q爐順序”共有123、321、132、231、312、213，6種，在畫面可供操作工選擇，以123為例：123為每次燒爐轉(zhuǎn)送風(fēng)的爐子順序，目前3座熱風(fēng)爐狀態(tài)應(yīng)為：1#燒爐、2#燒爐、3#送風(fēng)，1#為先燒好的爐子，換爐順序?yàn)椋?/p>

（1）1#燒爐轉(zhuǎn)送風(fēng)，3#送風(fēng)轉(zhuǎn)燒爐；

（2）2#燒爐轉(zhuǎn)送風(fēng)，1#送風(fēng)轉(zhuǎn)燒爐；

（3）3#燒爐轉(zhuǎn)送風(fēng)，2#送風(fēng)轉(zhuǎn)燒爐；自此回到1#燒爐、2#燒爐、3#送風(fēng)狀態(tài)，之后仍以此循環(huán)。這種方法直觀性強(qiáng)，且方便操作，在生產(chǎn)過程中如因設(shè)備故障影響熱風(fēng)爐自動換爐，只需更簡單地更改換爐順序就可解決。

2.2 混風(fēng)調(diào)節(jié)閥全自動開關(guān)

熱風(fēng)爐混風(fēng)調(diào)節(jié)閥主要用于調(diào)節(jié)熱風(fēng)爐向高爐輸送熱風(fēng)的溫度，即風(fēng)溫。在不進(jìn)行換爐操作時，熱風(fēng)爐輸出熱風(fēng)的溫度比較穩(wěn)定，混風(fēng)調(diào)節(jié)閥只需設(shè)定為自動方式，就能滿足生產(chǎn)需要。但進(jìn)行換爐操作時，風(fēng)溫的波動比較大，混風(fēng)調(diào)節(jié)閥自動調(diào)節(jié)已不能滿足生產(chǎn)的需要，需要人為進(jìn)行手動干預(yù)。人為進(jìn)行手動干預(yù)操作不及時影響風(fēng)溫，容易出現(xiàn)人為操作失誤。由于混風(fēng)調(diào)節(jié)閥在換爐時的動作有一定的規(guī)律性，只需將這一規(guī)律用程序來實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過熱風(fēng)操作工的摸索，混風(fēng)調(diào)節(jié)閥遵循以下規(guī)律，當(dāng)開度小于13%時，需要進(jìn)行全關(guān)操作；當(dāng)換爐剛完成時，即其中一座熱風(fēng)爐剛達(dá)到送風(fēng)狀態(tài)時，延時，開度直接開到m，由于三座熱風(fēng)爐離混風(fēng)調(diào)節(jié)閥的距離不一樣，所以三座熱風(fēng)爐的參數(shù)也不一樣。把這一規(guī)律用程序來實(shí)現(xiàn)，即完成了混風(fēng)調(diào)節(jié)閥在換爐時全自動開關(guān)，不需要進(jìn)行人為干預(yù)。

2.3 助燃風(fēng)機(jī)及風(fēng)門實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)

熱風(fēng)爐風(fēng)機(jī)采用直啟方式運(yùn)行，只能通過風(fēng)門調(diào)節(jié)閥調(diào)整出風(fēng)量。在實(shí)際應(yīng)用中，操作工對風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度進(jìn)行手動調(diào)節(jié)控制，當(dāng)3座熱風(fēng)爐雙爐燒爐時，崗位人員把風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度調(diào)整到65%左右，助燃風(fēng)供風(fēng)壓力保持在7KPa；單爐燒爐時，崗位人員把風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度調(diào)整到30%，助燃風(fēng)機(jī)供風(fēng)壓力保持在3.5KPa。在崗位人員操作過程中，需要關(guān)注換爐和燒爐的操作，之后才能進(jìn)行風(fēng)機(jī)風(fēng)門操作，至少使風(fēng)門調(diào)節(jié)延后10分鐘，為此，我們對風(fēng)機(jī)風(fēng)門調(diào)節(jié)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)及時調(diào)節(jié)，節(jié)能降耗。熱風(fēng)爐雙爐燒爐、單爐燒爐時風(fēng)門調(diào)節(jié)開度不同，可通過條件判斷何時進(jìn)行風(fēng)門調(diào)節(jié)，來實(shí)現(xiàn)及時調(diào)節(jié)供風(fēng)壓力。在單燒時，助燃風(fēng)機(jī)風(fēng)門設(shè)定開度30%，在雙燒時，助燃風(fēng)機(jī)風(fēng)門設(shè)定開度65%，助燃風(fēng)機(jī)風(fēng)門開度調(diào)節(jié)及時，提高了燃燒效率，降低了生產(chǎn)成本。

3 結(jié)束語

此次熱風(fēng)爐全自動的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，主要應(yīng)用于宣鋼兩座2500m3高爐，極大的提高了生產(chǎn)效率，減少事故的發(fā)生，保證了設(shè)備的安全，節(jié)約了高爐煉鐵成本。熱風(fēng)爐全自動程序在宣鋼高爐的成功應(yīng)用說明，此設(shè)計(jì)同樣適用于宣鋼和國內(nèi)其它高爐或其他設(shè)備的控制，具有良好的推廣價(jià)值。