柳鋼2號高爐實現(xiàn)智能噴吹的研究

王緒鵬，劉 敏，朱國銘，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號高爐噴煤噴吹系統(tǒng)采用半自動人工作。存在噴煤速率波動大、輸送煤粉不均勻，影響煤粉燃燒率、增加氮氣消耗。噴吹壓力不穩(wěn)定，影響高爐熱風(fēng)壓力波動、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)壓過程金對分配器壓力產(chǎn)生影響，對均勻噴吹不利。

（2）噴吹速率波動大，瞬時速率偏差可達(dá)6t/h。

（3）在人工操作的情況下，往往只關(guān)注保證整點煤量，對小時時段內(nèi)各個更小時間段，例如按小時設(shè)定量計算每3min該噴煤量，實際噴煤量，缺乏精細(xì)控制，小時時段內(nèi)噴煤量偏差達(dá)到lt。

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

（5）同時由于噴煤速率波動大、不穩(wěn)定而增加了氣量消耗，增加了操作人員的勞動強度。

（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)計要點

（1）現(xiàn)場增加總管煤粉流量測量設(shè)備（固體流量測量儀）信號作為控制依據(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

（1）一鍵操作：一鍵開啟智能噴吹，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）實時監(jiān)測：實時監(jiān)測煤粉噴吹，實時控制煤粉流量，時時煤粉均勻。

（3）均勻噴吹：時時保證時段內(nèi)噴煤量偏差小于理論每分鐘噴煤量，時段內(nèi)煤粉流量穩(wěn)定，沒有劇烈波動。

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

（5）連續(xù)噴吹：煤粉噴吹無斷流，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，實現(xiàn)低速噴煤，減小管道磨損。

（8）兩罐均壓：通過均勻?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，通過氣體重復(fù)利用，節(jié)省氣源。優(yōu)化控制參數(shù)，實現(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）小改動大效益：針對現(xiàn)有的工藝，只需簡單改動，可以實現(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)增加固體流量測量儀一臺，氣動調(diào)節(jié)閥一臺，噴煤自動噴吹控制軟件一套，實現(xiàn)煤粉噴吹監(jiān)測、控制、調(diào)節(jié)。同時增加均壓，主管補氣保證噴吹的穩(wěn)定。

圖1 現(xiàn)有工藝管道概圖及改造部分示意圖

2.4 控制說明

固體流量測量儀、煤粉調(diào)節(jié)閥與噴煤PLC主站構(gòu)成總管煤粉瞬時流量測量與調(diào)節(jié)單元：煤粉流量計實時監(jiān)測噴煤總管煤粉流量或計算累計量，通過與煤粉流量設(shè)定值或期望累計量比較，采用PID算法輸出一個閥門開度控制信號，保證了煤粉流量長時間的穩(wěn)定性。系統(tǒng)參考現(xiàn)有罐壓，二次補氣量（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、手動、手智一體轉(zhuǎn)換控制模型”。

本系統(tǒng)需要采集現(xiàn)場罐重信號，與流量計進(jìn)行對比分析，通過以太網(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)實際情況切換為原系統(tǒng)。需原系統(tǒng)增加以下硬件點數(shù)。

表1 硬件點類型運行原理

3 技術(shù)目標(biāo)

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

噴吹量小時時段內(nèi)噴煤流量穩(wěn)定，實時流量（噴吹速率）波動基本在設(shè)定值土2t/h；小時時段內(nèi)以內(nèi)最大偏差合理，正負(fù)不超過一分鐘理論噴煤量。噴煤小時累計量誤差滿足高爐需求，系統(tǒng)實現(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，可切換手動操作，情況正常后，再一鍵恢復(fù)智能噴吹。