柳鋼高爐提高噴煤穩(wěn)定性的措施

王緒鵬　劉華慶　阮戍東　莫志東

摘要：因柳鋼煉鐵廠2號2650m3高爐噴煤并不具備良好穩(wěn)定性，結(jié)合改造系統(tǒng)、自動控制等相關(guān)措施的運(yùn)用，使噴煤穩(wěn)定性明顯提升。每小時(shí)實(shí)際、高爐所需煤量對應(yīng)的偏差，即噴煤準(zhǔn)確性可控制于每小時(shí)上下0.5噸以內(nèi)；瞬時(shí)速率極值、設(shè)定速率，二者的偏差，即噴煤均勻性可控制于每小時(shí)上下5噸以內(nèi)，為穩(wěn)定、長期的高爐運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高爐噴煤準(zhǔn)確性均勻性

噴煤穩(wěn)定性具體涉及到如下兩大塊，即噴煤準(zhǔn)確性、均勻性。前者表示每小時(shí)實(shí)際以及需求煤量偏差，將對高爐燃料比、焦比等造成影響；后者即瞬時(shí)噴煤速率極大、小值以及設(shè)定速率對應(yīng)偏差，其將對透氣性指數(shù)造成影響，若偏差較大，可能引起爐況波動。目前，柳鋼煉鐵廠2號2650m3高爐噴煤穩(wěn)定性不大好，噴煤準(zhǔn)確性難以控制在每小時(shí)上下0.5噸以內(nèi)，且具備較大均勻性偏差，甚至極大值、設(shè)定值之間的偏差超過每小時(shí)10噸，這兩方面均需要進(jìn)一步改善。

1 噴煤穩(wěn)定性提高的措施

1.1 噴煤系統(tǒng)的改造

（1）噴吹罐增加蒸汽加熱。噴吹罐煤粉溫度偏底，底部流化裝置容易板結(jié)，流化裝置失效，煤粉疏松不充分，造成煤粉噴吹不均勻；若溫度較低，則流動性因此變差，易導(dǎo)致高爐堵槍。通過設(shè)計(jì)增加噴吹罐蒸汽加熱裝置，對噴吹罐煤粉進(jìn)行蒸汽加熱，保證噴吹罐煤粉溫度一直處于70℃左右，底部流化裝置板結(jié)現(xiàn)象基本消除，噴吹均勻、穩(wěn)定，壓力波動小。

（2）增加中部流化。噴吹罐內(nèi)煤粉流化如何，將對輸送順暢與否產(chǎn)生影響。通過上部充壓這一方式，自上部將煤粉壓實(shí)，無法由此充分流化。現(xiàn)將底部、中部流化增加其中，使得煤粉得以充分疏送。中部流化3個(gè)流化孔，位于距罐底高2500 mm處，以三角形形式環(huán)布一周；每個(gè)中部流化孔分別由氣動閥切斷閥和調(diào)節(jié)閥控制。

（3）管道盲管改造。噴煤罐給煤閥距離前端匯聚的高爐噴煤管有較長的盲管，達(dá)6米左右。在使用噴煤罐噴煤過程中，盲管容易堵塞，送氣不通，需要往噴煤罐內(nèi)反拉，反拉過程會造成倒灌時(shí)間長，高爐分配器壓力波動大。在匯聚前端增加氣動閥，縮短盲管距離，并設(shè)置程序進(jìn)行控制，使新增的氣動閥與原先的給煤閥進(jìn)行連鎖，實(shí)現(xiàn)同時(shí)開關(guān)，防止煤粉堵塞管道，減少倒罐時(shí)間，減少高爐壓力波動。

（4）補(bǔ)氣、補(bǔ)壓閥門改造。本系統(tǒng)的補(bǔ)壓、補(bǔ)氣調(diào)節(jié)閥運(yùn)用的是電動調(diào)節(jié)閥，電氣控制部分因?qū)Υ司哂兄萍s作用，在使用過程中靈敏度差，設(shè)定開關(guān)量與實(shí)際開關(guān)量偏差刻度達(dá)5%，造成補(bǔ)氣和補(bǔ)壓流量波動不穩(wěn)定，將電動調(diào)節(jié)閥改成氣動調(diào)節(jié)閥后，設(shè)定開關(guān)量與實(shí)際開關(guān)量偏差刻度達(dá)1%，補(bǔ)氣和補(bǔ)壓流量穩(wěn)定，即可令噴煤過程中的速率波動得以減少。

1.2 實(shí)現(xiàn)高爐噴煤自動控制

1.2.1 噴煤量自動控制方案

采用“定罐壓調(diào)補(bǔ)氣流量”方案，自動調(diào)節(jié)實(shí)時(shí)噴煤率，以此保障罐壓穩(wěn)定性，并結(jié)合補(bǔ)氣量對噴煤率進(jìn)行調(diào)節(jié)，如下即為控制原理圖。

結(jié)合噴煤量設(shè)定，對噴煤率設(shè)定進(jìn)行推算，依據(jù)設(shè)定差異，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)曲線，對噴吹罐罐壓設(shè)定值進(jìn)行設(shè)定，并結(jié)合自動調(diào)節(jié)泄壓閥、補(bǔ)壓調(diào)節(jié)閥，對罐壓進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，令其處于設(shè)定值范圍。雖噴煤率不直接受到罐壓控制，但噴煤率偏差將對此造成影響。若實(shí)際、設(shè)定偏差值超過每小時(shí)2噸，則將罐壓設(shè)定增減20kPa；若這一數(shù)值達(dá)到每小時(shí)5噸時(shí)，則增減30kPa。

結(jié)合補(bǔ)氣調(diào)節(jié)閥開展閉環(huán)調(diào)節(jié)，由此實(shí)現(xiàn)噴煤率的調(diào)節(jié)。依據(jù)設(shè)定、實(shí)際噴煤率偏差，通過PID控制方式加以調(diào)節(jié)，穩(wěn)定噴煤率于設(shè)定范圍內(nèi)，達(dá)成均勻噴煤的目標(biāo)。因噴煤率很大程度上會受補(bǔ)氣調(diào)節(jié)閥開度的影響，且調(diào)節(jié)具備滯后性，在多次試驗(yàn)后，可限制開度于百分之二十到四十五，調(diào)節(jié)幅度不得過大。此外，也需關(guān)注的是，若實(shí)際、設(shè)定值相比，前者較大時(shí)，需調(diào)小補(bǔ)氣調(diào)節(jié)閥；若前者較小時(shí)，則需開大補(bǔ)氣調(diào)節(jié)閥。因此，在對補(bǔ)氣調(diào)節(jié)閥PID控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)定時(shí)，需對反作用加以選擇。

因?qū)⒔?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦\(yùn)用于噴吹初期，噴煤量調(diào)節(jié)偏差大，為使得1小時(shí)、0.5小時(shí)噴煤量與高爐需求相符，有必要在噴吹時(shí)實(shí)時(shí)對噴煤量設(shè)定進(jìn)行補(bǔ)償。此次對每十分鐘進(jìn)行一次補(bǔ)償?shù)姆绞郊右赃\(yùn)用，十分鐘后，需依據(jù)已噴、設(shè)定值偏差，于此后一個(gè)十分鐘進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)而對1小時(shí)、0.5小時(shí)的穩(wěn)定噴煤量予以保障。

1.2.2 噴煤率計(jì)算優(yōu)化

準(zhǔn)確對噴煤率進(jìn)行計(jì)算，可使得控制滯后時(shí)間得以減少，令煤量控制得以更為精確。取樣時(shí)間跨度往往會對噴吹率造成顯著影響，若跨度較大，則噴吹罐質(zhì)量也將出現(xiàn)較大變化，則計(jì)算噴吹率的準(zhǔn)確度即越高，但無法保障實(shí)時(shí)性，此時(shí)則不具任何意義。

在時(shí)間增長的同時(shí)，本方法取樣時(shí)間跨度將持續(xù)增加，雖令噴吹率更為準(zhǔn)確，但其實(shí)時(shí)性相對較差，調(diào)節(jié)的滯后性極為嚴(yán)重，無法達(dá)成自動控制目標(biāo)。

為對噴吹率計(jì)算實(shí)時(shí)性、精度予以兼顧，通過持續(xù)試驗(yàn)，在程序內(nèi)結(jié)合移位寄存器這一形式，以45秒作為計(jì)算噴吹率的周期，每三秒進(jìn)行一次數(shù)據(jù)更新，控制效果得以顯著提升。經(jīng)過優(yōu)化后的計(jì)算公式：

2 改造效果

（1）噴煤準(zhǔn)確性。依照每小時(shí)40噸的設(shè)定噴煤量進(jìn)行對比，改進(jìn)前的為每小時(shí)40.95噸，1小時(shí)實(shí)際、需求煤量偏差達(dá)到每小時(shí)0.95噸。而改進(jìn)后，為每小時(shí)40.23噸，1小時(shí)實(shí)際、需求煤量偏差每小時(shí)為0.23噸。

（2）噴煤均勻性。改進(jìn)前的瞬時(shí)噴煤速率的極大值為53.21 t/h，極小值為27.32 t/h即瞬時(shí)速率的極大值與設(shè)定速率的偏差為13.21t/h；改進(jìn)后的瞬時(shí)噴煤速率的極大值為44.65t/h，極小值為36.22 t/h，即瞬時(shí)速率的極大值與設(shè)定速率的偏差為4.65t/h。

3 結(jié)論

結(jié)合對工藝參數(shù)的調(diào)整、控制程序的優(yōu)化以及系統(tǒng)改造等措施，顯著提升了柳鋼煉鐵廠2號2650m3高爐噴煤的穩(wěn)定性。每小時(shí)實(shí)際、高爐所需煤量對應(yīng)的偏差，即噴煤準(zhǔn)確性可控制于每小時(shí)上下0.5噸以內(nèi)；瞬時(shí)速率極值、設(shè)定速率，二者的偏差，即噴煤均勻性可控制于每小時(shí)上下5噸以內(nèi)，為穩(wěn)定、長期的高爐運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王緒鵬，劉華慶，阮戍東，等.柳鋼高爐煤粉輸送氣量的優(yōu)化設(shè)定.工業(yè)A，2016.08（2）.

[2]章宏，彭福榮.4號高爐噴煤系統(tǒng)技術(shù)改造及其效果.梅山科技，2012，（6）.

作者簡介：王緒鵬（1986-），男，漢族，廣西人，本科，工程師。