柳鋼2號高爐實現智能噴吹的研究

王緒鵬，劉 敏，朱國銘，黃華鋼，林俊賢

（廣西柳州鋼鐵集團有限公司，廣西 柳州 545002）

1 目前現狀

柳鋼2號高爐噴煤噴吹系統采用半自動人工作。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。噴吹壓力不穩定，影響高爐熱風壓力波動、換罐斷煤、系統不連續。依靠人工操作，噴煤量的準確性難以保證。主要存在以下問題。

（1）噴吹量調節主要以罐壓調整作為主要手段，調壓過程金對分配器壓力產生影響，對均勻噴吹不利。

（2）噴吹速率波動大，瞬時速率偏差可達6t/h。

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

（4）倒罐期間噴煤波動大且斷流，導致現場噴煤不均勻，不穩定，不連續。

（5）同時由于噴煤速率波動大、不穩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，煤焦置換比降低，煤粉在高爐回旋區的燃燒率降低，使更多的未燃盡煤隨煤氣移出爐外，對除塵工藝負荷加大，能耗嚴重。

2 智能噴吹改造方案

2.1 設計要點

（1）現場增加總管煤粉流量測量設備（固體流量測量儀）信號作為控制依據。

（2）總管調節閥作為主要調節手段，控制煤粉流量，罐壓調節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，更加穩定。

（4）在原有控制系統基礎上，增加新的控制模塊，實現智能均勻噴吹系統，該系統和原系統可以自由切換。

2.2 系統優勢

（1）一鍵操作：一鍵開啟智能噴吹，遇緊急情況一鍵結束智能噴吹，恢復原系統操作。良好的兼容性，應用放心。

（2）實時監測：實時監測煤粉噴吹，實時控制煤粉流量，時時煤粉均勻。

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

（4）精準噴吹：噴吹均勻穩定，整點噴煤量滿足高爐需求。

（5）連續噴吹：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。

（6）濃相噴吹：特準掌握噴煤煤粉濃度，做到真正的濃相噴吹。

（7）精準掌握噴煤速度，實現低速噴煤，減小管道磨損。

（8）兩罐均壓：通過均勻實現平穩倒灌，均勻噴吹。

（9）節省氣源：泄壓到備用管，通過氣體重復利用，節省氣源。優化控制參數，實現均勻噴吹進一步節省氣源。

（10）提高能效：穩定均勻的噴吹，提高了煤粉的燃燒效率。

（11）小改動大效益：針對現有的工藝，只需簡單改動，可以實現最大優化，保障了高爐穩產、順產，進一步高質高產。

2.3 系統組成

系統增加固體流量測量儀一臺，氣動調節閥一臺，噴煤自動噴吹控制軟件一套，實現煤粉噴吹監測、控制、調節。同時增加均壓，主管補氣保證噴吹的穩定。

圖1 現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、煤粉調節閥與噴煤PLC主站構成總管煤粉瞬時流量測量與調節單元：煤粉流量計實時監測噴煤總管煤粉流量或計算累計量，通過與煤粉流量設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定性。系統參考現有罐壓，二次補氣量（壓力），流化氣量（壓力)，結合噴煤總管的流量進行調節。

除了煤粉流量自動控制功能模塊，該系統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、手智一體轉換控制模型”。

本系統需要采集現場罐重信號，與流量計進行對比分析，通過以太網，讀取ABPLC變量。

系統各功能以子模塊的形式加入到原噴煤控制系統，不影響員系統應用，可根據實際情況切換為原系統。需原系統增加以下硬件點數。

表1 硬件點類型運行原理

3 技術目標

實現高爐噴煤系統的智能噴吹：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，進一步完成煤粉噴吹過程中煤粉流量自動控制，實現連續，均勻，精準煤粉噴吹。

噴吹量小時時段內噴煤流量穩定，實時流量（噴吹速率）波動基本在設定值土2t/h；小時時段內以內最大偏差合理，正負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，系統實現噴煤速度在合理范圍內的濃相輸送，優化噴煤工藝控制參數，減少輸送氣及流化氣的消耗。系統遇緊急情況，可切換手動操作，情況正常后，再一鍵恢復智能噴吹。