并罐爐頂要料信號及倒罐控制程序的設計與應用

鄒 建 唐 博

（1.中冶賽迪重慶信息技術有限公司；2.中冶賽迪上海工程技術有限公司）

目前國內的煉鐵高爐大多采用串罐或者并罐的無料鐘爐頂， 其中串罐式爐頂設備結構簡單、布料穩定，是無料鐘爐頂的主要設計型式［1］；并罐無料鐘爐頂系統雖然所占比例較串罐式爐頂設備小，但在國內不少大中型高爐上也有應用［2］。對于兩種爐頂系統而言，爐頂要料信號都是一個重要信號， 其編程與設計難度較高且復雜。相對于串罐爐頂系統而言，并罐爐頂系統要料信號的設計難度更高，并且還多了一項爐頂倒罐程序的設計。

1 工藝流程

煉鐵高爐并罐無料鐘爐頂系統的工藝流程如圖1 所示，其中礦焦槽系統無中間斗。 該系統主要由上料主皮帶、爐頂上部溜槽（翻板）、罐1上密封閥、罐1 下密封閥、罐1 下料閘、罐1 的均排壓系統，罐2 上密封閥、罐2 下密封閥、罐2 下料閘、罐2 的均排壓系統、傳動齒輪箱、布料溜槽和探尺構成［3］。

圖1 并罐無料鐘爐頂系統的工藝流程

爐頂上部溜槽是切換上料主皮帶的料往哪個罐放的設備。 礦焦槽系統直接控制礦石和焦炭稱量斗將原料放在礦石主皮帶，再送至上料主皮帶，通過爐頂上部溜槽，把料送進罐1 或罐2，再通過下密封閥、下料閘和布料溜槽，將料放入高爐內。當料批的料頭到達OK 點位置時，若爐頂應該受料的料罐沒空或者上密封閥未開，則上料主皮帶停。

2 并罐爐頂要料信號的設計

爐頂罐1 和罐2 可以各存放一整罐料，其中一個罐的下料閘打開，開始向爐內布料，延時后發出要料信號，讓礦焦槽放料到皮帶上。 當爐頂有料罐空、上部溜槽處于空料罐位置、上密封閥打開后，如果皮帶上的料未到料頭OK 點，那么上料主皮帶就不會停。 理論上，上料主皮帶（圖1 中的礦石主皮帶和上料主皮帶可以看作是一條上料主皮帶）、爐頂罐1 和罐2，最多只能存在2 個整罐的料或者少于3 個整罐的料（即1 個整罐料和2 個非整罐料）。

由以上分析可知，不倒罐時的并罐爐頂要料信號控制程序的設計要點如下［3］：

a. 皮帶、料罐總共小于2 罐料，發出要料信號，但需留夠連續放2 罐料的間隔時間；

b. 皮帶、料罐總共2 罐料，料罐開始布料后延遲一定時間發出要料信號；

c. 皮帶、 料罐總共有3 罐或者3 罐以上料時，不發出要料信號。

高爐上料一般采用C↓O↓（C 代表焦炭，O代表礦石）料制或C↓O↓Os↓料制（Os 代表小粒礦），如果采用C↓O↓料制，就容易出現其中一個罐一直裝焦炭， 另外一個罐一直裝礦石的情況。 為了防止并罐的罐1 和罐2 總是裝同一種料（例如罐1 一直裝焦炭，罐2 一直裝礦石）導致設備磨損程度不同， 需設計爐頂倒罐功能， 使罐1裝礦石，罐2 裝焦炭。 加了倒罐功能之后，爐頂要料信號的設計就更加復雜。 假如在布料罐數（Dump 號）為50 時倒罐，倒罐和要料信號設計原理如下：

a. 先不考慮皮帶上有料的情況， 罐1 裝滿（Dump 號為48）且沒放料，罐2 滿（Dump 號為49） 且沒放料，nDump 后倒罐=3， 此時總罐數為2，沒有要料信號。

b. 罐1 下料閘開一定時間后，爐頂發出要料信號， 這時礦焦槽開始往皮帶放料 （Dump 號為50），礦焦槽開始放料后要料信號消失。 此時皮帶和料罐總罐數為3。 等罐1 空之后，nDump 后倒罐=2。

c. 皮帶上的料往罐1 裝（Dump 號為50），此時罐2 下料閘開，開始放料，由于nDump 后倒罐=2 的條件， 罐2 下料閘開一定時間后不發要料信號，必須要等罐2 空了之后（nDump 后倒罐=1，總罐數為1）才發出要料信號，此時罐1 滿（Dump 號為50），礦焦槽向皮帶上放料（Dump 號為51），總罐數為2。

d. 此時罐1 滿（Dump 號為50），罐2 空，皮帶上有料（Dump 號為51），nDump 后倒罐=1。罐1 下料閘打開一定時間后再次發出要料信號。 這個要料信號要等到皮帶上有一整罐料， 并且滿足皮帶上2 罐料最短時間間隔才能放， 放的料Dump 號為52。

e. 罐1 空了之后，nDump 后倒罐=1， 皮帶上的料 （Dump 號為51） 往罐1 裝， 后續的原料（Dump 號為52）往罐2 裝。

綜上所述，罐1 連裝兩次料（Dump 號為50、51），罐2 裝Dump 號為49、52 的料，完成倒罐功能。

在nDump 后倒罐=2 時的要料信號比正常要料信號晚發出去，并且罐1 在布Dump 號為50 的料，皮帶上Dump 號為51 的料時，罐1 設備不能出問題，放料時間也不能過長，否則就有可能導致皮帶上Dump 為51 的料到料頭OK 點時，罐1還沒有準備好而導致皮帶停。 同時也說明倒罐功能對上料速度影響較大，基本上比正常放料時少放一罐。

筆者設計的并罐爐頂要料信號的程序如圖2所示。

3 實際應用

煉鐵高爐并罐無料鐘爐頂系統在某鋼鐵廠煉鐵高爐實際應用后，其高爐并罐爐頂主界面截圖如圖3 所示，罐1 或罐2 開始布料5s 后發出要料信號，倒罐罐數界面可設置或取消，項目投產至今運行正常。

圖2 并罐爐頂要料信號程序

圖3 高爐并罐爐頂主界面

4 結束語

煉鐵高爐并罐爐頂工藝流程比串罐爐頂復雜，要料信號多了倒罐功能，其設計難度更高，要料信號能否正確發出，關系到高爐能否順利生產。筆者設計的并罐爐頂要料信號和倒罐功能的控制程序運行穩定可靠，經受住了實際工程的檢驗。