高炉喷煤系统自动控制的应用摘要高炉喷煤系统的自动化系统控制在高炉生产中已广泛运用，但自动化软件的编程、系统的组态、自控系统的调试在施工单位运用较少。

本文根据蒙丰工程全面阐述了喷煤系统的软件编程、自动化组态及整个喷煤系统的自动控制。

供施工技术人员参考。

关键词自动化软件编程系统组态系统配置1．前言高炉喷煤系统自获得成功以来，很快在国内普遍推广应用，并且高炉喷煤工艺及其相关技术得到了迅速发展。

尤其是近几年发展的富氧大喷煤技术给高炉生产注入新的生机。

高炉喷吹煤粉，是节约焦炭、降低高炉炼铁生产成本的重要措施。

国内炼铁生产规模不断扩大与高炉生产效率的提高，对焦炭需求量也日趋增加，由于国内焦煤资源逐渐减少造成冶金焦价格的不断上涨。

因此，高炉喷吹煤粉是现代高炉炼铁生产降低成本的重要技术之一。

进一步减低生铁成本的途径之一是实现高炉喷煤，对高炉喷吹煤粉代替部分焦炭。

因此高炉设高炉喷吹煤粉工程。

喷煤工程设计指标将达到180kg／t铁喷煤比能力。

喷吹煤种按全烟煤的浓相输送设计。

喷煤工程建成以后，具备可以喷吹单一的无烟煤或烟煤，或喷吹两种不同挥发份、按不同比例组成的混合煤。

并且根据高炉喷煤达到最大喷煤量的需要，应向高炉提供1～3％的富氧率，以及采取各种措施提高高炉热风温度。

随着喷煤系统工艺水平的不断提升，对自动化控制的要求就越来越高。

本文是根据蒙丰特钢工程喷煤系统自动化控制的配置进行分析和阐述。

2．工艺流程蒙丰特钢高炉喷煤工程系统自动控制系统分为三大部分；热烟气系统、制粉系统和喷吹系统。

热烟气系统主要包括烟气升温炉、高炉煤气管道、助燃空气管道、热风炉废气管道、冷空气管道。

制粉系统：包括一个原煤仓，一台密闭式称重皮带给煤机，一台中速磨煤机，，一台热风炉烟气引风机，一台助燃风机，一台布袋收粉器，一台主排烟风机和一个煤粉仓。

喷吹系统：内设两个喷吹罐，两个喷吹罐轮换向一座高炉喷煤。

两个喷吹罐交替向高炉连续喷煤，两根喷煤主管的出口管合并一根主管，在高炉附近的分配器后分成14根支管向所对应高炉风口喷吹煤粉。

3．自动化控制系统的配置高炉喷煤系统采用西门子s7--300plc控制。

制粉系统和喷吹系统配置两台上位工控机，并互为热备。

其中喷吹系统的工控机监控高炉喷吹系统的画面并进行相应的操作。

制粉系统的工控机监控制粉系统的工艺画面流程并进行相应的操作。

在crt显示喷煤工艺的画面、监视及控制所有的参数，包括显示动态根过程、阀门位置、各种参数的当前设定值及操作值、i/o实时状态显示，自动建立数据库、保存重要的历史数据、压力、温度、重量曲线显示及调用，班、日、月、年报表的生成及打印。

3.1硬件组态喷高炉喷煤系统配置一套s7-300plc。

二台工控机，二台工控机互为备用，当一台工控机发生故障时，另一套工控机能够满足生产的需要。

从而保证了生产的要求。

二台plc柜内安装以下模块。

3.1.1 plc cpu板6e-s7315-2ag10-0ab0 1块3.1.2 存储卡6e-s7953-8lf11-0aa01快3.1.3 以太网卡6gk7343-1ex11-0xe01块3.1.4 数字量输入板6e-s7321-1bl00-0aa06快3.1.5 数字量输出板6e-s7322-1bl00-0aa04块3.1.6 模拟量输入6e-s7331-7kf02-0ab08块3.1.7 模拟量输出6e-s7332-5hd01-0ab04快3.1.8 电阻输入6e-s7331-7f00-0ab03快3.1.9 接口模块6e-s7153-1aa0-3xb0 3块3.1.10电源模块ps307 4快图1 plc 系统配置图3.2软件设计上位机监控系统和数据采集系统是用西门子公司wcc6.22进行编程，基础软件是用windowsxp系统。

基础自动部分用西门子公司step7 v5.4完成。

3.2.1 wcc系统wcc是在微软公司windowsxp平台上功能强大的人-机接口系统。

实现了操作工和控制过程的接口。

实现了操作员和自动化系统之间的通讯。

此系统具有以下功能图形系统用于建立屏幕图形的各种显示画面；报警系统对现场的各类检测点进行实时报警；归档系统用于对指定的各类数据进行归档保存；报告系统实现了各类数据的报表，以报告的形式打印；通讯系统能直接对wcc浏览器进行组态；3.2.2 step7 v5.4系统step7编程软件是西门子公司系列plc产品的编程软件，它完成了plc产品的编程、调试、监视的软件。

应用setp7软件，能在高炉喷煤项目上建立起s7用户程序。

可编程控制通过s7程序、监视和控制现场的各类设备。

在s7程序内通过地址定位，对i/o模版进行寻址。

从而控制设备的运行过程。

3.2.3现场总线现场总线是应用在生产现场的设备之间，实现双向串行多节点数字通信的系统、也称为开放式、数字化、多点通讯的底层控制网络。

它把单个分散的测量控制设备转变成网络节点。

以现场总线电缆为传输介质，把它们连接成可以相互沟通信息，共同完成自控任务的网络控制系统。

此系统的现场总线是用profibus总线。

profibus总线是工厂较常用的一种总线。

系统在中控制设置两台wcc服务器，通过cp343通讯板连接s7-300plc。

此外在给煤系统和中速磨煤机各设一个从站连接。

每台plc分别对系统的温度、压力、生产传动和操作控制。

通过wcc的界面，对数据采集、监视、参数设定和修改。

4．现场检测与控制高炉喷煤自动控制系统分为plc控制级和设备控制级。

plc控制级包括plc控制系统、高速数据传输系统、监控操作站。

由plc系统完成对过程监控所需要的各类信号的采集，并实施相关的实时控制。

4.1热烟气系统热烟气系统主要包括烟气升温炉、高炉煤气管道、助燃空气管道、热风炉废气管道、冷空气管道。

烟气升温炉采用高炉煤气点火，并伴烧保火，燃烧使用高炉煤气产生高温烟气，再与热风炉废气混合送入中速磨煤机中作为干燥气源，干燥气源的使用温度为250～320。

烟气升温炉燃烧高炉煤气，并采用助燃风机鼓入空气助燃，高炉煤气与助燃空气比例在正常燃烧时大约为1:0.7。

图 2 热烟气系统流程图4.1.1热烟气系统检测（1）温度检测原煤仓锥体部分原煤温度、烟气升温炉炉膛温度、一次风热气温度、中速磨煤机出口烟气温度、布袋出口烟气温度。

（2）压力信号的检测烟气升温炉炉膛压力、烟气升温炉出口压力、主排烟风机出口压力、高炉煤气压力、助燃空气压力、中速磨机入口压力、中速磨机出口压力、布袋收粉器出口压力。

（3）流量检测高炉煤气流量、助燃空气流量、热风废气流量、制粉系统烟气总流量。

4.1.2系统控制（1）热烟气温度控制通过调节高炉煤气的流量、热风炉废气流量以及调节中速磨机烟气入口前的掺冷空气调节阀来调节热烟气的温度。

（2）热烟气流量控制调节高炉煤气流量、热风炉废气流量、主排烟风机进口流量来控制热烟气流量。

（3）热烟气压力控制单独或同时调节主排烟风机入口阀门开度和中速磨机热风入口阀阀门开度调节热烟气压力。

4.2制粉系统主要包括中速磨煤机、全封闭称重给煤机、布袋收粉器、主排烟风机。

原煤通过密闭称重皮带机按设定给煤量送入中速磨机中，在热烟的干燥下，磨细的煤粉通过中速磨机上部的分离器被热烟气携带进入布袋收粉器中进行过滤分离，烟气与煤粉分离后，煤粉通过旋转卸灰阀落入煤粉仓中，经过布袋过滤后的烟气通过主排烟风机排入大气。

检测计量。

图3制粉系统流程图4.2.1系统检测（1）称重皮带给煤机的瞬时给煤量，累计给煤量。

（2）高炉煤气压力、流量、调节。

（3）助燃空气流量、调节。

（4）热风炉废气温度、流量。

（5）中速磨机入口温度、压力。

（6）中速磨机出口温度、压力及入口与出口压差。

（7）布袋收粉器出口温度、压力。

（8）布袋收粉器入口压差。

（9）布袋收粉器集灰斗温度。

（10）主排烟风机入口压力、流量。

4.2.2系统控制（1）磨机出口温度控制调节主排烟机入口调节阀开度调节烟气总流量；调节升温炉的高炉煤气燃烧量；调节热风废气气量和掺冷空气量的调节控制，使磨机出口温度稳定在设定值。

（2）升温炉自动燃烧控制在高炉煤气压力、发热值、含水量稳定的前提下，可根据煤气量测定值按比例自动调节高炉煤气与助然空气的气量。

达到自动燃烧值。

（3）紧急冲氮的控制中速磨机或布袋收粉器的一氧化碳、氧气的测定值达到最大值时报警，若报警持续达到危险值时自动启动紧急充氮，测定值降到正常值时系统自动停止充氮。

（4）煤粉仓控制煤粉仓用于给喷吹罐加煤、接受中速磨机通过布袋收粉器落下的煤粉。

煤粉仓安装称重传感器进行称重，并根据煤粉的堆积比重和煤粉仓的几何容积，画面中的煤粉仓显示仓内煤粉的料位和存煤重量。

煤粉仓锥体设置仓底流化器对仓内煤粉进行惰化、流化并加快煤粉仓向喷吹罐装煤的进程。

4.3 喷吹系统喷吹系统由并列的两个喷吹罐组成，对一座高炉喷煤。

喷吹气源是用压缩空气。

图四喷吹系统流程图4.3.1喷吹系统的检测（1）喷吹罐温度、压力测量及控制（2）喷吹罐称重显示及喷吹量的控制（3）喷吹补气流量测量及控制（4）喷吹罐硫化流量测量及控制（5）喷吹总管混合压力测量（6）高炉分配器前压力测量（7）氮气罐压力测量（8）氮气罐总管流量测量（9）压缩空气压力测量4.3.2喷吹系统控制（1）喷煤量控制喷煤量控制有两种方式；第一种是根据喷煤罐称重系统实时测定调节补气量，固定喷吹罐压力的控制。

第二种是根据喷吹罐称重系统实时测定值，调节喷吹罐压力，在一个系列喷吹罐换罐时的补气切换只开启补气切断阀更换的固定补气量的控制。

（2）喷吹罐硫化气控制按设定的硫化气量调节硫化气调节阀，使之在一定的喷煤量时达到设定值。

（3）喷吹罐的保压和排压控制在等待喷吹程序中，选择固定喷吹罐压力方式。

喷吹罐压力设定值等于操作者为喷吹罐进入喷吹程序的压力设定值加（或减）偏差值，利用补压阀和小放散阀进行稳定罐压的调节，设定偏差值时要防止同时补压和挤压的现象产生。

（4）喷吹补气量控制在喷吹程序中操作者可以选择固定补气量对喷煤总量进行调节；或者选择变化补气量对喷煤总量进行调节。

5．系统操作喷煤系统的主要设备的操作采用主控室集中软手动、自动和机旁手动操作三种方式。

喷煤控制软件将实现状态显示、参数修改、人工干预和数据存档及打印曲线报表等工作。

（1）集中软手动控制通过键盘或鼠标点击监视器上的按钮进行单体设备的操作；在控制室仪表柜可手动/自动控制调节阀执行器的开度；自动控制则使系统按预定的程序顺序连续动作。

（2）机旁手动主要用于生产系统的检修、调试及紧急情况下的操作。

制粉系统大多数采用软手动控制。

（3）计算机控制系统提供对制粉、喷吹系统的人工干预功能，模拟手动操作受到系统联锁保护，非正常操作将被拒绝，并显示警告以及被拒绝的原因，对于非关键的保护项目，还提供了强制手动操作命令，该操作用于特殊情况的处理。