某工程高炉喷吹自动控制系统　

潘亚男　

摘要：介绍了我公司承担的某　ｌ　程高炉喷吹系统　１　艺流程及过程控制。包括自动喷吹及　

倒罐的实现、安全连锁的添加。　

ｌ　引言　

在高炉冶炼过程中，焦炭作为土要燃　

料。近几十年来，炼焦煤在世界范同内的日　

渐短缺，而且焦炭生产污染环境、投资巨大。　

为了降低成本，减少污染，以煤代焦的高炉　

冶炼逐渐显示出了巨大的经济效益平¨社会　

效益，越来越多的铡厂开始应用高炉喷煤。ｌ　

艺。我公司总承包的某高炉就包含了一套喷　

煤系统。　２工艺流程　

喷煤　艺土要由制粉系统和喷吹系统　

两大部分组成，生要的　ｒ艺流程如图ｌ所　

示。其中，制粉负责制出符合要求粒度的煤　

粉，通过排粉风机将煤粉引入收粉设施并储　

存在煤粉仓中；喷吹系统通过从煤粉仓受　

粉，经过充　、流化等一系列　序，将煤粉　

通过输粉管道送入高炉燃烧。　

喷吹系统由煤粉仓、喷吹罐和喷吹球阀　

组成。单个喷吹罐的流程为：当喷吹罐处于　

低压（压力低ｆ　３ｋＰａ），且料空时，喷吹罐　

的上料钟阀和下料钟阀先后打开，从煤粉仓　

受粉；当达到罐重设定值后，关闭上、下料　

钟阀，并打开充压阀，对该喷吹罐进行充压；　

当罐压、罐重达到设定值后，打开流化阀，　图１　

对该罐内喷流化气，煤粉经流化后，依次打　

开补气阀、喷吹阀和出煤阀，由压缩空气经　

过输粉管道将煤粉送入高炉。在喷吹过程　

中，要根据罐压变化打开补压阀和补压调节　

阀，向喷吹罐内补充　力，维持罐压稳定在　

设定值。喷吹罐的结构组成如图２所示。

　ＮＴＳ高炉喷吹系统采用了并罐布置方　

式，包括２个喷吹罐，止常一个喷吹罐向高　

炉内喷吹煤粉，另外一个喷吹罐根据正在喷　图２　

吹的罐子的料位信号来实现装粉、充　和喷　

吹流程。如图３所示。　

３过程控制　

在自动状态下，将每个罐子的一１　作流程　

分为：装粉、充　利喷吹，并在每个喷吹罐　图３　

的操作画面上设置了“装粉”、“充　”和“喷　

吹”三个按钮，通过不同的料重信号，来实　

现两个喷吹罐的自动喷吹及倒罐。操作界面　

如图４所示。

　＇　—　

具体控制过程如下：　

１．当“低料位”（当前罐重低ｒ　１．０ｔ）和　

“罐压低”（当前罐压低于３．０ｋＰａ）状态亮起　

时，此时“装粉”状态标签亮起，表示此时备　

用罐满足装粉工序，当工作罐的“第一料位”　

（罐重设定值的５Ｏ％＜当前罐重＜罐重设定　值的７０％）亮起时，表示此时备用罐可以　

开始装粉。点击“装粉”按钮，跟装粉流程相　

关的气动球阀就会自动完成本道　ｌ　序。　２．当“满料位”（当罐重达到设定值）状　

态亮起时，此时“充　”状态亮起，表示此时　

备用罐满足充压：１　序，当］　作罐的“第二料　

位”（１．０ｔ＜当前罐重＜罐重设定值的５０％）　亮起时，表示此时备用罐可以开始充压。点　

“充　”按钮，跟充　流程相关的气动球阀　

就会自动完成本道　Ｌ序。　３．当“满料位”（当罐重达到设定值）状　

态亮起时，且备用罐压力达到设定值，此时　

“喷吹”状态亮起，表示此时备用罐满足喷吹　

工序，当　［作罐的“低料位”（罐重低于１．０ｔ）　亮起时，表示此时备用罐可以开始喷吹。点　

击“喷吹”按钮，跟喷吹流程相关的气动球阀　

就会自动完成本道＿Ｊ：序。　

为了保证喷吹系统的安全和在低喷煤　

量的情况下系统可以正常‘』二作，画面上还设　置了“手动”和“解锁”按钮。当“手动”按钮和　

“解锁／连锁”按钮同时显示绿时，表示此时　

各个阀门是解锁状态，操作Ｔ可以根据操作　流程，人ＪＪ－￣Ｊ断此时应该开启或关闭相应阀　

门；当“手动”按钮绿色，但是“解锁／连锁”　

按钮显示连锁时，表示此时阀门加入了连锁　图４　

信号，只有当该阀门满足开启条什时，点　ｈ　

单个阀门的操作画面的“开”，阀门才能开。　

４．喷吹率的计算　

喷吹率是喷吹罐向高炉内喷吹煤粉的　

速率，是关系到高炉生产的一个重要参数。　高炉操作工通过观察喷吹率，来调节高炉上　

料的料比及分配器球阀开启的数量，从而控　

制高炉产能。由于测量气固两相的流量计价　格不菲，所以目前国内大部分的钢厂仍然采　

用通过罐重减少量的方法来间接计算喷吹　

率。喷吹速率记为Ｄｗ／Ｄｔ，即在某一时刻ｉ　

的喷吹速率为，其公式如下：　（Ｄｗ／Ｄｔ）ｉ＝ｌ　（Ｗｉ．Ｗ（　ｔ））／Ａｔ　

ｌ………公式１　

公式１中△　取样间隔时间　

由公式１可以看出，喷吹率的精度跟Ａｔ　有关，Ａｔ越小其精确度越高。但是△ｔ若取　

的很小，运算处理就会有一定的困难。为了　

保证精确度及喷吹曲线的平滑，采用取多细．　ｄＷ并平均值的方法进行数据处理。以一定　

取样周期Ｔ，计算过去ｒ１个点的变化率的平　

均值，即在某一时刻ｉ的变化率为：　

（Ｄｗ／Ｄｔ）ｉ一－（ＬＤｗ／Ｄｔ　Ｊ　ｉ　（ｎ．１）Ｔ＋．．．＋　［Ｄｗ／Ｄｔ］ｉ．Ｔ＋［Ｄｗ厂Ｄｔ］ｊ）／ｎ………公式２　

在实际应用当中，如果ｎ取的过少，Ｔ　

取的时间过短，喷吹曲线波动就非常人；相　反的，如果Ｔ取的时间过长，又会影响喷吹　

率的真实性。为了使得喷吹曲线平滑又能反　

应实际喷吹情况。ｎ取了１０，Ｔ取了５０ｓ。　

通过ｎ和Ｔ合理配比，实际情７

兄中的喷吹率　曲线平稳，波动较少。如图５所示。　

图Ｌ｝Ｊ，红色——实际喷吹率曲线，黑色　

设定喷吹率曲线。设定速率用１　和Ｉ实际　

喷吹速率比对，让操作一ｒ通过调节罐压、流　

化气流量利喷吹气流量来让实际的喷吹速　率曲线接近。－设定值曲线。　

５．喷吹系统中的安全连锁　

煤粉是易燃烧易爆炸的物质，尤其是强　

爆炸性的烟煤。　时由ｊ　喷煤与高炉有着密　

切的关系，通常情　下不能随意停喷。冈此　

在煤粉的制备与喷吹整个过程都加了安全　连锁保障。　

①当流化气气包和喷吹气气包　力　

Ｉ流最低　额定值时，自动切断喷吹罐出煤　

阀；　②为了防Ｊ　Ｊ　热风倒灌引起煤粉爆炸　和烧坏布袋收粉设施，当分配器前压力低于　

额定值时，自动切断喷吹罐山煤阀；　

６．结束语　图５　

③在喷吹过程中，通过补压调节阀来　

维持罐　稳定。但是若罐　低ｆ额定值时，　

为了保证喷吹罐内煤粉安全，自动切断喷吹　罐出煤阀；　

④遵循“有粉必有气”，“先有气后有　粉”的操作　序，先开启补气阀利喷吹阀，　

当输煤管道内有输送气后，再开启出煤阀。　

除了把山煤阀的开启与关闭与相关安　

全条件连锁外，还在画面上添加了报警指　示。当一些参数（压力、流量），ｆ￣－ｊ　或高于　

额定随时，对应的显示　域就会出现报警闪　

烁。另外，特别通过网络读取了热风　力数　据，显示在喷吹系统的画面上。并将分配器　

前　力与热风　力进行相减，得到　者压力　之差。这样，操作‘ｌ　更能直观的发现分配器　

的　力有没有高Ｊ　热风　力。如图６所示。　

一　■ＤＰ　ＰＣＩ

－ＢＦ　ｌ　

ＮＴＳ高炉的喷吹系统在前期的运行当　

中，喷吹率稳定，运行效　较好。自动　Ｉ　序　

也基本实现了白动喷吹及倒罐的一ｆ　艺流程。　

参考文献：（略）　图６　

３０　但还存在着问题，如喷吹过程中罐　不能稳　定的维持（１天Ｊ未采用补　调节阀的自动控　

制，　此波动相对较人）、称重的连续性等，　

这有待今后进一步研究。