柳钢高炉提高喷煤稳定性的措施

王绪鹏　刘华庆　阮戍东　莫志东

摘要：因柳钢炼铁厂2号2650m3高炉喷煤并不具备良好稳定性，结合改造系统、自动控制等相关措施的运用，使喷煤稳定性明显提升。每小时实际、高炉所需煤量对应的偏差，即喷煤准确性可控制于每小时上下0.5吨以内；瞬时速率极值、设定速率，二者的偏差，即喷煤均匀性可控制于每小时上下5吨以内，为稳定、长期的高炉运行奠定了基础。

关键词：高炉喷煤准确性均匀性

喷煤稳定性具体涉及到如下两大块，即喷煤准确性、均匀性。前者表示每小时实际以及需求煤量偏差，将对高炉燃料比、焦比等造成影响；后者即瞬时喷煤速率极大、小值以及设定速率对应偏差，其将对透气性指数造成影响，若偏差较大，可能引起炉况波动。目前，柳钢炼铁厂2号2650m3高炉喷煤稳定性不大好，喷煤准确性难以控制在每小时上下0.5吨以内，且具备较大均匀性偏差，甚至极大值、设定值之间的偏差超过每小时10吨，这两方面均需要进一步改善。

1 喷煤稳定性提高的措施

1.1 喷煤系统的改造

（1）喷吹罐增加蒸汽加热。喷吹罐煤粉温度偏底，底部流化装置容易板结，流化装置失效，煤粉疏松不充分，造成煤粉喷吹不均匀；若温度较低，则流动性因此变差，易导致高炉堵枪。通过设计增加喷吹罐蒸汽加热装置，对喷吹罐煤粉进行蒸汽加热，保证喷吹罐煤粉温度一直处于70℃左右，底部流化装置板结现象基本消除，喷吹均匀、稳定，压力波动小。

（2）增加中部流化。喷吹罐内煤粉流化如何，将对输送顺畅与否产生影响。通过上部充压这一方式，自上部将煤粉压实，无法由此充分流化。现将底部、中部流化增加其中，使得煤粉得以充分疏送。中部流化3个流化孔，位于距罐底高2500 mm处，以三角形形式环布一周；每个中部流化孔分别由气动阀切断阀和调节阀控制。

（3）管道盲管改造。喷煤罐给煤阀距离前端汇聚的高炉喷煤管有较长的盲管，达6米左右。在使用喷煤罐喷煤过程中，盲管容易堵塞，送气不通，需要往喷煤罐内反拉，反拉过程会造成倒灌时间长，高炉分配器压力波动大。在汇聚前端增加气动阀，缩短盲管距离，并设置程序进行控制，使新增的气动阀与原先的给煤阀进行连锁，实现同时开关，防止煤粉堵塞管道，减少倒罐时间，减少高炉压力波动。

（4）补气、补压阀门改造。本系统的补压、补气调节阀运用的是电动调节阀，电气控制部分因对此具有制约作用，在使用过程中灵敏度差，设定开关量与实际开关量偏差刻度达5%，造成补气和补压流量波动不稳定，将电动调节阀改成气动调节阀后，设定开关量与实际开关量偏差刻度达1%，补气和补压流量稳定，即可令喷煤过程中的速率波动得以减少。

1.2 实现高炉喷煤自动控制

1.2.1 喷煤量自动控制方案

采用“定罐压调补气流量”方案，自动调节实时喷煤率，以此保障罐压稳定性，并结合补气量对喷煤率进行调节，如下即为控制原理图。

结合喷煤量设定，对喷煤率设定进行推算，依据设定差异，结合经验曲线，对喷吹罐罐压设定值进行设定，并结合自动调节泄压阀、补压调节阀，对罐压进行自动调节，令其处于设定值范围。虽喷煤率不直接受到罐压控制，但喷煤率偏差将对此造成影响。若实际、设定偏差值超过每小时2吨，则将罐压设定增减20kPa；若这一数值达到每小时5吨时，则增减30kPa。

结合补气调节阀开展闭环调节，由此实现喷煤率的调节。依据设定、实际喷煤率偏差，通过PID控制方式加以调节，稳定喷煤率于设定范围内，达成均匀喷煤的目标。因喷煤率很大程度上会受补气调节阀开度的影响，且调节具备滞后性，在多次试验后，可限制开度于百分之二十到四十五，调节幅度不得过大。此外，也需关注的是，若实际、设定值相比，前者较大时，需调小补气调节阀；若前者较小时，则需开大补气调节阀。因此，在对补气调节阀PID控制参数进行设定时，需对反作用加以选择。

因将经验模型运用于喷吹初期，喷煤量调节偏差大，为使得1小时、0.5小时喷煤量与高炉需求相符，有必要在喷吹时实时对喷煤量设定进行补偿。此次对每十分钟进行一次补偿的方式加以运用，十分钟后，需依据已喷、设定值偏差，于此后一个十分钟进行补偿，进而对1小时、0.5小时的稳定喷煤量予以保障。

1.2.2 喷煤率计算优化

准确对喷煤率进行计算，可使得控制滞后时间得以减少，令煤量控制得以更为精确。取样时间跨度往往会对喷吹率造成显著影响，若跨度较大，则喷吹罐质量也将出现较大变化，则计算喷吹率的准确度即越高，但无法保障实时性，此时则不具任何意义。

在时间增长的同时，本方法取样时间跨度将持续增加，虽令喷吹率更为准确，但其实时性相对较差，调节的滞后性极为严重，无法达成自动控制目标。

为对喷吹率计算实时性、精度予以兼顾，通过持续试验，在程序内结合移位寄存器这一形式，以45秒作为计算喷吹率的周期，每三秒進行一次数据更新，控制效果得以显著提升。经过优化后的计算公式：

2 改造效果

（1）喷煤准确性。依照每小时40吨的设定喷煤量进行对比，改进前的为每小时40.95吨，1小时实际、需求煤量偏差达到每小时0.95吨。而改进后，为每小时40.23吨，1小时实际、需求煤量偏差每小时为0.23吨。

（2）喷煤均匀性。改进前的瞬时喷煤速率的极大值为53.21 t/h，极小值为27.32 t/h即瞬时速率的极大值与设定速率的偏差为13.21t/h；改进后的瞬时喷煤速率的极大值为44.65t/h，极小值为36.22 t/h，即瞬时速率的极大值与设定速率的偏差为4.65t/h。

3 结论

结合对工艺参数的调整、控制程序的优化以及系统改造等措施，显著提升了柳钢炼铁厂2号2650m3高炉喷煤的稳定性。每小时实际、高炉所需煤量对应的偏差，即喷煤准确性可控制于每小时上下0.5吨以内；瞬时速率极值、设定速率，二者的偏差，即喷煤均匀性可控制于每小时上下5吨以内，为稳定、长期的高炉运行奠定了基础。

参考文献：

[1]王绪鹏，刘华庆，阮戍东，等.柳钢高炉煤粉输送气量的优化设定.工业A，2016.08（2）.

[2]章宏，彭福荣.4号高炉喷煤系统技术改造及其效果.梅山科技，2012，（6）.

作者简介：王绪鹏（1986-），男，汉族，广西人，本科，工程师。