高炉炼铁喷吹自动控制系统的研发与应用

罗茂春

（山钢股份莱芜分公司炼铁厂， 山东 莱芜 271104）

炼铁系统的设计过程中高炉喷吹煤粉工艺不仅可对高炉炼铁工艺加以优化、改良，同时也利于节焦增产，可确保高炉顺行。子系统的设计过程中主要利用喷吹工艺模式，喷吹系统共装备了两组喷吹装置，主要负责向高炉喷吹煤粉。整个系统主要分为两个重要组成部分，分别为喷吹控制系统以及制粉控制系统。对系统内部功能进行分析，而后可将其分为加热炉燃烧控制、收粉控制、磨煤机出口温度控制、给煤磨煤控制以及热烟气引风控制等等，以上多项控制功能共同构成了完整的控制系统，同时也保证了系统内部功能的完整性与完善性。

高炉炼铁喷吹自动控制系统的设计过程需秉承着实用性以及先进性的原则，并从整体进行考虑，结合最优的控制系统，保证系统运行的连续性与高效性，同时也可体现设计方案的创新性。尤其是喷吹系统以及制粉系统的设计过程中需要结合设备的控制需要，不断地对测量功能进行完善，还应当有效检测原件，做好选型工作，同时总结煤粉易燃易爆的特性，进一步确定喷煤工艺气氛混合测量方式，真正实现系统运行的自动化以及智能化目标，还可为设备的运作营造安全而可靠的环境，也能降低能源消耗，提高能源利用率。这样的系统运行模式不仅可以减少企业的资金投入，还将为企业带来更高的经济收益。

1 喷吹控制系统概述

喷吹控制系统中的自动调节控制系统可谓是极其重要的内容，国内钢铁企业在选择喷吹控制系统的过程中，都会优先选择自动调节控制系统，此类控制系统的应用范围相对较小，应用过程中体现了较为显著的优势，比如，利于维护、先进实用、可靠安全等，系统内部构成见图1。

操作系统主要为Windows2000，而软件则运用Rs logix5000编程软件，此系统的应用过程中内部功能较为丰富，主要包括调试、在线监视等多种功能。

喷吹控制系统的结构主要为OS站以及AS站，制粉控制系统由单CPU以及多个扩展机架所构成。两个控制站间主要由通信以及以太网进行连接。两个网站均具备监控以及独立下载的功能，此外，控制站也均由本地控制系统、高炉上料以及热风炉等共同连接而构成，从而实现通讯的目的[1-3]。

图1 系统内部结构

2 喷吹自动控制系统的控制功能阐述

2.1 控制功能阐述

现阶段，很多高炉为了降低成本支出，增加经济效益，不断优化和改良高炉操作的指标，在高炉的风口喷入燃料，然后再使用冶金焦代替这部分燃料。需要注意的是，现阶段我国高炉所选用的大多为喷吹煤粉，更加重视喷吹烟煤的使用，它的应用可有效存储无烟煤，保证了储存效果。

喷吹煤粉系统中主要由喷吹以及制粉两部分构成，系统中包括2个并列式喷吹罐以及1台磨机，实施高炉喷煤，喷吹环节所涉及的煤种主要有混合煤与无烟煤两类。制冷过程中借助磨机的作用，从高炉引热风炉废气，然后将其作为干燥气，起到干燥的作用。与此同时，要设置适当的加热炉，这会在一定程度上提升废气温度，加热炉主要燃烧高炉煤气，不存在燃料燃烧的情况。此环节则主要运用全负压操作方式，设置一级布袋收粉装置，干燥尾气经过排风机，而后直接排入大气层。喷吹过程设计应用喷吹罐，直接实现高炉喷煤的效果。喷吹手段有总管加分配器、高炉平台周边区域设置分配器。煤粉属于典型的易燃易爆物质，因此在工艺加工的过程中煤粉处于气固两相流的存在形态，在喷吹煤粉的过程中对自动控制系统设计具有较高要求，要求其保证系统运行安全性与可靠性，以防引发煤粉爆炸事故。

自动控制系统的开发和完善充分考虑了实际的设备水平、维护水平和现有操作人员的操作习惯，通过建立模型和编辑逻辑程序，将装煤、充压、喷吹卸压流程全部实现自动化。系统运行以后，针对煤粉流量计量偏差较大、输煤管道易堵塞，控制系统实现了喷煤量稳定计量、补气压力自动修正、连锁强制解除等一系列功能，保证了喷煤系统的稳定高效运行。

2.2 喷吹控制系统相关功能介绍

喷吹燃气炉系统真正实现了热风送炉、热风操作、煤气操作等多项功能，同时也可使得经济燃烧效果达到最佳状态。在一般情况下，工艺会将热风炉废气直接引入其中，并将废气作为煤粉干燥气体，这样做的目的是为了提高系统运行过程中的防爆能力，很多时候喷吹热风炉废气温度的变化幅度相对较大，所以通常会运用升温炉产生高温烟气，并将其与热风炉废气进行混合，从而提供温度稳定的气体，同时起到干燥的作用。整个工艺控制流程见下。

1）磨煤机入口温度需要有效调节，过程中借助加热炉的作用，控制热风炉废气以及高温烟气的混合比值，借助电动调节阀对热风炉废气进行调节。

2）若想进一步确保制粉系统的温度，使得温度更加适宜，就要运用混合干燥器，使之处于合乎规范的值域范围，而后结合磨煤机出口温度的变化情况，借助热风调节阀以及冷风调节阀等等，对出口温度变化进行调控，使得温度更加适当。

3）如若高炉煤气压力与设定值不相符，存在过高或过低的情况，此时高炉煤气入口将实施自动切断。冷空气调节阀结合所需热风的温度，在其中混兑冷空气，与此同时，技术人员也应当发挥自身的专业优势，及时调节阀门开度，使之更加适应。

2.3 喷吹自动控制给煤系统

在喷吹自动控制给煤系统的运营过程中，相关工作人员需要了解原煤输送控制以及配比的实际要求，其中包含两个原煤给料皮带秤、大倾角皮带运输机以及平角带运输机等多个方面。在运行过程中要求设备瞬间启动、瞬间停止，同时具有紧急停止功能，确保配料启停的过程中配比更加适宜。原始量的设定只需要在画面上予以展现，过程中设定值需要直接传达至下位机，经过调节后直接驱动变频器，并对下料进行有效控制。

2.4 喷吹自动控制制粉系统

1）喷吹自动控制制粉系统的运行过程中主要具有全面自动调节、手动切换以及自动切换、手动检测及自动检测等多项功能，其运行环节体现了安全性高、稳定性强以及运行时间长等多项优势。喷吹自动系统的运营过程中主要包括以下几项设备，分别为工艺系统中的电气监控与连锁、仪表、磨煤机以及排煤机，同时需对磨机出入口温度进行控制。

2）喷吹自动控制制粉系统中的磨煤机可谓是极其重要的内容，所占据的地位相对较高，若想促使磨煤机的运行过程中达到最佳的经济运行状态，就应当满足喷吹要求，以此为前提，对磨煤机负荷有效控制，喷吹自动控制过程体现了自动化以及智能化的特点。此环节通常都会通过调节给煤机实现喷吹的运行要求。实际的生产过程中应当结合工艺的变化情况，对给煤皮带的速度进行控制，这一环节需借助变频器对给煤量有效控制，需要注意的是，一定要使磨煤机处于良好的运行状态，保证其运行效率。

3）布袋除尘系统可真正实现布袋温度、压力等各方面数据的监控，保证数据监控的准确性以及真实性，还可对除尘电磁阀以及反吹风机等实时监控，并对其实施自动控制。

2.5 喷吹自动控制系统

喷吹自动控制系统的运行过程中需要向高炉输送煤粉，通常会采取并列式直接喷吹方式，借助高炉风口将煤粉直接喷入，并倒换喷吹罐顺序，确保高炉持续性喷煤。每座高炉的设计均存在2个喷吹罐，细煤粉由于自重较轻会直接从煤粉仓传入制粉喷吹罐，用来实施空气充压。如若喷吹罐装满煤粉，此时的压力值超出设定范围，那么则要向另一个喷吹罐中喷入煤粉，过程中应当将煤粉与待用罐有效衔接，在此之后实施喷吹。短暂的过渡时间内操作罐需要卸压、再冲压，并装煤粉，进行再循环。

3 结语

本文主要针对高炉炼铁喷吹自动控制系统的研发以及应用相关问题进行探讨，提出了自身的见解与建议，希望可为有关的研究人士带来借鉴与参考。经分析后可知，喷煤是自动控制系统中极其重要的生产流程，要求设计人员提高对喷煤的重视，将满足高炉炼铁作为最重要的设计目标，并力求提高喷吹质量，使得喷煤比更加适宜，有效控制喷吹控制系统，确保煤粉喷吹系统应用更加安全、稳定、高效、可靠，并使得高炉可以顺利生产，体现其应用价值。