并罐炉顶要料信号及倒罐控制程序的设计与应用

2021-04-28邹建唐博

化工自动化及仪表 2021年2期

邹建唐博

（1.中冶赛迪重庆信息技术有限公司；2.中冶赛迪上海工程技术有限公司）

目前国内的炼铁高炉大多采用串罐或者并罐的无料钟炉顶，其中串罐式炉顶设备结构简单、布料稳定，是无料钟炉顶的主要设计型式［1］；并罐无料钟炉顶系统虽然所占比例较串罐式炉顶设备小，但在国内不少大中型高炉上也有应用［2］。对于两种炉顶系统而言，炉顶要料信号都是一个重要信号，其编程与设计难度较高且复杂。相对于串罐炉顶系统而言，并罐炉顶系统要料信号的设计难度更高，并且还多了一项炉顶倒罐程序的设计。

1 工艺流程

炼铁高炉并罐无料钟炉顶系统的工艺流程如图1 所示，其中矿焦槽系统无中间斗。该系统主要由上料主皮带、炉顶上部溜槽（翻板）、罐1上密封阀、罐1 下密封阀、罐1 下料闸、罐1 的均排压系统，罐2 上密封阀、罐2 下密封阀、罐2 下料闸、罐2 的均排压系统、传动齿轮箱、布料溜槽和探尺构成［3］。

图1 并罐无料钟炉顶系统的工艺流程

炉顶上部溜槽是切换上料主皮带的料往哪个罐放的设备。矿焦槽系统直接控制矿石和焦炭称量斗将原料放在矿石主皮带，再送至上料主皮带，通过炉顶上部溜槽，把料送进罐1 或罐2，再通过下密封阀、下料闸和布料溜槽，将料放入高炉内。当料批的料头到达OK 点位置时，若炉顶应该受料的料罐没空或者上密封阀未开，则上料主皮带停。

2 并罐炉顶要料信号的设计

炉顶罐1 和罐2 可以各存放一整罐料，其中一个罐的下料闸打开，开始向炉内布料，延时后发出要料信号，让矿焦槽放料到皮带上。当炉顶有料罐空、上部溜槽处于空料罐位置、上密封阀打开后，如果皮带上的料未到料头OK 点，那么上料主皮带就不会停。理论上，上料主皮带（图1 中的矿石主皮带和上料主皮带可以看作是一条上料主皮带）、炉顶罐1 和罐2，最多只能存在2 个整罐的料或者少于3 个整罐的料（即1 个整罐料和2 个非整罐料）。

由以上分析可知，不倒罐时的并罐炉顶要料信号控制程序的设计要点如下［3］：

a. 皮带、料罐总共小于2 罐料，发出要料信号，但需留够连续放2 罐料的间隔时间；

b. 皮带、料罐总共2 罐料，料罐开始布料后延迟一定时间发出要料信号；

c. 皮带、料罐总共有3 罐或者3 罐以上料时，不发出要料信号。

高炉上料一般采用C↓O↓（C 代表焦炭，O代表矿石）料制或C↓O↓Os↓料制（Os 代表小粒矿），如果采用C↓O↓料制，就容易出现其中一个罐一直装焦炭，另外一个罐一直装矿石的情况。为了防止并罐的罐1 和罐2 总是装同一种料（例如罐1 一直装焦炭，罐2 一直装矿石）导致设备磨损程度不同，需设计炉顶倒罐功能，使罐1装矿石，罐2 装焦炭。加了倒罐功能之后，炉顶要料信号的设计就更加复杂。假如在布料罐数（Dump 号）为50 时倒罐，倒罐和要料信号设计原理如下：

a. 先不考虑皮带上有料的情况，罐1 装满（Dump 号为48）且没放料，罐2 满（Dump 号为49）且没放料，nDump 后倒罐=3，此时总罐数为2，没有要料信号。

b. 罐1 下料闸开一定时间后，炉顶发出要料信号，这时矿焦槽开始往皮带放料（Dump 号为50），矿焦槽开始放料后要料信号消失。此时皮带和料罐总罐数为3。等罐1 空之后，nDump 后倒罐=2。

c. 皮带上的料往罐1 装（Dump 号为50），此时罐2 下料闸开，开始放料，由于nDump 后倒罐=2 的条件，罐2 下料闸开一定时间后不发要料信号，必须要等罐2 空了之后（nDump 后倒罐=1，总罐数为1）才发出要料信号，此时罐1 满（Dump 号为50），矿焦槽向皮带上放料（Dump 号为51），总罐数为2。

d. 此时罐1 满（Dump 号为50），罐2 空，皮带上有料（Dump 号为51），nDump 后倒罐=1。罐1 下料闸打开一定时间后再次发出要料信号。这个要料信号要等到皮带上有一整罐料，并且满足皮带上2 罐料最短时间间隔才能放，放的料Dump 号为52。

e. 罐1 空了之后，nDump 后倒罐=1，皮带上的料（Dump 号为51）往罐1 装，后续的原料（Dump 号为52）往罐2 装。

综上所述，罐1 连装两次料（Dump 号为50、51），罐2 装Dump 号为49、52 的料，完成倒罐功能。

在nDump 后倒罐=2 时的要料信号比正常要料信号晚发出去，并且罐1 在布Dump 号为50 的料，皮带上Dump 号为51 的料时，罐1 设备不能出问题，放料时间也不能过长，否则就有可能导致皮带上Dump 为51 的料到料头OK 点时，罐1还没有准备好而导致皮带停。同时也说明倒罐功能对上料速度影响较大，基本上比正常放料时少放一罐。

笔者设计的并罐炉顶要料信号的程序如图2所示。