高炉喷煤制粉控制方案(王宏伟)

高炉喷煤控制系统

技术方案

辽宁中新自动控制有限公司

2003-2-17

目录

一、概述

二、高炉喷煤工艺流程及主要部分自动化控制说明

三、自动化系统硬件组成

四、控制策略

五、控制系统的监控与操作

一、概述

近年来，我国的高炉喷煤取得了巨大的成绩，已经形成了具有特色的、成熟配套的喷煤技术和工艺流程。在高炉炼铁过程中采用富氧大喷煤可以节省大量焦炭，能够较大幅度地降低炼铁成本。例如采用先进的配煤技术，能够把不同性能的煤种进行混合，以提高其燃烧率；采用中速磨进行煤粉制备，大幅度降低电耗和噪音污染；采用热风炉烟气做载气和干燥气，既节约了能耗又起到了防爆作用；采用布袋一次收粉，取消了一级、二级旋风收粉装置；采用一级风机，实现全负压操作；采用直接喷吹工艺，喷吹系统和制粉系统设在同一厂房内；喷吹罐可采用串联或并联方式，采用流化罐上出料及浓相输送技术，可以使出煤均匀，防止脉动和减少对输煤管道的磨损；采用总管加分配器工艺将煤粉送至高炉的各个风口；采用电容流量计进行总管及支管煤粉计量，配合其它设备可以形成闭环煤量自动控制；采用氧煤枪进行局部富氧以提高煤粉燃烧率；采用供氧及安全控制系统以防止氧气泄露。因此，如何在保证控制安全可靠的前提下，实现低成本自动化，是喷煤自动控制设计者主要考虑的问题。

二、高炉喷煤工艺流程及主要部分自动化控制说明

从工艺角度来讲，整个系统可分为制粉和喷吹两个子系统，制粉工艺系统又分为原料控制系统、干燥系统、磨煤系统，喷吹工艺系统又分为布袋除尘、喷吹系统、动力系统。如下面高炉喷煤主工艺图。其工艺流程见图

高炉喷煤工艺主流程图

1：排烟风机入口调节阀，2：布袋除尘事故充氮阀，3：布袋反吹阀,4：中速磨事故充氮阀，5：煤粉仓事故充氮阀，6：均压阀，7：煤粉仓流化阀，8、9：喷吹罐放散阀，10、11：蝶阀，12、13：球阀，14、15：充压阀，16、25：补压阀，17、18：喷吹罐流化阀，19、22：补气调节阀，20、23：出煤阀，24、快切阀，26：氮气空气切换阀，27：安全用氮减压阀，28：氮气总管调节阀电气控制主要设备：

a、制粉系统：

圆盘给料机、胶带机、检铁器、犁式卸料器、定量给料机、热风炉废气引风机，助燃风机，中速磨（密封电机、液压电机、慢传电机、加热器、润滑泵）、排煤风机。

各种阀：热风炉废气放散阀，冷风阀、干燥剂放散阀，中速磨事故充氮阀，快切阀，输煤阀等。

b、喷吹系统：

主排烟风机、布袋叶轮给煤机

各种阀：排烟风机入口调节阀，布袋除尘事故充氮阀，布袋反吹阀,煤粉仓脉冲阀、停风阀、煤粉仓事故充氮阀，煤粉仓流化阀，均压阀，喷吹罐放散阀，蝶阀，球阀，充压阀，补压阀，喷吹罐流化阀，补气调节阀，出煤阀，快切阀，氮气空气切换阀，安全用氮减压阀，

氮气总管调节阀

仪表过程控制主要系统检测参数：

a、温度检测：

中速磨风口入口温度，米希尔轴承温度，热风炉废气温度，粗粉分离器出口温度，排煤风机出口温度，袋式收粉器出口温度，袋式收粉器，煤粉仓温度

b、压力检测

压缩空气总管压力、磨煤机密封风系统用氮压力，磨煤机入风口压力，磨煤机内部压力，冷却水压力，输煤管线管压，煤粉仓压力，喷吹罐压力，氮气压力，补气压力

c、流量检测

压缩空气总管流量，高炉煤气流量，密封风氮气环管流量，流化用氮量，磨机冷却水流量，排煤风机前风流量等

d、重量检测

e、1#、2#配煤仓重量，原煤仓重量，煤粉仓重量

f、OC测量

煤粉仓安装CO测定仪，监视煤粉自燃情况，CO超过规定报警信号，自动打开充N2阀，向煤粉仓内N2气。

g、磨煤机入口和排烟机出口安装氧浓度分析仪。大氧浓度超出规定时发出报警信号，并自动打开充N2阀，向煤粉仓内N2气。

（一）、制粉系统主要生产过程的自动控制

1、主要生产过程的自动控制

对生产线上的各类高低压电器和各种电气阀门实现顺序启、停以及事故状态下的紧急停机,生产过程中的物料分配，安全联锁等。

1.1、自动上煤

原煤自煤场通过1#、2#圆盘给料器、皮带机、犁式卸料器输送到原煤仓，运输过程中还要进行电磁除铁。使用犁式卸料器使原煤仓内煤层均匀，称重传感器载荷均衡。计算机检测原煤仓中煤的重量，当仓内贮煤量低于30％时，启动原煤贮运系统，向原煤仓输煤；当仓内贮煤量大于90％时，停止输煤。

1.2、煤粉均匀分配

煤粉仓共有2个，为高炉准备煤粉。布袋收尘器收集的煤粉通过叶轮给煤机均匀地分配到1#、2#煤粉仓中。具体步骤是，先从2＃仓开始，依次2#－1#进行布料，每个煤粉仓的布料周期为15min。同时还要对各煤粉仓的重量进行采样，检测煤粉仓的料位状况。当某仓料位低于30％时，发出料空信号，优先向该仓布料；当某仓料满时，停止向该仓布料，只向其余煤粉仓布料。这样保证向两座高炉提供的煤粉是均衡的。

1.3、高压设备的控制

对中速磨煤机和主引风机两台高压设备的操作仍执行送牌确认

送电操作制度，采取“手动启、自动停”的控制方法。就是说，计算机检测中速磨煤机和主引风机的开车条件，若开车条件满足，使高压操作回路的合闸联锁接点闭合，同时发出允许合闸信号指示，提示操作人员送牌联络、合闸开机，正常或故障停机由计算机执行。

1.4、安全保护

煤粉制备、输送、和喷吹系统均属易燃易爆车间，在日常的生产、操作和管理上必须把安全放在首位。重点是控制系统含氧浓度和消除火源。为此采取的措施：

a、是充氮保护，开车前对磨煤机、螺旋输送机充氮5min，以降低其内部氧含量，停机时充氮使机内温度迅速降低。

b、温度控制，当磨煤机出口温度大于120℃时，全线停机并立即充氮。

c、压缩空气和N2风包安装安全阀，避免引起源压力突然高于设备额定工作压力而造成设备损坏，以及由此而产生的对环境影响。

d、压缩空气和N2管道安装逆止阀。隔断引起源压力突然降低，煤粉倒流至风包内。

e、原煤皮带系统安装除铁装置，防止铁器物质进入磨煤机产生火花和损坏磨煤机。

f、原煤仓安装料位探测装置，防止漏空断煤突然引起磨煤机出口温度和氧浓度升高，而造成煤粉着火或爆炸事故。料位超出规定范围，发出报警信号。

g、原煤仓给煤机应有停转、断煤报警装置。断煤或停转时应发出报警信号。

h、布袋箱会都下星型给料器要有停转报警，防止会都过满引起的布袋灌肠。

i、喷吹烟煤或无烟煤的混合煤时，应采用热风炉烟气和燃烧炉烟气的混合器作载气，无条件采用热风炉烟气时，可采用自循环方式，以降低系统氧浓度。

j、混合器出口安装快速切断阀，当喷吹风压力与高炉冷风差小于规定值时，快速切断法自动切断，防止热风倒流。

2、给煤量控制

给煤量控制由一个单独的控制子系统（给煤机控制系统）来完成。如图2所示，给煤量设定在制粉操作站上完成，可通过键盘或游标以工程量输入；PLC转换成4～20mA标准信号后送到给煤机控制柜内的申克计值器，申克计值器根据给煤量设定值计算出速度给定值送到变频调速器，控制给煤机皮带转速，保持下煤量稳定；给煤机皮带转速形成闭环控制，这样可以提高皮带转速的稳定性和精度。实际的下煤