高炉喷煤自动控制系统
高炉喷煤系统自动控制的应用
高炉喷煤系统自动控制的应用摘要高炉喷煤系统的自动化系统控制在高炉生产中已广泛运用，但自动化软件的编程、系统的组态、自控系统的调试在施工单位运用较少。
本文根据蒙丰工程全面阐述了喷煤系统的软件编程、自动化组态及整个喷煤系统的自动控制。
供施工技术人员参考。
关键词自动化软件编程系统组态系统配置1．前言高炉喷煤系统自获得成功以来，很快在国内普遍推广应用，并且高炉喷煤工艺及其相关技术得到了迅速发展。
尤其是近几年发展的富氧大喷煤技术给高炉生产注入新的生机。
高炉喷吹煤粉，是节约焦炭、降低高炉炼铁生产成本的重要措施。
国内炼铁生产规模不断扩大与高炉生产效率的提高，对焦炭需求量也日趋增加，由于国内焦煤资源逐渐减少造成冶金焦价格的不断上涨。
因此，高炉喷吹煤粉是现代高炉炼铁生产降低成本的重要技术之一。
进一步减低生铁成本的途径之一是实现高炉喷煤，对高炉喷吹煤粉代替部分焦炭。
因此高炉设高炉喷吹煤粉工程。
喷煤工程设计指标将达到180kg／t铁喷煤比能力。
喷吹煤种按全烟煤的浓相输送设计。
喷煤工程建成以后，具备可以喷吹单一的无烟煤或烟煤，或喷吹两种不同挥发份、按不同比例组成的混合煤。
并且根据高炉喷煤达到最大喷煤量的需要，应向高炉提供1～3％的富氧率，以及采取各种措施提高高炉热风温度。
随着喷煤系统工艺水平的不断提升，对自动化控制的要求就越来越高。
本文是根据蒙丰特钢工程喷煤系统自动化控制的配置进行分析和阐述。
2．工艺流程蒙丰特钢高炉喷煤工程系统自动控制系统分为三大部分；热烟气系统、制粉系统和喷吹系统。
热烟气系统主要包括烟气升温炉、高炉煤气管道、助燃空气管道、热风炉废气管道、冷空气管道。
制粉系统：包括一个原煤仓，一台密闭式称重皮带给煤机，一台中速磨煤机，，一台热风炉烟气引风机，一台助燃风机，一台布袋收粉器，一台主排烟风机和一个煤粉仓。
喷吹系统：内设两个喷吹罐，两个喷吹罐轮换向一座高炉喷煤。
两个喷吹罐交替向高炉连续喷煤，两根喷煤主管的出口管合并一根主管，在高炉附近的分配器后分成14根支管向所对应高炉风口喷吹煤粉。
高炉喷煤自动化操作说明
喷煤自动化操作说明及常见故障处理系统共有三台工控机，一台用于制粉操作，两台用于喷吹操作。
每台工控机上的画面包括制粉和喷吹操作两大部分，相互间可以切换。
画面下部有制粉系统、喷吹系统画面等的切换按钮，。
一、制粉系统的操作制粉系统分为原煤上料部分、混煤仓部分、加热炉部分、制粉磨机部分、收粉部分、粉仓和排粉风机部分。
1.原煤上料部分原煤上料部分启动顺序：除铁器——主皮带——配料皮带，原煤仓上的激振电机和仓壁振电机在下料时根据实际情况动作。
自动：点击自动按钮，其状态指示灯为绿色，然后点击启动按钮，除铁器——延时——主皮带——延时——配料皮带顺序启动；点击停止按钮。
配料皮带——延时——主皮带——除铁器顺序停车。
自动情况下，按下解除联锁按钮，就可在自动情况下单独操作该设备；按下联锁按钮，恢复到自动联锁状态。
手动：在自动状态指示灯为绿色状态下，点击自动按钮，状态指示灯为灰色，原煤上料各部分进入手动状态，情况如下：该部分包括两个原煤仓、两个配料皮带、一个上料主皮带、一台除铁器，操作分为自动和手动两种，并设有急停按钮。
●原煤仓上两个激振电机、两个仓壁激振电机。
这几台设备只能在画面上进行操作，点击开按钮，则相应的电机会启动，绿色灯亮说明已启动；点击关按钮，相应的电机会停止，灰色灯说明已停止。
主回路热继电器动作，则会显示电机过载。
2.混煤仓部分●混煤仓壁振电机混煤仓两个仓壁振装置，启停操作只能在工控机画面上进行，点击开按钮，则相应的电机会启动，绿色灯亮说明已启动；点击关按钮，相应的电机会停止，灰色灯说明已停止。
●混煤仓料位：原有高，低位两个音叉料位计，现在不用。
3.加热炉部分A. 加热炉将热风炉废气和燃烧炉废气混合后送出，主风机启动后才能启动废气引风机，主引风机停止则停止废气引风机。
B. 热风炉废气引风机:110KW,采用软启动，其操作在工控机画面上进行。
废气调节阀在引风机出口，阀位反馈值，以0~100%显示，{压力范围-4000Pa~+4000Pa，温度范围0~11000C。
高炉喷煤喷吹自动化控制系统说明
摘要本次毕业设计主要阐述了高炉喷煤喷吹自动化控制系统，不包括制粉过程的控制，控制范围是从煤粉仓、中间罐、喷吹罐、喷吹总管、由炉前煤粉分配器到喷吹支管的自动控制过程。
本次毕业设计只考虑了一个喷煤喷吹序列作为控制对象。
本次设计包含：课题本身的背景、由来、意义、主要工艺类型、国内外高炉喷煤喷吹技术的发展现状以及对未来发展的展望；阐述了所需传感器、阀、开关等硬件设备，主要进行了煤粉从煤粉仓到中间罐倒罐控制，煤粉从中间罐到喷吹罐倒罐控制，煤粉从喷吹罐喷到高炉风口中的控制，停喷控制，中间罐和喷吹罐的压力控制，煤粉仓、中间罐及喷吹罐温度、压力的安全连锁控制，喷吹风压力的自动测量等控制项目；本设计主要选用的PLC控制系统的选型、硬件配置选择、I/O表编写、硬件接线图的绘制的工作。
关键词：PLC；高炉喷煤；传感器AbstractThe graduation project focused on the automatic control of blast furnace coal injection system, does not include coal grinding process control. Cntrol the process of automation and control, includingo coal powder storage warehouse, the middle tank,the injection tank, injection Explorer,front-end from the blast furnace coal injection powder distribution device to the branch pipe. The graduation project, a PCI only consider as a controlled injection sequence.The design includes: That the issue of background, origin, meaning, the main type of technology, at home and abroad PCI jet technology development prospects and the future development of.On the need for the sensors, valves, switches and other hardware equipment.Mainly carried out coal powder from the coal powder position to control the middle of the tank,pulverized coal injection in the middle tank to tank can back control from the pulverized coal injection into blast furnace tuyere spray cans of control, stop the injection control, the middle tank and the injection pressure control tank, coal stores, intermediate and spray cans blow tank temperature and pressure control of the security chain, hair spray, such as automatic measurement of the pressure control projects; the design of the main selection of the PLC control system selection, hardware configuration options, I / O table prepared mapping hardware wiring work.KeyWords：PLC; blast furnace pulverized coal injection; sensor详细摘要高炉喷煤技术始于1840年S．M．Banks关于喷吹焦炭和无烟煤的设想；世界最早的工业应用即是根据这一设想于1840～1845年间在法国博洛涅附近的马恩省炼铁厂实现的。
天铁高炉喷煤清堵自动控制系统的设计
为满足高炉生产 的工艺要 求 ， 方便喷煤工 的使用 ＿ 和维护 ， 一 我们充 分利用 现有设 备进行 改造 ， 改造后 系
＿ 统的主要功能如下 ： √（ ） 在 线实时检测煤 枪 中的流量 ； １ （ ） 准确判断煤枪是 否有 堵塞趋势 ，并能及 时处 理 ２
低频交流 电压 ， 波传感器检测到运 动介质 的数 即微
Ａ ） 图 ２ ＡＩ 见 Ｅ１ 。
３２ 自动 吹 堵 ．
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度， 提高 了设 备 的 自动化控制 水平 ， 得 了 良好 的经 取 济效益 和社会效益 。
（ 稿 收 ２１—３ １ 责编 ０ ０—７ １ 赵实鸣 ）
量和流速 （ 即煤粉浓 度和流速 ） 。被检测 的介质 数量 （ 即煤粉浓度 ）与反射 波幅度成正 比例关 系。煤 粉来
时、 过、 经 远离 微波源 的反射 波频率 变化可 反映 管道 内的流体 的速度变化 ，对应输 出 ４ ２ Ａ的电流信 ～ ０ｍ
号 ， Ａ表示浓度 为零 ，０ｍＡ表示浓度最大值 。 ４ｍ ２ ２ ． 模数 转换 器 ．２ ３
代价格 昂贵 的焦炭而节约资金在 ２０万元 以上 ， 多 ０ 仅
根据生产需要 ， 时候需 要停煤 。这时候 支管无 有 煤， 和堵塞情况相 似。这就要判断到底是堵塞 还是停
煤， 以便做 出正确 的处 理 。程序选 择的是 随机 抽取 ５
高炉喷吹焦炉煤气自动控制系统
现 了生产 的全 自动化 控制 ，保 证 了喷 吹焦炉煤气 系统 的正 常工作 。
二 、 自 动 控 制 系统
６ 高炉喷吹焦 炉煤气控制 系统采用 北京和利 时（ ｏｌｓｓ公司 的 Ｓ ｒ ｒ Ｄ 撑 Ｈ ｌ ｙ） ｙ ｍａｔ ｏ ＣＳ系 统，该系统具有很 Ｐ
好 的开放 性、丰 富的功能算法 、极高 的可靠性 ，系统配置 如图 １所 示 ，总貌 流程 图如 图 ２ 所示 。
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高炉喷煤自动控制系统设计
高炉喷煤自动控制系统设计作者：李晓鹏张青旺来源：《科学与财富》2017年第01期摘要：随着科学技术的不断发展进步，人们对钢铁的产能与产品质量要求也一直在不停的提高，这加速了钢铁行业的快速发展。
高炉喷吹焦炉煤气的工艺越来越广泛应用于我国冶金企业，而自动化控制系统是实现高炉喷吹焦炉煤气工艺目标不可缺少的控制解决方案。
本文介绍了高炉喷煤技术发展趋势、以及高炉喷煤自动化控制系统的组成和功能。
关键词：高炉；喷煤；自动控制一、高炉喷煤技术发展趋势高炉喷煤技术是钢铁生产过程中大幅度降低焦比和生铁生产成本的重要技术措施，同时也是推动钢铁生产工艺流程技术更新升级的核心力量。
自20世纪80年代初，高炉喷煤技术在钢铁生产工艺中得到广泛推广使用以来，在大量研发人员的共同努力下，各国钢铁厂的高炉喷煤量也有了很大提高。
我国经过最近十来年的研发和工程实践，高炉喷煤技术也取得了很多令人满意的成果，推动钢铁生产的快速发展。
富氧喷煤技术、氧煤喷吹技术、粒煤喷吹和配煤混合喷吹技术等新技术在钢铁生产高炉喷煤系统中得到广泛推广应用。
高炉喷煤系统由于工作原理复杂、专业性较强等因素的影响，在钢铁生产自动控制系统中具有非常重要的地位，因而对整个高炉喷煤系统各环节动作保护的可靠性、灵敏性、精确性等均有很高的要求。
高炉喷煤系统虽然整体结构较为复杂，但是各电气设备相互间的连锁工作原理较为简单，工艺流程较为系统。
随着各种喷煤技术的不断开发和在工程实践中的广泛推广应用，高炉喷煤控制过程均离不开相应的自动控制系统，也就是说相应技术的产生必须有对应控制系统模型作为支撑，以发挥出其应有的功能效果。
因此，在结合高炉喷煤系统的总体流程方案的基础上，构筑高效精确的高炉喷煤自动控制数据模型和计算机可视化监视控制系统是钢铁企业自动控制工作人员研究的一个重要课题。
二、高炉喷煤自动化控制系统的组成高炉喷煤自动化控制系统包括两套PLC控制站，高炉喷煤PLC控制站和焦炉煤气加压站PLC控制站。
浅谈高炉喷煤智能喷吹系统
浅谈高炉喷煤智能喷吹系统摘要：随着科学技术的不断发展进步，人们对钢铁的产能与产品质量要求也一直在不停的提高，这加速了钢铁行业的快速发展。
高炉喷吹焦炉煤气的工艺越来越广泛应用于我国冶金企业，而自动化控制系统是实现高炉喷吹焦炉煤气工艺目标不可缺少的控制解决方案。
本文介绍了高炉喷煤技术发展趋势、以及高炉喷煤自动化控制系统的组成和功能。
关键词：高炉；喷煤；自动控制1 本文主要内容（1）分析自动控制的主要特点，以及对喷煤所起的重要作用。
（2）结合生产需求和具体情况，进行合理的PLC硬件选型和软件设计，并对各生产环节的上位机软件设计进行论述。
2自控系统设计方案2.1 自控系统的组成系统可以分为以下三个部分：第一是现场部分，主要任务是控制现场设备，并将现场的一些控制信号以及测点信号传送给PLC。
第二是PLC系统部分，这部分的主要任务是接收现场返回的各种信号并进行处理，实现对现场设备的自动或者半自动控制。
第三是上位机监控部分，由计算机、监控软件和工业以太网组成，主要任务是对现场设备在计算机上进行操作，监控PLC接收的实时数据，记录数据归档及报警记录。
2.2 系统硬件组成2.2.1 制粉系统硬件配置本系统主要由一个CPU主站和两个远程站组成，一共包括80个模拟量输入点，16个模拟量输出点，176个数字量输入点，64个数字量输出点。
2.2.2 喷吹系统硬件设计本系统主要由一个主站和一个远程站组成，一共包括24个模拟量输入点，8个模拟量输出点，128个数字量输入点，64个数字量输出点。
2.2.3 主要模块功能及参数（1）电源模块PS307 5A：电源模块为PLC的CPU以级I/O模块提供24V直流电源。
（2）CPU模块315-2DP：128 KB 工作内存，0.1ms/1000 条指令，MPI+ DP连接（DP 主站或 DP 从站），此CPU带有内存卡插槽，在本系统中配有512KB内存卡。
（3）CP343-1：用于将系统连接至工业以太网并支持PROFINET IO。
印度布山1008m3高炉喷煤自控系统的研发与应用
印度布山1008m3高炉喷煤自控系统的研发与应用摘要:本文以印度布山钢铁有限公司1008m3高炉喷煤系统为研究对象,研发的自控系统主要功能是向1008m3高炉提高持续、稳定的煤粉。
本文从生产工作实际出发,结合印度布山钢铁有限公司1008m3高炉喷煤的实际情况,详细阐述了喷煤的工艺设计,及PLC可编程控制系统的系统配置和控制流程,利用Concept、IFIX软件进行系统硬件及软件的组态和编程,为控制系统的顺利实现提供了有利保证。
关键词:高炉喷煤计算机控制PLC系统1.概述高炉喷煤是高炉炼铁节约焦炭和实现清洁生产的有效措施,是有效的节能降耗项目,近年来得到很大的发展。
我公司于2008年对印度布山钢铁有限公司1008m3高炉喷煤系统进行自动控制系统的研发与应用。
新建布山钢铁喷煤制粉系统主要包括原煤储运、制粉、烟气炉、喷吹四部分。
自动控制系统均由PLC 实现,PLC选用Schneider TSX Quantum系列,设置监控站两个,用工业以太网络连接整个自动化控制系统,实现各设备元件的逻辑控制和计算机监控,并与高炉PLC 系统进行通讯,实现主要参数的数据共享。
2.需求分析与设计方向本项目完成对布山钢铁1008m3高炉喷煤系统的自动控制,目的是实现高炉的均匀、稳定、大喷吹的要求。
我们根据布钢的功能和性能需求完成软件制作并满足以下技术目标:(1)为了节约设计成本,采用电—仪一体化的设计思想,仪表控制与电气传动控制由一套系统完成。
(2)原煤储运系统设备自动控制,系统包括一条皮带机、两台振动给料机、除尘器、永磁除铁器等。
(3)制粉系统设备自动控制,系统包括给煤机系统、磨煤机系统、稀油站系统、布袋收尘器系统、主引风机系统、叶轮给粉机系统等。
(4)烟气炉系统设备自动控制,系统包括助燃风机、废气旁通阀、热风放散阀、高温风机、煤气快速切断阀、液化气快速切断阀等。
(5)喷吹系统设备自动控制,系统支持喷吹罐罐压自动调节、喷吹量显示、自动倒罐、阀门联锁控制、调节阀开度控制计算机手动方式和安全保护等功能。
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高炉喷煤自动控制系统
姚瑞英
喷煤控制系统由烟气炉、原煤储运、制粉、喷吹四部分组成，主要实现了生产工艺设备的自动/手动控制及保护、工艺数据的自动采集和处理、PID回路的自动调节、工艺画面动态显示、历史和实时趋势显示纪录、紧急停喷报警等功能。
系统介绍 1 硬件配置
系统采用Modicon TSX Quantum系列可编程控制器，烟气炉有一套单独的PLC系统，原煤储运、制粉、喷吹公用一套PLC系统，并采用远程I/O网络结构，原煤储运为主站，通过同轴电缆连接制粉、喷吹两个远程站。
两套PLC均通过以太网进行通讯。
2 软件配置
运用Concept2.5软件对PLC系统组态编程，画面监控软件选用IFIX软件。
3 网络结构
喷煤PLC系统包括烟气炉PLC系统和高炉喷煤PLC系统，如图1所示。
每个控制系统通过以太网进行数据传输和现场设备的控制。
共设两个控制室，5台上位机，其中烟气炉、制粉、喷吹以及主引风机高压变频监控站在一个控制室，原煤储运单独在一个控制室，各上位机之间通过交换机互联，其中由于原煤储运控制室距另外的控制室较远，为确保数据传输的准确性，两台交换机通过光纤介质互联，其他上位机及PLC之间通过双绞线互联。
高压变频监控站通过MB+网控制变频器的频率。
图1 喷煤系统网络拓扑该网络结构有两种方式可以为将来与高炉联网做准备，一是交换机预留光纤口，通过光纤与高炉进行数据通讯；二是通过CPU的MB+口进行数据通讯，实现数据的透明化。
工艺控制 1 原煤储运系统
该系统包括8条皮带机、1#～4#圆盘给料机，1#、2#电磁分离器、犁式卸料器，主要负责向1#、2#原煤仓上煤。
根据现场设备情况，可以选择4个圆盘给料机中任何一个或两个圆盘给料机同时给1#或2#煤仓供料，这样共有12个料流可以选择，被选中的皮带则根据料流的方向逆启顺停。
操作人员根据原煤仓需煤量的大小选择相应的料流。
当某一料流运转时，从画面将程序打在“联动”位，若该料流的任一设备出现故障，则系统联停，设备停止顺序与启动顺序相反。
2 烟气炉系统
该系统为制粉系统提供干燥原煤和输送煤粉的干燥气。
干燥气是热风炉废气与烟气炉烟气的混合气体，主要采用热风炉废气，不足热量由烟气炉烟气补充。
为了保证磨煤系统所需的一定温度及流量的一次混合干燥气，必须实现干燥气流量和温度的动态调节，使出口温度处于规定值内，并通过磨煤机出口温度变化情况进一步控制和调节磨煤机入口的热风炉废气调节阀的开度。
当高炉煤气压力高于高定值或低于低定值时，系统自动关闭高炉煤气切断阀。
冷空气调节系统由操作人员根据中速磨所需热风的温度的高低，通过计算机手动调节阀门开度来混兑冷空气。
3 制粉系统
制粉系统主要包括给煤机、磨煤机、稀油站、布袋收尘器、主引风机和螺旋输送机等。
其中给煤机可以从上位机控制，也可由设备带来的PC控制。
（1）入磨一次风量调节：可分为自动/手动两种方式，自动方式时，预先设定原煤水分、入口干燥气温度、给煤机给煤量等可变量的值，计算机进行计算后得出循环废气和烟气需要量，并调节废气和烟气调节阀开度，达到调节入磨风量的目的。
手动方式时，由操作人员根据实际观察的结果，手动调节相应阀的开度。
（2）开车顺序：开主引风机→开布袋收尘器→开密封风机→开磨煤机（操作回路动作）→开给煤机。
停车顺序与开车顺序相反。
（3）平板闸门和振动筛开启后，在屏幕上按系统总启按钮，启动联动开车程序。
4 喷吹系统
喷吹系统主要是向高炉输送煤粉，细煤粉利用自重从煤粉仓落到喷吹罐中，并用氮气充压。
每座高炉都设计有两个喷吹罐，当一个喷吹罐装满煤粉并充压到压力设定值后，开始喷煤，喷空后，另一个装满煤粉的喷吹罐就与煤粉输送管道接通，经过短暂的过渡，喷空的操作罐开始卸压、装煤粉和再充压。
为了保证喷吹量的稳定，需保持喷吹罐内压力的稳定，通过调节补压调节阀的开度可保持罐压在设定范围之内。
补压设定值与罐压实测值比较运算后，通过罐压调节画面设定输出补压调节阀的开度。
功能框图见图2。
图2 喷吹罐PID调解功能框图在一定的喷吹压力下稳定流化氮气量和压缩空气补气量，改变输煤阻力和固气比。
人工设定喷吹率设定值和罐压，通过调节补气调节阀来调节喷吹率，补气调节阀根据采样数据，将设定喷吹率与实际喷吹率相比较，当设定值大于实际值时，阀位开大，反之，阀位开小。
功能框图见图3。
图3 补气流量PID调解功能阀门的控制分为自动和手动两种方式，在自动方式时，根据自动倒罐的条件，自动顺序开关相应阀门。
手动方式又分为单动和联动两种方式，根据工艺要求，单个控制阀门的开、关不受其他条件的限制；在联动方式下，需在满足联锁保护条件和阀门开关顺序的情况下才能操作。
紧急停喷和阀门故障时均发出报警信号，提醒操作人员及时准确定位处理。
结束语该系统模式已经在唐钢、承钢、国丰钢铁公司、津西钢铁公司等多家冶金企业喷煤工程中得到成功应用。
实践证明，该系统完全能够满足工艺要求，为提高高炉利用系数、保证高炉稳定运行提供了保障，而且系统结构合理，运行稳定可靠，是高炉喷煤自控系统的首选方案。