如何实现在影响因素较多情况下达到高炉喷煤精准性

如何实现在影响因素较多情况下达到高炉喷煤精准性

王健  胡劲松

（河钢石钢炼铁厂  河北  石家庄  050000）

摘  要：研究了采用计算机分析控制的方法，提升现有操作程序，实现喷吹控制自动调整。主要研究了喷吹速率影响因素、速率调整频次、速率异常幅度变化的处理。结果表明：高炉风压、煤种、煤粉粒度、氮气压力波动等因素直接影响喷吹速率，为保证喷吹稳定，针对喷吹速率进行调节，对速率统计和调节30秒钟一次为宜，对初始段冲压设定值增加0.008Mpa，速率大幅波动时采用松动短时补压。

关键词：分析控制；自动调整；速率调整；过程异常处理；起始段影响

How to achieve the precision of blast furnace coal injection under many influential factors

Wang Jian, Hu Jinsong, Xi Liyang

(Hebei iron and steel Shijiazhuang iron and Steel Co., Ltd. ironmaking plant, Shijiazhuang, Hebei 050000)

Abstract：The method of computer analysis and control is studied to improve the existing operation program to realize the automatic adjustment of injection control. This paper mainly studies the treatment and adjustment of the rate adjustment frequency, the abnormal amplitude change of the injection rate. Factors of blast pressure of coal, pulverized coal, nitrogen pressure fluctuations directly affect the blowing rate, to ensure stability for blowing, blowing rate is adjusted to adjust rate statistics and 30 seconds time is appropriate, the initial period of stamping set value increased 0.008Mpa, volatility rate by loosening short-term pressure compensation.

Key words：Analysis and control; automatic adjustment; rate adjustment; process anomaly processing; influence of initial stage

现代高炉冶炼需用焦炭，它在高炉中的作用是提供冶炼过程需要的热量，同时还原铁矿石需要的还原剂，并维持高炉料柱（特别是软熔带及其以下部位）透气性的骨架。高炉喷吹煤粉是从高炉风口向炉内直接喷吹磨细了的无烟煤粉或烟煤粉或这两者的混合煤粉，以替代焦炭起提供热量和还原剂的作用，从而降低焦比，降低生铁成本。

河钢石钢公司炼铁厂高炉的喷吹系统，通常采用人工调整罐压来调整喷吹速率，稳定喷吹的效果。由于现场影响速率的因素较多，高炉风压变化、设备操作精度不足、煤粉质量波动、煤粉粒度的变化等，人工调整总会存在一定的误差，小时设定喷煤量与实际喷煤量偏差有时超出±3t/h，甚至更大，同时人工调整还存在喷吹速率变化较大，造成燃烧效率的变化，对高炉气流产生影响。为了提升喷煤操作精准度，初步实现的自动喷吹调整，设计增加一套控制程序，与现有操作控制相结合，实现对自动采集数据地变化、分析，通过自动调整罐压或其他参数，稳定喷吹速率；同时保证异常状态的报警，操作状态的切换。同时可为进一步提升自动化喷吹技术，提供经验和技术储备。

高炉喷煤喷吹系统设备一般包括：煤粉仓、喷吹罐、喷吹罐下料阀，喷吹罐电子称，放散阀，充压阀，流化阀，补气阀，输煤阀，充压调节阀，流化调节阀，补气调节阀，过滤器，分配器，喷枪，煤粉从储煤罐经过以上设备被输送到高炉中。在喷煤系统中设计一般采用并罐喷吹（如图1），实现两罐连续倒罐不间断输送煤粉到高炉中。

新程序嵌入之初实施效果很不如人意，倒罐初期喷吹量波动很大，过程中喷煤量的跟踪性也不理想。根据实际的运行工况对不合理的工艺要求通过反复修改程序进行了修正。主要为以下几项：

（1）优化速率统计和调节：

1）初始设计采用每分钟记录瞬时速率，五分钟统计平均速率误差，并进行相应的调节，在运行中由于统计时间较长，平局误差不能反映准确的速率误差，造成累积误差偏差较大，无法实现精准调节。

2）针对上述问题，将设计改为每5秒钟进行统计并进行相应的调节，运行中反应为记录速率间隔过短，罐压调整反应时间不足，无法实现精确调整。

3）综合上述问题点，最终将速率统计改为30秒钟一次，并根据偏差进行调节。实际运行期间调节情况良好。

（2）优化速率波动调节：在整个喷吹过程中罐压由于高炉风压、煤种、氮气压力波动等原因，造成喷吹速率在喷吹过程中的部分阶段，变动较大（过快或过慢），程序设计的7段压力调节幅度不足与满足速率要求。为保证程序运行的稳定性，在速率波动超过20kg时，用松动气增压3-4秒钟，实现了短时间的速率修正。

（3）优化罐压调节范围：为保证在正常状态下调节的稳定，根据高炉的正常喷吹量，初步设定了罐压的上下限，并在实际运行中不断修正，由初始状态满足特定范围内的喷吹量（例如0#在10-11t/h之间），到实现满足高炉正常喷吹量所有范围的需求（例如0#在9-12t/h之间）。

（4）降低起始段的速率波动：生产要求在切罐前提前将备用罐冲压，以满足切罐的稳定性，程序设计提前3吨进行冲压，完成冲压后，由于煤粉沉降和流化的共同作用，在切换时，导致罐压偏高，初始速度偏离幅度较大，且调节时间较长，项目组根据实际统计压力偏差，将冲压设定值增加0.008Mpa，实现了起始的压力平衡。基本实现了全过程的均匀喷吹。

通过数据对影响喷吹速率的各种参数的影响机理和影响程度进行分析；结合自动化控制理论研究控制程序的开发方案；采用自动喷吹速率的采集与计算，进行了目标喷吹速率自动稳定调节程序的开发；按照煤量和罐压喷吹两种模式的切换功能，实现了精准喷煤的目标。

结论：1.本项目实施成功解决目前没有成熟煤粉喷吹速率检测仪表情况下的喷吹速率的间接计算方法。2.成功实践了一套煤粉喷吹速率的稳定控制程序，为类似工艺过程的自动控制积累了自动化控制方面的成功经验。