如何實現在影響因素較多情況下達到高爐噴煤精準性

王健  胡勁松

（河鋼石鋼煉鐵廠  河北  石家莊  050000）

摘  要：研究了采用計算機分析控制的方法，提升現有操作程序，實現噴吹控制自動調整。主要研究了噴吹速率影響因素、速率調整頻次、速率異常幅度變化的處理。結果表明：高爐風壓、煤種、煤粉粒度、氮氣壓力波動等因素直接影響噴吹速率，為保證噴吹穩定，針對噴吹速率進行調節，對速率統計和調節30秒鐘一次為宜，對初始段沖壓設定值增加0.008Mpa，速率大幅波動時采用松動短時補壓。

關鍵詞：分析控制；自動調整；速率調整；過程異常處理；起始段影響

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

現代高爐冶煉需用焦炭，它在高爐中的作用是提供冶煉過程需要的熱量，同時還原鐵礦石需要的還原劑，并維持高爐料柱（特別是軟熔帶及其以下部位）透氣性的骨架。高爐噴吹煤粉是從高爐風口向爐內直接噴吹磨細了的無煙煤粉或煙煤粉或這兩者的混合煤粉，以替代焦炭起提供熱量和還原劑的作用，從而降低焦比，降低生鐵成本。

河鋼石鋼公司煉鐵廠高爐的噴吹系統，通常采用人工調整罐壓來調整噴吹速率，穩定噴吹的效果。由于現場影響速率的因素較多，高爐風壓變化、設備操作精度不足、煤粉質量波動、煤粉粒度的變化等，人工調整總會存在一定的誤差，小時設定噴煤量與實際噴煤量偏差有時超出±3t/h，甚至更大，同時人工調整還存在噴吹速率變化較大，造成燃燒效率的變化，對高爐氣流產生影響。為了提升噴煤操作精準度，初步實現的自動噴吹調整，設計增加一套控制程序，與現有操作控制相結合，實現對自動采集數據地變化、分析，通過自動調整罐壓或其他參數，穩定噴吹速率；同時保證異常狀態的報警，操作狀態的切換。同時可為進一步提升自動化噴吹技術，提供經驗和技術儲備。

高爐噴煤噴吹系統設備一般包括：煤粉倉、噴吹罐、噴吹罐下料閥，噴吹罐電子稱，放散閥，充壓閥，流化閥，補氣閥，輸煤閥，充壓調節閥，流化調節閥，補氣調節閥，過濾器，分配器，噴槍，煤粉從儲煤罐經過以上設備被輸送到高爐中。在噴煤系統中設計一般采用并罐噴吹（如圖1），實現兩罐連續倒罐不間斷輸送煤粉到高爐中。

新程序嵌入之初實施效果很不如人意，倒罐初期噴吹量波動很大，過程中噴煤量的跟蹤性也不理想。根據實際的運行工況對不合理的工藝要求通過反復修改程序進行了修正。主要為以下幾項：

（1）優化速率統計和調節：

1）初始設計采用每分鐘記錄瞬時速率，五分鐘統計平均速率誤差，并進行相應的調節，在運行中由于統計時間較長，平局誤差不能反映準確的速率誤差，造成累積誤差偏差較大，無法實現精準調節。

2）針對上述問題，將設計改為每5秒鐘進行統計并進行相應的調節，運行中反應為記錄速率間隔過短，罐壓調整反應時間不足，無法實現精確調整。

3）綜合上述問題點，最終將速率統計改為30秒鐘一次，并根據偏差進行調節。實際運行期間調節情況良好。

（2）優化速率波動調節：在整個噴吹過程中罐壓由于高爐風壓、煤種、氮氣壓力波動等原因，造成噴吹速率在噴吹過程中的部分階段，變動較大（過快或過慢），程序設計的7段壓力調節幅度不足與滿足速率要求。為保證程序運行的穩定性，在速率波動超過20kg時，用松動氣增壓3-4秒鐘，實現了短時間的速率修正。

（3）優化罐壓調節范圍：為保證在正常狀態下調節的穩定，根據高爐的正常噴吹量，初步設定了罐壓的上下限，并在實際運行中不斷修正，由初始狀態滿足特定范圍內的噴吹量（例如0#在10-11t/h之間），到實現滿足高爐正常噴吹量所有范圍的需求（例如0#在9-12t/h之間）。

（4）降低起始段的速率波動：生產要求在切罐前提前將備用罐沖壓，以滿足切罐的穩定性，程序設計提前3噸進行沖壓，完成沖壓后，由于煤粉沉降和流化的共同作用，在切換時，導致罐壓偏高，初始速度偏離幅度較大，且調節時間較長，項目組根據實際統計壓力偏差，將沖壓設定值增加0.008Mpa，實現了起始的壓力平衡�；�本實現了全過程的均勻噴吹。

通過數據對影響噴吹速率的各種參數的影響機理和影響程度進行分析；結合自動化控制理論研究控制程序的開發方案；采用自動噴吹速率的采集與計算，進行了目標噴吹速率自動穩定調節程序的開發；按照煤量和罐壓噴吹兩種模式的切換功能，實現了精準噴煤的目標。

結論：1.本項目實施成功解決目前沒有成熟煤粉噴吹速率檢測儀表情況下的噴吹速率的間接計算方法。2.成功實踐了一套煤粉噴吹速率的穩定控制程序，為類似工藝過程的自動控制積累了自動化控制方面的成功經驗。