CN103555872A

CN103555872A - 高炉喷吹系统全自动控制方法及系统

Info

Publication number: CN103555872A
Application number: CN201310491311.8A
Authority: CN
Inventors: 张明星; 赵自力
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Jinheng Information Technology Co Ltd
Priority date: 2013-10-18
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2033-10-18
Also published as: CN103555872B

Abstract

本发明公开一种高炉喷吹系统全自动控制方法及系统，由程序控制喷吹系统各部分运行，包括如下步骤：准备；泄压；装粉；充压；喷吹；倒罐。本发明控制方法及系统能够实现在高炉喷煤喷吹过程中的全自动控制操作，消除了由于人工手动控制操作带来的系统波动在，解决小时喷吹量误差大的问题，小时喷吹量误差精度可控制在≤1%，控制精度平均为人工操作控制的3倍，小时喷吹量线性波动小稳定性高，并杜绝了人工手动控制操作失误，使得整个高炉喷吹系统运行更加稳定、安全，还可轻松实现一人对多个系统的同时监控，解放了劳动力，在提高系统运行效率同时可减少用工成本。

Description

高炉喷吹系统全自动控制方法及系统

技术领域

本发明涉及一种冶金工业高炉喷煤喷吹系统的控制方法及系统。

背景技术

当前国内冶金企业所使用的喷煤喷吹系统，大多为人工全手动控制操作，部分采用局部自动控制，称为半自动控制，人工操作及半自动人工控制操作，都要人工进行干预。鉴于操作人员的个体差异性较大，对系统理解深度、操作把控能力，责任心强弱，操作疲劳度影响，造成操作过程中因个体间差异大，而至系统波动幅度很大，重点体现在小时喷吹量误差值高，平均≥3%，小时线性喷吹量波动大，易出现大幅波动，对高炉内气流产生影响。由于人员精神不集中、疲劳等易出现人为操作失误，给整个生产带来负面影响。当前国内不少先进高炉使用高炉专家控制系统，而只有在高炉专家控制系统将喷吹量引入控制系统中形成闭路循环，才能真正实现专家系统对整个高炉系统的控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种高炉喷吹系统全自动控制方法及系统，在高炉喷煤喷吹过程中，实现全自动控制操作，消除由于人工手动控制操作带来的系统波动，杜绝人工手动控制操作失误，解决小时喷吹量误差大的问题。

本发明实现以上发明目的的技术方案是：

一种高炉喷吹系统全自动控制方法，其特征在于由程序控制喷吹系统各部分运行，包括如下步骤：

准备：设置全部阀门处于集中控制状态，打开压缩空气切断阀，打开压缩空气调节阀开度60%，送气至分配器，喷吹罐相联各阀门处于关闭状态；

泄压：打开小排压阀、监测到喷吹罐内压力下降到200Kpa时打开大排压阀；

装粉：监测到喷吹罐内压力下降到10Kpa时打开煤粉仓流化阀门、装粉圆顶阀、装粉蝶阀进行装粉，监测到喷吹罐内煤粉重量升高到25T时关闭装粉蝶阀、煤粉仓流化阀门，延时一设定时间后关闭装粉圆顶阀、大排压阀、小排压阀；

充压：打开喷吹罐流化切断阀、流化调节阀开度5%、锥部流化阀进行流化充压，打开氮气切断阀、罐压力调节阀开度55%进行快速充压，充压值=实时热风压力+管道阻损+小时喷吹量；

喷吹：打开输煤切断阀、输煤阀开始进行喷吹，喷吹量为小时内所使用喷吹罐喷出量的总和，每个喷吹罐以输煤阀打开时罐内重量为基数，至输煤阀关闭时罐内重量与基数差为使用罐喷吹量，整点时在使用喷吹罐基数值减去罐内重量值为在用罐喷吹量，通过监测每分钟实际喷吹量并与理论喷吹量相对比，误差在±30kg范围内不调整，30kg＞实际喷吹量－理论喷吹量≥50kg时，加大空气调节阀开度3%，同时减小流化调节阀开度5%； 30kg＜理论喷吹量－实际喷吹量≤50kg时，减小空气调节阀开度3%，同时加大流化调节阀开度5%，通过线性对比与调节各调节阀开度大小达到控制喷吹量目的；当实际喷吹量与理论喷吹量误差在±60kg范围内时，通过罐压力调节阀来调整罐压力，实际喷吹量≥理论喷吹量时减小10Kpa罐压，实际喷吹量＜理论喷吹量时增加10Kpa罐压；喷吹状态稳定后建立线性对比，自学习微调控制，通过计算每一秒钟理论喷吹量与实际喷吹量并两相对比，当每一秒钟实际喷吹量开始高于理论喷吹量时，自动减小流化气量及空气量，相反则增加流化气量及空气量；

倒罐：当在使用喷吹罐煤粉重量与底煤设定量之差小于1T时，打开备用罐氮气切断阀、罐压力调节阀开度55%进行快速充压，当到达设定罐压值时，关闭氮气切断阀；当在使用喷吹罐内煤粉重量达到底煤设定量时，关闭与在使用喷吹罐相联输煤阀、输煤切断阀、流化阀、氮气切断阀、罐压力调节阀进行倒罐作业，打开备用罐输煤切断阀、输煤阀、氮气切断阀、罐压力调节阀换罐进行喷吹作业。

一种高炉喷吹系统全自动控制系统，其特征在于包括：

准备单元：用于设置全部阀门处于集中控制状态，打开压缩空气切断阀，打开压缩空气调节阀，送气至分配器，关闭喷吹罐相联各阀门；

泄压控制单元：控制小排压阀、大排压阀实现喷吹罐泄压；

装粉控制单元：根据设定条件控制煤粉仓流化阀门、装粉圆顶阀、装粉蝶阀实现对喷吹罐进行装粉；

充压控制单元：控制流化切断阀、流化调节阀开度、锥部流化阀、氮气切断阀、罐压力调节阀实现对喷吹罐进行充压；

喷吹控制单元：控制输煤切断阀、输煤阀进行喷吹，根据设定条件，通过线性对比与调节各调节阀开度大小控制喷吹量。

倒罐控制单元：根据设定条件实现喷吹罐倒罐操作。

本发明控制方法及系统能够实现在高炉喷煤喷吹过程中的全自动控制操作，消除了由于人工手动控制操作带来的系统波动在，解决小时喷吹量误差大的问题，小时喷吹量误差精度可控制在≤1%，控制精度平均为人工操作控制的3倍，小时喷吹量线性波动小稳定性高，并杜绝了人工手动控制操作失误，使得整个高炉喷吹系统运行更加稳定、安全。由程序控制实现统一操作模式，智能优化系统运行参数，只须按高炉小时喷煤量要求输入小时喷吹量，其余全部喷吹相关操作全部由设计程序自动控制执行，喷吹过程中通过自学习控制线性关系稳定，系统波幅小实现平稳喷吹，还可与高炉专家控制系统对接，由高炉专家系统接管进行闭路循环控制，自动筛选出最优运行机制。本发明运行后解放了员工劳动强度，使其思想不再紧张，可轻松实现一人对多个系统的同时监控，解放了劳动力，在提高系统运行效率同时可减少用工成本。

附图说明

图1为喷吹系统工艺流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

以南钢3号高炉为例，容积2000m³，如图1所示，采用三罐并列单管路直接喷吹形式，单个喷吹罐容积38m³。

喷吹系统控制方法分为准备、泄压、装粉、充压、喷吹、倒罐几个步骤，由程序控制喷吹系统各部分按如下方式运行：

准备：设置全部阀门处于集中控制状态，打开压缩空气切断阀，打开压缩空气调节阀开度60%，送气至分配器，喷吹罐相联各阀门处于关闭状态。

泄压：打开小排压阀、监测罐内压下降到200Kpa时打开大排压阀。

装粉：监测喷吹罐内压力下降到10Kpa时打开煤粉仓流化阀门、装粉圆顶阀、装粉蝶阀进行装粉，监测到喷吹罐内煤粉重量升高到25T时关闭装粉蝶阀、煤粉仓流化阀门，延时10秒后关闭装粉圆顶阀、大排压阀、小排压阀。

充压：打开喷吹罐流化切断阀、流化调节阀开度5%、锥部流化阀进行流化充压，打开氮气切断阀、罐压力调节阀开度55%进行快速充压，充压值=实时热风压力+管道阻损10Kpa+小时喷吹量（每1000kg/h喷吹量=10Kpa）。

喷吹：喷吹控制环节为最关键所在。打开输煤切断阀、输煤阀开始进行喷吹，喷吹量为小时内所使用喷吹罐喷出量的总和，每个喷吹罐以输煤阀打开时罐内重量为基数，至输煤阀关闭时罐内重量与基数差为使用罐喷吹量，整点时在使用喷吹罐基数值减去罐内重量值为在用罐喷吹量。通过程序监测每分钟实际喷吹量并与理论喷吹量相对比，误差在±30kg范围内不调整，30kg＞实际喷吹量－理论喷吹量≥50kg时，加大空气调节阀开度3%，同时减小流化调节阀开度5%，流化调节阀最大开度为60%，最小为5%，空气调节阀最大设定开度为60%，最小设定开度为45%。30kg＜理论喷吹量－实际喷吹量≤50kg时，减小空气调节阀开度3%，同时加大流化调节阀开度5%，通过程序线性对比与调节各调节阀开度大小达到控制喷吹量目的。当实际喷吹量与理论喷吹量误差在±60kg范围内时，将通过罐压力调节阀来调整罐压力，实际喷吹量≥理论喷吹量时减小10Kpa罐压，实际喷吹量＜理论喷吹量时增加10Kpa罐压。喷吹状态稳定后建立线性对比，自学习微调控制，线性对比是通过计算每一秒钟理论喷吹量与实际喷吹量，两相对比，当实际喷吹量开始高于理论喷吹量时，将自动减小喷吹罐流化气量及空气量，相反则增加。自学习控制是通过记录上一罐运行参数，在倒罐后应用至下一罐运行中，如此循环通过多罐运行后将得到稳定运行经验参数，通过运行实践系统控制误差小于1%，达到设定效果。

倒罐：当在使用罐煤粉重量与底煤设定量之差小于1T时，打开备用罐氮气切断阀、罐压力调节阀开度55%进行快速充压，当到达设定罐压值时，关闭氮气切断阀；当在使用喷吹罐内煤粉重量达到底煤量设定量5T时，关闭与在使用喷吹罐相联的输煤阀、输煤切断阀、流化阀、氮气切断阀、罐压力调节阀进行倒罐作业，打开备用罐输煤切断阀、输煤阀、氮气切断阀、罐压力调节阀换罐进行喷吹作业。

实施例2：

喷吹系统全自动控制系统包括：

准备单元：用于设置全部阀门处于集中控制状态，打开压缩空气切断阀，打开压缩空气调节阀开度为60%，送气至分配器，关闭喷吹罐相联各阀门；

泄压控制单元：控制小排压阀、大排压阀实现喷吹罐泄压。

具体是：打开小排压阀、监测罐内压下降到200Kpa时打开大排压阀。

装粉控制单元：根据设定条件控制煤粉仓流化阀门、装粉圆顶阀、装粉蝶阀实现对喷吹罐进行装粉。

具体是：监测喷吹罐内压力下降到10Kpa时打开煤粉仓流化阀门、装粉圆顶阀、装粉蝶阀进行装粉，监测到喷吹罐内煤粉重量上升到25T时关闭装粉蝶阀、煤粉仓流化阀门，延时10秒后关闭装粉圆顶阀、大排压阀、小排压阀。

充压控制单元：控制流化切断阀、流化调节阀开度、锥部流化阀、氮气切断阀、罐压力调节阀实现对喷吹罐进行充压。

具体是：打开喷吹罐流化切断阀、流化调节阀开度5%、锥部流化阀进行流化充压，打开氮气切断阀、罐压力调节阀开度55%进行快速充压，充压值=实时热风压力+管道阻损10Kpa+小时喷吹量（每1000kg/h喷吹量=10Kpa）。

具体是：打开输煤切断阀、输煤阀开始进行喷吹，喷吹量为小时内所使用喷吹罐喷出量的总和，每个喷吹罐以输煤阀打开时罐内重量为基数，至输煤阀关闭时罐内重量与基数差为使用罐喷吹量，整点时在使用喷吹罐基数值减去罐内重量值为在用罐喷吹量。通过程序监测每分钟实际喷吹量并与理论喷吹量相对比，误差在±30kg范围内不调整，30kg＞实际喷吹量－理论喷吹量≥50kg时，加大空气调节阀开度3%，同时减小流化调节阀开度5%，流化调节阀最大开度为60%，最小为5%，空气调节阀最大设定开度为60%，最小设定开度为45%。30kg＜理论喷吹量－实际喷吹量≤50kg时，减小空气调节阀开度3%，同时加大流化调节阀开度5%，通过程序线性对比与调节各调节阀开度大小达到控制喷吹量目的。当实际喷吹量与理论喷吹量误差在±60kg范围内时，将通过罐压力调节阀来调整罐压力，实际喷吹量≥理论喷吹量时减小10Kpa罐压，实际喷吹量＜理论喷吹量时增加10Kpa罐压。喷吹状态稳定后建立线性对比，自学习微调控制，线性对比是通过计算每一秒钟理论喷吹量与实际喷吹量，两相对比，当实际喷吹量开始高于理论喷吹量时，将自动减小喷吹罐流化气量及空气量，相反则增加。自学习控制是通过记录上一罐运行参数，在倒罐后应用至下一罐运行中，如此循环通过多罐运行后将得到稳定运行经验参数。

倒罐控制单元：根据设定条件实现喷吹罐倒罐操作。

具体是：当在使用罐煤粉重量与底煤设定量之差小于1T时，打开备用罐氮气切断阀、罐压力调节阀开度55%进行快速充压，当到达设定罐压值时，关闭氮气切断阀；当在使用喷吹罐内煤粉重量达到底煤量设定量5T时，关闭与在使用喷吹罐相联的输煤阀、输煤切断阀、流化阀、氮气切断阀、罐压力调节阀进行倒罐作业，打开备用罐输煤切断阀、输煤阀、氮气切断阀、罐压力调节阀换罐进行喷吹作业。

本发明的喷吹系统控制系统设有手自动模式切换单元，实现全自动控制模式与全手动控制模式之间的切换，控制系统在全自动控制模式下可接入高炉专家系统闭环控制运行，将高炉专家系统计算的喷吹量变动输出值，直接写入喷吹控制程序喷吹量输入点，实现与高炉专家系统的对接。

使用全自动控制系统对喷吹系统进行控制后，系统运行稳定，平均小时误差≤0.5%，达到了良好的预期效果。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种高炉喷吹系统全自动控制方法，其特征在于由程序控制喷吹系统各部分运行，包括如下步骤：

喷吹：打开输煤切断阀、输煤阀开始进行喷吹，喷吹量为小时内所使用喷吹罐喷出量的总和，每个喷吹罐以输煤阀打开时罐内重量为基数，至输煤阀关闭时罐内重量与基数差值为使用罐喷吹量，整点时在使用喷吹罐基数值减去罐内重量值为在用罐喷吹量，通过监测每分钟实际喷吹量并与理论喷吹量相对比，误差在±30kg范围内不调整，30kg＞实际喷吹量－理论喷吹量≥50kg时，加大空气调节阀开度3%，同时减小流化调节阀开度5%；30kg＜理论喷吹量－实际喷吹量≤50kg时，减小空气调节阀开度3%，同时加大流化调节阀开度5%，通过线性对比与调节各调节阀开度大小达到控制喷吹量目的；当实际喷吹量与理论喷吹量误差在±60kg范围内时，通过罐压力调节阀来调整罐压力，实际喷吹量≥理论喷吹量时减小10Kpa罐压，实际喷吹量＜理论喷吹量时增加10Kpa罐压；喷吹状态稳定后建立线性对比，自学习微调控制，通过计算每一秒钟理论喷吹量与实际喷吹量并两相对比，当每一秒钟实际喷吹量开始高于理论喷吹量时，自动减小流化气量及空气量，相反则增加流化气量及空气量；

倒罐：当在使用喷吹罐煤粉重量与底煤设定量之差小于1T时，打开备用罐氮气切断阀、罐压力调节阀开度55%进行快速充压，当到达设定罐压值时，关闭氮气切断阀；当在使用喷吹罐内煤粉重量达到底煤设定量时，关闭与在使用喷吹罐相联的输煤阀、输煤切断阀、流化阀、氮气切断阀、罐压力调节阀进行倒罐作业，打开备用罐输煤切断阀、输煤阀、氮气切断阀、罐压力调节阀换罐进行喷吹作业。

2.一种高炉喷吹系统全自动控制系统，其特征在于包括：

泄压控制单元：控制小排压阀、大排压阀实现喷吹罐泄压；

喷吹控制单元：控制输煤切断阀、输煤阀进行喷吹，根据设定条件，通过线性对比与调节各调节阀开度大小控制喷吹量；

倒罐控制单元：根据设定条件实现喷吹罐倒罐操作。

3.根据权利要求2所述的高炉喷吹系统全自动控制系统，其特征在于控制系统设有手自动模式切换单元，实现全自动控制模式与全手动控制模式之间的切换，控制系统在全自动控制模式下接入高炉专家系统闭环控制运行。