CN115522005A - 一种采用喷吹罐罐称计量及控制的喷煤系统及方法 - Google Patents

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谭海波
刘向辉
马利
魏功亮
袁代连
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Abstract

本发明属于高炉喷煤冶金领域,涉及一种采用喷吹罐罐称计量及控制的喷煤系统及方法。该系统包括喷吹罐,喷吹罐下方设有罐称,罐称与PLC控制器连接;喷吹罐分别通过两条喷煤主管与高炉风口连通,喷煤主管上均设有出煤阀和调节阀,出煤阀和所述调节阀均与PLC控制器连接;罐称用来采集喷吹罐和喷吹罐内部煤粉的总重量;PLC控制器通过总重量变化计算喷吹罐在对应时间间隔内的煤粉减少量,并计算当前的单位时间实际煤粉流量,然后将实际煤粉流量与高炉设定煤粉流量对比;PLC控制器根据对比结果控制调节阀的开度,使实际煤粉流量达到高炉设定煤粉流量。本发明结构更加简单,控制更加稳定,能够取代煤粉流量计完成计量和控制,降低控制系统的成本。

Description

一种采用喷吹罐罐称计量及控制的喷煤系统及方法
技术领域
本发明属于高炉喷煤冶金领域,涉及一种采用喷吹罐罐称计量及控制的喷煤系统及方法。
背景技术
在工业生产过程中,两相流量是一个极为重要且测量难度较大的参数。特别对于干煤粉气化工艺的密相输送系统来说,煤粉质量流量的测量尤为重要,不仅关系磨煤工序的控制参数,更直接参与气化过程的氧煤比,直接影响气化效率及工艺安全和工艺指标。
当前,钢铁企业中高炉喷煤系统的煤粉计量方式大部分采取的是煤粉流量计计量,在其对应的每根喷吹主管上还设有煤流调节阀,其基本控制原理为:煤流调节阀根据煤粉流量计反馈的计量值与高炉设定值进行对比实现自动调节。但在实际生产过程中,会出现以下几种问题:
1、煤粉流量计寿命短,实际使用时间在18个月左右就会故障频发,计量不准的情况。
2、在煤粉流量计发生故障时,煤流调节阀在自动跟踪调节过程中阀位时大时小,造成煤粉瞬时喷吹量波动大,小时累计喷吹煤粉量与高炉要求设定的喷吹量相差甚远,甚至有时造成喷吹系统无法喷煤,严重影响到喷煤系统的稳定顺行,一定程序上造成了高炉炉况的波动。
3、煤粉流量计价格昂贵,单台价格10万元以上,而大多数钢铁企业需要使用多套煤粉喷吹系统,并且单套喷吹系统包括两套煤粉流量计,大大增加了企业的设备成本。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种采用喷吹罐罐称计量及控制的喷煤系统及方法,结构更加简单,控制更加稳定,取代煤粉流量计完成计量和控制。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种采用喷吹罐罐称计量及控制的喷煤系统,包括喷吹罐;所述喷吹罐下方设有罐称,所述罐称与PLC控制器连接;所述喷吹罐分别通过两条喷煤主管与高炉风口连通,所述喷煤主管上均设有出煤阀和调节阀,所述出煤阀和所述调节阀均与PLC控制器连接;
所述罐称用来采集喷吹罐和喷吹罐内部煤粉的总重量;所述PLC控制器通过总重量变化计算喷吹罐在对应时间间隔内的煤粉减少量,并根据煤粉减少量计算当前的单位时间实际煤粉流量,然后将实际煤粉流量与高炉设定煤粉流量对比,得到对比结果;所述PLC控制器根据对比结果控制调节阀的开度,使实际煤粉流量达到高炉设定煤粉流量。
进一步,所述喷煤主管上并联有两个喷吹罐。本方案能够使两个喷吹罐管互为备用,当一个损坏时,能够及时进行替换,避免影响生产。
进一步,所述喷吹罐下方设有基座,所述基座下方还设有用来支撑喷吹罐的承重台;所述罐称设置在基座和承重台之间。本方案能够减小喷吹罐对于罐称的压力,达到抵消部分喷吹罐罐体重量的效果,从而避免罐称长时间受到较大压力,延长了罐称的使用寿命。
进一步,所述PLC系统还用来通过切换不同喷吹罐上的连接喷煤主管的两个出煤阀实现连续喷吹。本方案能够在一个喷吹罐工作时,完成另一个喷吹罐的准备工作,从而实现连续不间断的喷吹,提高了生产的效率。
基于一种采用喷吹罐罐称计量及控制的喷煤系统的方法,包括以下步骤:
S1:通过罐称获取总重量变化计算喷吹罐在对应时间间隔内的煤粉减少量;
S2:根据煤粉减少量和时间间隔计算当前的单位时间实际煤粉流量;
S3:将实际煤粉流量与高炉设定煤粉流量对比,获取对比结果;
S4:根据对比结果控制调节阀的开度,使实际煤粉流量达到高炉设定煤粉流量。
进一步,在所述S2中,时间间隔为10S。
进一步,在所述S3中,将实际煤粉流量值进行二分之一均分后与高炉设定的煤粉流量的二分之一均分值进行对比。
进一步,在所述S4中,当实际煤粉流量小于高炉设定煤粉流量,则增大调节阀的开度;当实际煤粉流量大于高炉设定煤粉流量的开度,则减小调节阀的开度。
本发明的有益效果在于:
本发明结构简单,系统整体可取代煤粉流量计完成计量,且对单一元器件的精度要求不高,因此成本较低且使用寿命较长,通过系统的计算和控制弥补了元器件实时测量灵敏性较煤粉流量计偏低的缺陷,测量精度不受影响,且控制更加稳定不易出现故障,在长期使用中更加可靠准确,能够较好的替代现有的煤粉流量计。同时,本方案根据对煤粉流量的计量和实际的煤粉喷吹结果,将过程监控转化为较短时间内的结果监控,采用双主管、双调节阀反馈控制煤粉的喷吹量,每次结果的波动和偏差较小,整个生产过程中高炉炉况也不会出现大的波动,对生产过程不造成影响,能够完成稳定的自动喷吹控制。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作优选的详细描述,其中:
图1为本发明的系统结构图;
图2为本发明的基座、罐称和承重台的结构图
图3为本发明的方法原理图。
附图标记:1-喷吹罐、2-罐称、3-出煤阀、4-喷煤主管、5-调节阀、6-高炉风口、7-基座、8-承重台。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本发明的限制;为了更好地说明本发明的实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本发明的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1所示,为一种采用喷吹罐1罐称2计量及控制的喷煤系统,包括喷吹罐1;所述喷吹罐1下方设有罐称2,所述罐称2与PLC控制器连接;所述喷吹罐1分别通过两条喷煤主管4与高炉风口6连通,所述喷煤主管4上均设有出煤阀3和调节阀5,所述出煤阀3和所述调节阀5均与PLC控制器连接;
所述罐称2用来采集喷吹罐1和喷吹罐1内部煤粉的总重量;所述PLC控制器通过总重量变化计算喷吹罐1在对应时间间隔内的煤粉减少量,并根据煤粉将少量计算当前的单位时间实际煤粉流量,然后将实际煤粉流量与高炉设定煤粉流量对比,得到对比结果;所述PLC控制器根据对比结果控制调节阀5的开度,使实际煤粉流量达到高炉设定煤粉流量。
所述喷煤主管4上并联有两个喷吹罐1。本方案能够使两个喷吹罐1管互为备用,当一个损坏时,能够及时进行替换,避免影响生产。
具体的,每个喷吹罐1的周围呈120°均匀分布有三个基座7将其包围固定,类似于三足鼎立的结构。如图2所示,每个基座7下方均弹性连接有罐称2,罐称2的下方为承重台8。喷吹罐1的总重量取三个罐称2的平均值,不会因为喷吹罐1中的煤粉分布不均造成称重偏差,计量更准确。承重台8和基座7能够减小喷吹罐1的重量对于罐称2的压力,达到抵消部分喷吹罐1罐体重量的效果,从而避免罐称2长时间受到较大压力,延长了罐称2的使用寿命。
所述PLC系统还用来通过切换不同喷吹罐1上的连接喷煤主管4的两个出煤阀3实现连续喷吹。本方案能够在一个喷吹罐1工作时,完成另一个喷吹罐1的准备工作,从而实现连续不间断的喷吹,提高了生产的效率。
如图3所示,基于一种采用喷吹罐1罐称2计量及控制的喷煤系统的方法,包括以下步骤:
S1:通过罐称2获取总重量变化计算喷吹罐1在对应时间间隔内的煤粉减少量;
S2:根据煤粉减少量和时间间隔计算当前的单位时间实际煤粉流量;
S3:将实际煤粉流量与高炉设定煤粉流量对比,获取对比结果;
S4:根据对比结果控制调节阀5的开度,使实际煤粉流量达到高炉设定煤粉流量。
在所述S2中,时间间隔为10S。在所述S3中,将实际煤粉流量值进行二分之一均分后与高炉设定的煤粉流量的二分之一均分值进行对比。在所述S4中,当实际煤粉流量小于高炉设定煤粉流量,则增大调节阀5的开度;当实际煤粉流量大于高炉设定煤粉流量的开度,则减小调节阀5的开度。
在生产过程中,喷煤的瞬时速率是在不断变化的,以瞬时速率计算喷煤量较为复杂,一般思路为采用微积分的思想,将其切割成数份进行累计,因此一般需要时间较短的间隔进行测量,时间间隔越长,就越需要复杂的计算,来避免对瞬时速率的估测变差过大,防止最后的累计结果出现较大偏差。
而本方案不同,将过程监控转化为较短时间内的结果监控,根据煤粉的余量结果利用双主管双调节阀5进行反馈控制,虽然喷吹过程存在一定的偏差,精度不如按瞬时速率计算高,但每次结果的波动和偏差较小,整个生产过程中高炉炉况也不会出现大的波动,控制更稳定;且在保持计量精度满足需要的同时,计算方式简单,计算量小,对硬件设备要求低,反馈控制反应快,系统运行的鲁棒性较好。
上述PLC系统的每一个单独的控制动作例如切换阀门、增大阀门和减小阀门均为现有技术,不多赘述。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种采用喷吹罐罐称计量及控制的喷煤系统,包括喷吹罐;其特征在于:所述喷吹罐下方设有罐称,所述罐称与PLC控制器连接;所述喷吹罐分别通过两条喷煤主管与高炉风口连通,所述喷煤主管上均设有出煤阀和调节阀,所述出煤阀和所述调节阀均与PLC控制器连接;
所述罐称用来采集喷吹罐和喷吹罐内部煤粉的总重量;所述PLC控制器通过总重量变化计算喷吹罐在对应时间间隔内的煤粉减少量,并根据煤粉将少量计算当前的单位时间实际煤粉流量,然后将实际煤粉流量与高炉设定煤粉流量对比,得到对比结果;所述PLC控制器根据对比结果控制调节阀的开度,使实际煤粉流量达到高炉设定煤粉流量。
2.根据权利要求1所述的一种采用喷吹罐罐称计量及控制的喷煤系统,其特征在于:所述喷煤主管上并联有两个喷吹罐。
3.根据权利要求1所述的一种采用喷吹罐罐称计量及控制的喷煤系统,其特征在于:所述喷吹罐下方设有基座,所述基座下方还设有用来支撑喷吹罐的承重台;所述罐称设置在基座和承重台之间。
4.根据权利要求1所述的一种采用喷吹罐罐称计量及控制的喷煤系统,其特征在于:所述PLC系统还用来通过切换不同喷吹罐上的连接喷煤主管的两个出煤阀实现连续喷吹。
5.基于如权利要求1~4所述系统的一种采用喷吹罐罐称计量及控制的喷煤方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:通过罐称获取总重量变化计算喷吹罐在对应时间间隔内的煤粉减少量;
S2:根据煤粉减少量和时间间隔计算当前的单位时间实际煤粉流量;
S3:将实际煤粉流量与高炉设定煤粉流量对比,获取对比结果;
S4:根据对比结果控制调节阀的开度,使实际煤粉流量达到高炉设定煤粉流量。
6.据权利要求5所述的一种采用喷吹罐罐称计量及控制的喷煤方法,其特征在于,在所述S2中,时间间隔为10s。
7.据权利要求5所述的一种采用喷吹罐罐称计量及控制的喷煤方法,其特征在于,在所述S3中,将实际煤粉流量值进行二分之一均分后与高炉设定的煤粉流量的二分之一均分值进行对比。
8.据权利要求5所述的一种采用喷吹罐罐称计量及控制的喷煤方法,其特征在于,在所述S4中,当实际煤粉流量小于高炉设定煤粉流量,则增大调节阀的开度;当实际煤粉流量大于高炉设定煤粉流量的开度,则减小调节阀的开度。
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