一、噴煤的必要性 　　由于能源價(jià)格的上漲，使得噸鐵成本上升，公司內(nèi)部挖潛改造、降低成本的空間已到極限，為了完成公司制定的產(chǎn)量目標(biāo)和成本目標(biāo)，必須采取新的措施來增產(chǎn)降耗，高爐噴煤配合富氧，則可大幅度的提高生鐵產(chǎn)量、降低生鐵成本，噴煤技術(shù)改造對我公司的發(fā)展具有非常重要的意義。 　　高爐噴吹煤粉是世界煉鐵正在迅速發(fā)展的一項(xiàng)重大技術(shù)，其目的是在高爐冶煉過程中，擴(kuò)大高爐燃料來源，從風(fēng)口向高爐噴吹煤粉，以價(jià)格低的煤粉替代價(jià)格昂貴的冶金焦，改善高爐的操作條件；增加高爐的調(diào)劑手段；最終達(dá)到節(jié)焦增產(chǎn)的目的。 　　在當(dāng)前能源緊張的形勢下，必須采取措施大力節(jié)約和替代焦炭。煉鐵生產(chǎn)降低焦炭的途徑很多：如改進(jìn)原料質(zhì)量、提高風(fēng)溫、改善操作、降低鐵水含硅量、加強(qiáng)管理等。但從效果上看擴(kuò)大高爐噴吹煤粉，以煤代焦乃是降低焦炭消耗的最有效措施。因此，擴(kuò)大高爐噴煤是當(dāng)務(wù)之急，符合鋼鐵工業(yè)長遠(yuǎn)規(guī)劃。 　 二、我公司三煉鐵噴煤現(xiàn)狀 　　我公司三鐵廠現(xiàn)有一座200m3高爐,單爐日產(chǎn)鐵650噸,年生產(chǎn)日為355天，則年產(chǎn)鐵為23萬噸。 　　根據(jù)我廠的生產(chǎn)實(shí)踐，結(jié)合國內(nèi)的實(shí)際情況，總結(jié)出串聯(lián)罐的優(yōu)點(diǎn)： （1） 實(shí)現(xiàn)連續(xù)無間斷噴吹； （2） 占地面積少； 它的缺點(diǎn)： （1） 倒罐時(shí)，瞬事流量計(jì)量失真； （2） 若罐系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則噴煤中斷； （3） 廠房高，投資大，檢修不便； （4） 倒罐很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制； 并聯(lián)罐的優(yōu)點(diǎn)： （1） 罐系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可三個(gè)罐輪流噴煤； （2） 倒罐較易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制； （3） 廠房低，投資?。?并聯(lián)罐的缺點(diǎn)： （1） 倒罐瞬間中斷噴吹； （2） 輸粉切斷閥開關(guān)頻繁，壽命短； 　　總之，隨著高爐噴煤自動(dòng)化的實(shí)施，倒罐瞬間中斷噴吹已由原3分鐘減少到6秒，并聯(lián)罐系統(tǒng)已成趨勢，上鋼一廠2500 m3高爐新建噴煤即為并聯(lián)罐系統(tǒng)。 本初步設(shè)計(jì)按混合噴吹無煙煤、并罐噴吹系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 三、工藝流程 四、設(shè)計(jì)原則 　　華鋼200m3高爐制煤、噴煤自動(dòng)檢測控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)遵循先進(jìn)性與實(shí)用性相結(jié)合的原則，充分考慮到滿足設(shè)備控制要求，完善測量功能，在檢測元件選型方面適應(yīng)制煤、噴煤工藝氣粉混合測量和煤粉易燃爆的特點(diǎn)，具有測量準(zhǔn)確、維護(hù)量小、防爆、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。高爐噴煤系統(tǒng)主要由制粉系統(tǒng)和噴煤系統(tǒng)兩部分組成。兩部分可以單獨(dú)運(yùn)行，互不影響。 五、控制原理和硬件結(jié)構(gòu) 　　噴煤系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制原理如下圖所示。 1、硬件配置 　　主要硬件設(shè)備：西門子S7-300可編程控制器一套、CP5611卡一張、上位機(jī)兩臺。西門子S7-300可編程控制器采用模塊化結(jié)構(gòu)。硬件損壞時(shí)更換方便。 2、軟件配置 　　操作系統(tǒng)為Windows2000；應(yīng)用軟件為STEP 7編程語言，用于控制程序開發(fā)并具有自診斷功能；西門子Wincc6.0軟件具有在線監(jiān)視、調(diào)試功能，以及人機(jī)界面。 3、控制系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò) 　　西門子S7-300可編程控制器通過PROFI-BUS通訊網(wǎng)絡(luò)，將制煤系統(tǒng)、噴煤系統(tǒng)成為一體，數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場控制。 　　控制系統(tǒng)采用西門子S7-300可編程控制器為主控設(shè)備，執(zhí)行并聯(lián)罐組自動(dòng)充壓卸后裝煤等順序控制，完成工藝過程的數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)控制。監(jiān)控部分選擇國內(nèi)應(yīng)用廣泛的研華工控機(jī)做上位操作站，它具有適于工業(yè)環(huán)境，抗干擾性好，可靠性高，價(jià)格較低等特點(diǎn)，通過操作站實(shí)現(xiàn)工藝過程人--機(jī)對話，各類數(shù)據(jù)處理和管理，集中監(jiān)控功能，提高自動(dòng)化操作水平。上位機(jī)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)參數(shù)輸入及生產(chǎn)數(shù)據(jù)輸出，現(xiàn)場模擬顯示數(shù)據(jù)打印及與工廠管理網(wǎng)的連接。上位機(jī)組態(tài)軟件采用西門子Wincc6.0軟件。該組態(tài)軟件與S7-300編程軟件STEP 7 緊密集成，可直接使用STEP 7變量表，并對PLC硬件故障進(jìn)行診斷，有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)功能。 六、設(shè)計(jì)方案 　　 　　高爐噴煤系統(tǒng)為并聯(lián)流化罐側(cè)出料輸出形式，秤量方式為兩罐并聯(lián)雙秤計(jì)量。系統(tǒng)有流化罐、補(bǔ)氣器以及噴洗管路等組成。其中補(bǔ)氣量采用自動(dòng)調(diào)節(jié)閥和手動(dòng)操作器及PLC的模擬輸出，可以在控制室手動(dòng)或由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。兩臺秤分別秤取兩噴吹罐重。另外，由于采用補(bǔ)氣量調(diào)節(jié)噴煤較用罐壓調(diào)節(jié)滯后性大為減少，能使操作人員更容易、更準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)噴煤量。 　　整個(gè)噴煤系統(tǒng)分為制粉系統(tǒng)和噴煤系統(tǒng)： 1、制粉系統(tǒng) 　　制粉系統(tǒng)工程主要由干燥爐、熱風(fēng)管道、熱風(fēng)調(diào)節(jié)閥、冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥、中速磨、雜物分離器、鎖氣器、粗粉分離器、主抽風(fēng)管道、布袋收粉器、風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、風(fēng)機(jī)、電機(jī)組成。配套有皮帶上料系統(tǒng)：受料斗、原煤倉、圓盤給料機(jī)、天車、抓斗等。 （1）PLC軟件功能規(guī)格 　　過程數(shù)據(jù)和過程、設(shè)備狀態(tài)信號采集、處理；燃燒爐出口熱風(fēng)調(diào)節(jié)；熱風(fēng)管混風(fēng)溫度控制；除塵風(fēng)量調(diào)節(jié)；給煤機(jī)變頻調(diào)速控制；倉壁振動(dòng)器、給煤機(jī)、中速磨、引風(fēng)機(jī)、反吹風(fēng)機(jī)、脈動(dòng)器、葉輪給料機(jī)和煤粉篩啟動(dòng)/停止控制。 　　燃燒爐作為磨煤機(jī)組外圍設(shè)施，考慮到檢測控制和操作的相對獨(dú)立性及現(xiàn)場條件，采用單獨(dú)儀表顯示系統(tǒng)完成監(jiān)控功能。重要的聯(lián)絡(luò)信號送磨煤操作室，進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理顯示及報(bào)警聯(lián)鎖。 （2）制煤電氣系統(tǒng)設(shè)備啟停要求: 　　制煤機(jī)組電機(jī)控制包括：皮帶機(jī)、受料斗振動(dòng)電機(jī)（2 臺）、給煤機(jī)、中速磨、引風(fēng)機(jī)、反吹風(fēng)機(jī)、脈動(dòng)器、葉輪給料機(jī)、煤粉篩，油泵。 　　在上位機(jī)選擇系統(tǒng)工作方式為自動(dòng)時(shí)，按動(dòng)啟動(dòng)按鈕可自動(dòng)啟動(dòng)制煤機(jī)組電機(jī)，順序?yàn)? 　　A、 啟動(dòng)順序?yàn)椋洪_潤滑油泵---開煤粉篩---開葉輪給料機(jī)---（引風(fēng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥關(guān)閉）開引風(fēng)機(jī)---調(diào)節(jié)熱風(fēng)調(diào)節(jié)閥---調(diào)節(jié)引風(fēng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥---調(diào)節(jié)冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥---開脈動(dòng)器---開反吹風(fēng)機(jī)---開中速磨---開給煤機(jī)。 　　B、 按動(dòng)停止按鈕可自動(dòng)停止制煤機(jī)組電機(jī)，順序?yàn)椋和＝o煤機(jī)---停中速磨---調(diào)節(jié)冷風(fēng)調(diào)節(jié)閥---調(diào)節(jié)熱風(fēng)調(diào)節(jié)閥---關(guān)引風(fēng)機(jī)---停反吹風(fēng)機(jī)---停脈動(dòng)器---調(diào)節(jié)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥---停葉輪給料機(jī)---停煤粉篩---停潤滑油泵。 　　在上位機(jī)選擇系統(tǒng)工作方式為手動(dòng)時(shí)，可通過按動(dòng)每個(gè)電機(jī)的啟動(dòng)/停止按鈕進(jìn)行電機(jī)的起?？刂?。 　　1#、2#皮帶機(jī)和受料斗震動(dòng)電機(jī)可在上位機(jī)通過按動(dòng)啟動(dòng)/停止按鈕進(jìn)行電機(jī)的起停控制。 　　熱風(fēng)調(diào)節(jié)閥和風(fēng)量調(diào)節(jié)閥可在上位機(jī)通過改變手動(dòng)開度進(jìn)行閥門開度的調(diào)節(jié)。 2、噴煤系統(tǒng) 　　噴煤系統(tǒng)自動(dòng)控制方式分第1、第2系列，控制方式為：12列全自動(dòng)－自動(dòng)噴吹1；自動(dòng)噴吹延時(shí)，與預(yù)備停噴延時(shí)配合，可實(shí)現(xiàn)間隔或重疊倒罐1。12列全自動(dòng)－自動(dòng)噴吹2；自動(dòng)噴吹延時(shí)，與預(yù)備停噴延時(shí)配合，可實(shí)現(xiàn)間隔或重疊倒罐2；12列全自動(dòng)－自動(dòng)關(guān)1列噴煤閥；12列全自動(dòng)－自動(dòng)關(guān)2列噴煤閥。 　　噴煤系統(tǒng)可分為手動(dòng)操作、手動(dòng)帶罐壓自動(dòng)調(diào)節(jié)操作、半自動(dòng)操作和全自動(dòng)操作四種操作方式。程序以自動(dòng)操作為基礎(chǔ)，將噴煤的過程分為6種狀態(tài)如下： 　　加煤狀態(tài)←→加煤-停止中間狀態(tài)←→停止?fàn)顟B(tài)←→就緒狀態(tài)←→就緒－噴吹中間狀態(tài)←→噴吹狀態(tài),其中兩種狀態(tài)為中間狀態(tài)，加煤、停止、就緒、噴吹四種狀態(tài)可由人工發(fā)出命令，程序自動(dòng)切換至命令的狀態(tài)，命令可隨時(shí)發(fā)出而不受當(dāng)前狀態(tài)的限制，切換時(shí)狀態(tài)依順序切換，例如當(dāng)前為加煤狀態(tài)，發(fā)出噴吹命令，程序?qū)⒁来吻袚Q到加煤-停止中間狀態(tài)、停止?fàn)顟B(tài)、就緒狀態(tài)、就緒－噴吹中間狀態(tài)，最后到噴吹狀態(tài)。程序中設(shè)置了如下標(biāo)志： MARK1：當(dāng)前發(fā)出的命令， MARK2：程序接受的命令， MARK3：當(dāng)前狀態(tài)。 程序判斷MARK2和MARK3，如果MARK2>MARK3,則MARK3加1，如果MARK2七、監(jiān)控畫面 　　采用西門子Wincc6.0軟件設(shè)計(jì)監(jiān)視畫面，對操作界面漢化，進(jìn)行制煤、噴煤的主要操作及狀態(tài)顯示；能根據(jù)生產(chǎn)需要實(shí)現(xiàn)參數(shù)修改，包括故障報(bào)警顯示及查找等。上位機(jī)管理系統(tǒng)要完成對噴煤數(shù)據(jù)的管理工作，通過PLC與上位機(jī)的雙向通訊，可取代編程器。其優(yōu)點(diǎn)有：上位機(jī)在漢化的操作界面下管理著操作者的所有輸入，并以輸入內(nèi)容做出檢查，避免出錯(cuò)，操作非常容易；避免操作人員直接與PLC接觸，可防止因誤操作而破壞程序；與編程器互為備用，充分發(fā)揮現(xiàn)有的設(shè)備能力。 　　監(jiān)控畫面動(dòng)態(tài)顯示分類（動(dòng)態(tài)顯示包括：過程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、切斷閥開／關(guān)狀態(tài)、調(diào)節(jié)閥開度、料倉／料罐料位高度變化、傳動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)／停止?fàn)顟B(tài)、報(bào)警窗口自動(dòng)彈出等）：噴煤系統(tǒng)監(jiān)控畫面；制煤系統(tǒng)工藝流程模擬畫面；制煤系統(tǒng)參數(shù)表畫面；制煤系統(tǒng)報(bào)警信息畫面；制煤系統(tǒng)調(diào)節(jié)儀表畫面。制煤系統(tǒng)電氣傳動(dòng)啟車控制及狀態(tài)監(jiān)控畫面；制煤系統(tǒng)重要參數(shù)實(shí)時(shí)趨勢記錄畫面；過程報(bào)警及運(yùn)行報(bào)表打印；操作說明畫面。 八、結(jié)語 　　1、華鋼噴煤站在半年多的時(shí)間里由設(shè)計(jì)到施工順利結(jié)束，由試生產(chǎn)的40kg/t.Fe 的噴煤比幾天后就達(dá)到105kg/ t.Fe， 焦比由652kg/ t.Fe下降到現(xiàn)在的540 kg/ t.Fe，高爐各項(xiàng)指標(biāo)明顯提高，并初見成效； 　　2、在建噴煤站的施工過程中，確保其安裝質(zhì)量，使噴煤站現(xiàn)場清潔干凈，廢氣中粉塵排放濃度在10mg/m3以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家<