專利名稱：高爐噴煤噴吹系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高爐自動控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高爐噴煤噴吹系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
高爐噴煤技術(shù)是高爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的中心環(huán)節(jié)，具有大幅度降低焦比、提高經(jīng)濟(jì) 效益、減輕環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。噴煤技術(shù)作為國內(nèi)外高爐煉鐵技術(shù)發(fā)展的大趨勢，是我國鋼鐵 行業(yè)發(fā)展的三大重要技術(shù)路線之一。隨著噴煤技術(shù)向大噴吹率濃相輸送方向發(fā)展，如何穩(wěn) 定、均勻、準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)煤粉噴吹量，是維持爐溫穩(wěn)定、保證爐況順行，使得高爐達(dá)到最佳冶煉 狀態(tài)的重要基礎(chǔ)。當(dāng)前，我國高爐噴煤自動控制技術(shù)水平較為薄弱，大部分生產(chǎn)過程缺少關(guān)鍵工藝 參數(shù)噴煤量的檢測、而且生產(chǎn)過程具有多變量、強(qiáng)耦合的特點(diǎn)，噴煤量調(diào)節(jié)的控制容易受煤 粉煤質(zhì)、流動性能、濕度、粒度、高爐爐況的波動、噴吹量的檢測精度、分配器或噴槍阻塞等 很大影響，因此很難獲得精確的數(shù)學(xué)模型，使得對噴吹量的控制比較困難，目前對噴吹量控 制效果均不佳。因此，如何采用一種控制方法來保證高爐噴煤系統(tǒng)噴吹速率的穩(wěn)定就顯得 尤為重要。目前，高爐噴煤率的控制主要是采用調(diào)整輸送載氣量和噴吹罐罐壓的方式，即通 過調(diào)整罐壓和輸送氣量的大小來改變噴煤量。一股情況下，噴吹速率的控制就是依靠人工 經(jīng)驗(yàn)或半自動的方式來固定輸送氣流量，然后用實(shí)測噴吹量與設(shè)定噴吹量比較，用比例積 分微分(PID)算法來控制罐壓，而罐壓的控制又是通過對補(bǔ)氣量的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)，對于這種 調(diào)節(jié)方式當(dāng)噴煤率偏離設(shè)定值時，控制程序會自動加大或減小罐壓設(shè)定值，此時補(bǔ)氣調(diào)節(jié) 閥會根據(jù)罐壓實(shí)際值與設(shè)定值的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于通過補(bǔ)氣量來改變罐壓是比較緩慢的 過程，同時由于沒有噴吹率在線檢測儀表，噴吹率的計(jì)算是有滯后的，因此對于改變噴吹率 更是一個特大滯后過程；另一方面，當(dāng)罐壓在緩慢增加時，噴吹率卻無法立即提高，導(dǎo)致補(bǔ) 氣量不斷加大，而當(dāng)噴吹率達(dá)到預(yù)期的設(shè)定值后，此時由于罐壓已經(jīng)達(dá)到設(shè)定罐壓，但此時 補(bǔ)氣閥并不是立即關(guān)閉而是保持進(jìn)而慢慢關(guān)閉，導(dǎo)致罐壓仍在增加，噴吹率不斷上升，產(chǎn)生 大幅超調(diào)和波動。根據(jù)以上分析說明僅僅通過常規(guī)PID控制是無法實(shí)現(xiàn)對噴吹量穩(wěn)定均勻 控制的，而且存在嚴(yán)重滯后，易造成噴吹量的大幅波動，煤粉堵塞，從而影響高爐的正常生 產(chǎn)，甚至破壞爐況導(dǎo)致休風(fēng)。分析總結(jié)以前的工程經(jīng)驗(yàn)，需對不合理的地方進(jìn)行完善和優(yōu)化，使用一種新的控 制模式來解決噴煤量波動的問題，為高爐穩(wěn)定順行高產(chǎn)低耗創(chuàng)造條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高爐噴煤噴吹系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在高爐 煉鐵噴煤系統(tǒng)中對煤粉噴吹量進(jìn)行穩(wěn)定、均勻、準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)控制，進(jìn)而維持爐溫穩(wěn)定、使得 高爐達(dá)到最佳冶煉狀態(tài)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案
本發(fā)明提供的高爐噴煤噴吹系統(tǒng)，包括混合器、分配器、多個噴吹罐、切斷閥和調(diào) 節(jié)閥，其中所述多個噴吹罐，它們的上部分別通過管道和裝料切斷閥、下料切斷閥與煤粉 倉相連，用于噴吹罐裝料，同時又分別通過管道及小放散切斷閥、大放散切斷閥與煤粉倉相 連，用于噴吹罐放散；它們的中部分別通過三路連接管道及閥和與氮?dú)庹{(diào)壓站相連，即一路 連接管道裝有補(bǔ)壓調(diào)節(jié)閥及補(bǔ)壓切斷閥，用于噴吹罐補(bǔ)壓，一路連接管道裝有充壓切斷閥， 用于噴吹罐充壓，一路連接管道裝有流化調(diào)節(jié)閥及流化切斷閥，用于噴吹罐煤粉流化；它們 的下部分別通過管道及噴煤切斷閥與混合器相連，該混合器又經(jīng)管道和分配器與高爐的各 個風(fēng)口相連相連。本發(fā)明提供的上述高爐噴煤噴吹系統(tǒng)，其在高爐煉鐵噴煤系統(tǒng)中使用。本發(fā)明是一種針對噴煤生產(chǎn)過程具有多變量、強(qiáng)耦合的特點(diǎn)，噴煤量的調(diào)節(jié)控制 容易受外界工況的影響，而提出的全新的高爐噴煤噴吹系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的 主要有益效果1.將對噴吹罐壓力的設(shè)定轉(zhuǎn)化為對噴吹罐壓力和高爐爐壓的壓差設(shè)定，可以有效 的防止?fàn)t壓波動對噴吹率的干擾。2利用仿人工智能規(guī)則控制算法對罐壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以防止罐壓調(diào)節(jié)時出現(xiàn)的滯 后以及大幅波動，保證罐壓的快速穩(wěn)定均勻調(diào)節(jié)。3.利用噴吹率和流化氣流量構(gòu)成串級PID控制回路調(diào)節(jié)噴吹率，實(shí)現(xiàn)了對噴吹率 的快速、均勻調(diào)節(jié)，從而滿足高爐生產(chǎn)的要求。4增加了對流化調(diào)節(jié)閥和輸送氣調(diào)節(jié)閥的限幅控制，防止煤粉堵塞。5.工藝操作簡單，可以減少生產(chǎn)過程中操作工的人工調(diào)節(jié)，降低工作強(qiáng)度。6.提高了自動化水平，避免噴吹率受外界干擾因素影響產(chǎn)生大幅度波動，為高爐 穩(wěn)定順行高產(chǎn)低耗創(chuàng)造條件。本發(fā)明通過實(shí)驗(yàn)表明，可以將高爐噴煤比提高到180kg/t以上，每生產(chǎn)一噸生鐵 可節(jié)約焦炭160kg以上，小時噴煤率的誤差控制在0.5%以內(nèi)，且生產(chǎn)過程中，由于爐壓或 煤質(zhì)等外界因素發(fā)生變化產(chǎn)生擾動時，系統(tǒng)能夠快速穩(wěn)定，無需人工干預(yù)，增強(qiáng)了該系統(tǒng)的 自適應(yīng)能力，保證了高爐的順行、低耗、高產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明高爐噴煤噴吹系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明高爐噴煤噴吹系統(tǒng)的串級控制回路原理圖。圖中1.煤粉倉；2.氮?dú)庹{(diào)壓站；3.空壓站；4.混合器；5.分配器；6.高爐；7.第 一噴吹罐；8.第二噴吹罐；9.輸送氣調(diào)節(jié)閥；10.補(bǔ)壓調(diào)節(jié)閥；11.流化調(diào)節(jié)閥；12.小放散 切斷閥；13.大放散切斷閥；14.裝料切斷閥；15.下料切斷閥；16.補(bǔ)壓切斷閥；17.充壓切 斷閥；18.流化切斷閥；19.噴煤切斷閥。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的高爐噴煤噴吹系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對高爐噴煤噴吹率的控制，該系統(tǒng)包 括氮?dú)庹{(diào)壓站2、空壓站3、混合器4、分配器5、多個噴吹罐、切斷閥和調(diào)節(jié)閥。下面以兩罐并聯(lián)噴吹模式為例來說明所述高爐噴煤噴吹系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，所述高爐噴煤噴吹系統(tǒng)設(shè)有第一噴吹罐7、第二噴吹罐8，它們分別通 過管道和裝料切斷閥14、下料切斷閥15與煤粉倉1相連，用于噴吹罐裝料，同時又分別通過 管道及小放散切斷閥12、大放散切斷閥13與煤粉倉1相連，用于噴吹罐放散。所述兩個噴 吹罐還分別通過三路連接管道及閥和與氮?dú)庹{(diào)壓站2相連，其中一路連接管道裝有補(bǔ)壓 調(diào)節(jié)閥10及補(bǔ)壓切斷閥16，用于噴吹罐補(bǔ)壓。一路連接管道裝有充壓切斷閥17，用于噴吹 罐充壓。一路連接管道裝有流化調(diào)節(jié)閥11及流化切斷閥18，用于噴吹罐煤粉流化。所述兩 個噴吹罐又分別通過管道及噴煤切斷閥19與混合器4相連。所述混合器4，如圖1所示其由管道及輸送氣調(diào)節(jié)閥9與空壓站3相連；該混合 器又經(jīng)管道與分配器5相連。該混合器的作用是將煤粉和輸送氣混合。所述分配器5，如圖1所示其經(jīng)管道與高爐6的各個風(fēng)口相連。該分配器的作用 是將煤粉分別分配到高爐的每一個風(fēng)口。所述各個切斷閥、補(bǔ)壓調(diào)節(jié)閥10、流化調(diào)節(jié)閥11及輸送氣調(diào)節(jié)閥9均可以由市場 上購買，例如補(bǔ)壓切斷閥16、充壓切斷閥17、流化切斷閥18可以采用型號為Q641F型球 閥，小放散切斷閥12、大放散切斷閥13、裝料切斷閥14和下料切斷閥15及噴煤切斷閥19 可以采用型號為Q647F耐磨型球閥。輸送氣調(diào)節(jié)閥9、補(bǔ)壓調(diào)節(jié)閥10、流化調(diào)節(jié)閥11可以 采用無錫工裝的氣動薄膜單座調(diào)節(jié)閥，型號為501T。本發(fā)明高爐噴煤噴吹系統(tǒng)的控制原理如圖2所示分為噴吹率PID串級控制回路、 噴吹罐壓力控制回路和載氣量控制回路。其中，整個控制系統(tǒng)的噴吹率設(shè)定值由工藝工程 師根據(jù)高爐生產(chǎn)工況人工設(shè)定。對于噴吹率PID串級控制回路，以噴吹率PID控制回路作為主環(huán)，以流化氣流量 PID控制回路為副環(huán)，構(gòu)成PID串級控制系統(tǒng)。噴吹率PID控制器的設(shè)定值是噴吹率設(shè)定值， 噴吹率PID控制器的測量值是經(jīng)煤粉噴吹率計(jì)算模塊計(jì)算后的噴吹率測算值，該噴吹率計(jì) 算模塊的原理是對噴吹罐煤粉重量進(jìn)行微分計(jì)算得到噴吹率測量值，噴吹率PID控制器的 的輸出信號作為流化氣流量PID控制器的設(shè)定值，流化氣流量PID控制器的測量值是現(xiàn)場 流化氣流量檢測元件的反饋信號，流化氣流量PID控制器的輸出信號經(jīng)過限幅控制后調(diào)節(jié) 流化氣調(diào)節(jié)閥的開度，從而調(diào)節(jié)流化氣流量，最終達(dá)到調(diào)節(jié)噴吹過程中噴吹率的效果。對于噴吹罐壓力控制回路，其罐壓的設(shè)定值根據(jù)上述的罐壓設(shè)定階段函數(shù)方法進(jìn) 行計(jì)算，然后通過仿人工智能規(guī)則控制算法對補(bǔ)壓調(diào)節(jié)閥和小放散切斷閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終 達(dá)到快速穩(wěn)定的控制罐壓。對于載氣量控制回路，其載氣量的設(shè)定值根據(jù)上述的載氣量設(shè)定階段函數(shù)方法進(jìn) 行計(jì)算，然后采用單回路PID控制方式對輸送氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且對調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn) 行限幅控制，以達(dá)到平穩(wěn)的控制載氣量，使其滿足當(dāng)前設(shè)定噴吹率的需要。通過以上三個控制回路，可以實(shí)現(xiàn)對噴吹率的準(zhǔn)確、穩(wěn)定、均勻控制，使得整個煤 粉噴吹生產(chǎn)過程能夠滿足高爐生產(chǎn)需要，為高爐穩(wěn)定順行高產(chǎn)低耗創(chuàng)造條件。本發(fā)明提供的高爐噴煤噴吹系統(tǒng)，其工作過程是煤粉倉1下部通過落粉管、裝料 切斷閥14、下料切斷閥15、軟連接與兩個噴吹罐相連。煤粉倉1內(nèi)的煤粉靠重力落入噴吹 罐。每一個噴吹罐按裝粉、充壓、等待、噴吹、放散、再裝粉的程序循環(huán)交錯地運(yùn)行。當(dāng)其中 一個罐在噴吹時，另一個罐在進(jìn)行放散、裝粉、充壓、等待。其中一罐噴吹完時，另一罐自動 投入噴吹，以保證向高爐連續(xù)噴粉。在噴吹罐頂部設(shè)有氮?dú)夥派⒔涌冢瑖姶到Y(jié)束后將噴吹罐
5內(nèi)氣體通過小放散切斷閥12和大放散切斷閥13放散至煤粉倉。噴吹罐上部有充壓和補(bǔ)壓 接口，用氮?dú)獬鋲?，在噴吹過程中通過補(bǔ)壓調(diào)節(jié)閥10對罐壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。噴吹罐下部有流化 裝置，用氮?dú)饬骰１涣骰拿悍墼诠迚旱淖饔孟峦ㄟ^導(dǎo)出管排出罐外至混合器4，在混合 器4處與輸送氣(壓縮空氣或氮?dú)?混合，載氣量大小根據(jù)噴吹量設(shè)定值由輸送氣調(diào)節(jié)閥 9調(diào)節(jié)控制。煤粉在輸送氣的作用下送到安裝在高爐附近的分配器5，煤粉經(jīng)分配器5平均 分配后，經(jīng)噴吹支管、噴槍后進(jìn)入高爐6爐內(nèi)。本發(fā)明提供的高爐噴煤噴吹系統(tǒng)，能夠在高爐煉鐵噴煤系統(tǒng)中使用。使用方法是參見圖1，采用兩罐或兩罐以上并聯(lián)噴吹模式，對于噴吹率的調(diào)節(jié)主 要是通過調(diào)節(jié)補(bǔ)氣調(diào)節(jié)閥、小放散切斷閥、流化調(diào)節(jié)閥和輸送氣調(diào)節(jié)閥來實(shí)現(xiàn)的，通過調(diào)節(jié) 補(bǔ)氣調(diào)節(jié)閥、小放散切斷閥來穩(wěn)定噴吹罐壓，調(diào)節(jié)輸送氣調(diào)節(jié)閥來穩(wěn)定載氣量，噴吹率和流 化氣流量的調(diào)節(jié)構(gòu)成PID串級控制回路，用以快速均勻的調(diào)節(jié)噴吹率，如果能夠很好的處 理罐壓、載氣量以及流化氣流量三變量和噴吹率的關(guān)系，那么就可以使噴吹率得到有效的 控制從而為高爐順利生產(chǎn)的所需創(chuàng)造條件。一股認(rèn)為噴吹率和罐壓以及載氣量存在一定的函數(shù)關(guān)系，而實(shí)際運(yùn)行中，我們發(fā) 現(xiàn)由于罐壓調(diào)節(jié)存在滯后，且罐壓本身也存在波動，氣固兩相流對象本身結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，而 且對噴吹率影響的因素很多，如煤粉粒度、煤粉濕度、裝煤量、罐壓泄漏、載氣量波動、高爐 爐況等等，尤其是罐壓波動以及載氣量的波動會造成噴煤率的大幅波動，甚至降為0。因此， 對于噴吹率和罐壓以及載氣量的關(guān)系很難獲得精確的數(shù)學(xué)模型，且用傳統(tǒng)的PID控制方式 控制效果不佳。本發(fā)明針對以上問題，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，從以下四個步驟進(jìn)行改善和控 制第一步，確定噴吹罐壓力與高爐爐壓的差壓設(shè)定值。針對利用PID調(diào)節(jié)罐壓時，罐壓的設(shè)定值波動較大且高爐爐壓變化時罐壓未能及 時響應(yīng)的問題，將對罐壓的設(shè)定轉(zhuǎn)化為對罐壓和爐壓差壓的設(shè)定，且將差壓的設(shè)定值作為 噴吹率的階段函數(shù)，罐壓的設(shè)定值為差壓的設(shè)定值和爐壓之和。對罐壓與爐壓的差壓設(shè)定值采用階段函數(shù)，如下所示
(Plvl<v<v2
、 f al*v+bl v2<v<v3P=f(v)= <
\ a2*v+b2 v3<v<v4
P2v4<vP= Δ P+P_BFΔ P為罐壓與爐壓的差壓設(shè)定值P_BF為高爐爐壓P為噴吹罐壓力設(shè)定值V為噴吹率設(shè)定值PI, P2，VI，V2, V3, V4，al, a2, bl，b2為常數(shù)，可根據(jù)實(shí)際工藝情況做適當(dāng)調(diào)整。在較低和較高噴吹率時，調(diào)整罐壓不僅不會得到理想的噴吹率反而會導(dǎo)致噴吹率 的大幅波動，此時罐壓需要保持穩(wěn)定。在中等噴吹率時，將其分為兩段，罐壓設(shè)定值分別對應(yīng)兩個一次函數(shù)，在[v2，v3]段，一次函數(shù)的斜率稍大些，罐壓設(shè)定值跟隨噴吹率上升稍快些，在[v3，v4]段，一次函數(shù) 的斜率稍小些，罐壓設(shè)定值跟隨噴吹率上升稍慢些。第二步，噴吹罐壓力調(diào)節(jié)針對罐壓調(diào)節(jié)的滯后，以及罐壓的調(diào)節(jié)頻率過多而導(dǎo)致其波動這個問題，對罐壓 的調(diào)節(jié)，可以通過充壓管路對噴吹罐進(jìn)行充壓至罐壓設(shè)定值，在噴吹過程中，打開補(bǔ)壓切斷 閥，對罐壓采用仿人工智能規(guī)則控制方法，通過調(diào)節(jié)補(bǔ)壓調(diào)節(jié)閥對噴吹罐壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，以 避免采用PID控制調(diào)節(jié)罐壓時產(chǎn)生滯后和波動。規(guī)則控制是建立在一系列控制規(guī)則之上， 這些規(guī)則是人對被控對象進(jìn)行控制時的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，例如如果罐壓偏高且不斷上升，那么應(yīng) 減小補(bǔ)氣調(diào)節(jié)閥的開度。根據(jù)工藝工程師的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，由系統(tǒng)輸出的誤差及誤差變化趨勢 來消除系統(tǒng)誤差的控制規(guī)則。規(guī)則選用“IF E and EC then U”的形式，得到語言控制規(guī)則
庫，如下表所示
IFel > ==E > e2AND0 > = EC > eel THEN U=ul
IFe2 > ==E > e3AND0 > = EC > eel THEN U=u2
IFe3 > ==E > e4AND0 > = EC > eel THEN U=u3
IFe4 > ==E > e5AND0 > = EC > eel THEN U=u4
IFe5 > ==E > e6AND0 > = EC > eel THEN U=u5
IFe6 > ==E > e7AND0 > = EC > eel THEN U=u6
IFe7 > ==EAND 0 > = EC > eel THEN U ==u7
IFel > ==E > e2ANDeel >= EC > ec2THENU = u2
IFe2 > ==E > e3ANDeel >= FC > ec2THFNU = u2
IFe3>=E >e4ANDeel >= EC > ec2THENU =u4
IFe4>=E >e5ANDeel >= EC > ec2THENU =u4
IFe5>=E >e6ANDeel >= EC > ec2THENU =u6
IFe6>=E >e7ANDeel >= EC > ec2THENU =u6
IFe7>=EANDeel >= EC > ec2THENU = u7
IFel>=E >e2ANDec2 > = EC > ec3THENU =u2
IFe2>=E >e3ANDec2 > = EC > ec3THENU =u3
IFe3>=E >e4ANDec2 > = EC > ec3THENU =u4
IFe4>=E >e5ANDec2 > = EC > ec3THENU =u5
IFe5>=E >e6ANDec2 > = EC > ec3THENU =u6
IFe6>=E >e7ANDec2 > = EC > ec3THENU =u7
IFe7>=EANDec2 > = EC > ec3THENU = u7
IFel>=E >e2ANDec3 >= EC THENU = u3
IFe2>=E >e3ANDec3 >= EC THENU = u3
IFe3>=E >e4ANDec3 >= EC THENU = u5
IFe4>=E >e5ANDec3 >= EC THENU = u5
IFe5>=E >e6ANDec3 >= EC THENU = u7
IFe6>=E >e7ANDec3 >= EC THENU = u7
IFe7>=EANDec3 >= EC THENU = u7
上述語言控制規(guī)則庫中E為罐壓偏差(設(shè)定值與實(shí)際值之差)，EC為偏差的變化 率，U為補(bǔ)氣調(diào)節(jié)閥輸出開度。el e7、ecl ec3、ul u7為常數(shù)，可根據(jù)實(shí)際工藝情況 做適當(dāng)調(diào)整。此外，當(dāng)實(shí)際值與設(shè)定值偏差大于某一值時，打開小放散閥，當(dāng)實(shí)際值與設(shè)定值偏 差小于5kPa (可調(diào))或開閥時間超過IOs (可調(diào))時，關(guān)閉小放散閥，若小放散閥關(guān)閉后，偏 差仍不滿足條件，則間隔5s(可調(diào))，再次執(zhí)行以上動作。通過以上控制方式，可以防止罐壓調(diào)節(jié)時出現(xiàn)的滯后以及大幅波動，保證罐壓的 快速穩(wěn)定均勻調(diào)節(jié)。第三步，對載氣量的調(diào)節(jié)根據(jù)載氣量增加則噴吹率減小，載氣量減小則噴吹率增加這個基本原理以及運(yùn)行 經(jīng)驗(yàn)，將載氣量的設(shè)定值作為噴吹率的階段函數(shù)。對載氣量的控制還采用PID單回路控制 方式，由于噴煤是固氣兩相流，當(dāng)噴煤量較大時，需要載氣量較少，PID調(diào)節(jié)時會將閥門關(guān) 小，當(dāng)閥門開度變小時，輸送氣量減少，煤粉管道內(nèi)的壓力會降低，此時容易導(dǎo)致煤粉堵塞， 影響高爐正常生產(chǎn)、造成高爐況不順，甚至休風(fēng)，因此要該調(diào)節(jié)回路需對閥門開度做最小限 幅控制，以防輸送氣壓力降低導(dǎo)致煤粉堵塞。1.對載氣量的設(shè)定值采用階段函數(shù)，如下所示 式中F為載氣量設(shè)定值。V為噴吹率設(shè)定值。Fl、F2、Vl、V2、V3、al和a2均為常 數(shù)，F(xiàn)l > F2，al < 0，可根據(jù)實(shí)際工藝情況做適當(dāng)調(diào)整。在較低和較高噴吹率時，調(diào)整載氣量不僅不會得到理想的噴吹率反而會導(dǎo)致噴吹 率的大幅波動，此時載氣量需要保持穩(wěn)定。在中等噴吹率時，載氣量設(shè)定值對應(yīng)一次函數(shù)，在[v2，v3]段，載氣量設(shè)定值跟隨 噴吹率設(shè)定值上升而下降。第四步，用串級PID控制方式調(diào)節(jié)噴吹率在運(yùn)行過程中，我們發(fā)現(xiàn)噴吹率對流化氣的變化特別敏感，操作工在調(diào)整噴吹率 的時候也是在調(diào)節(jié)流化氣的流量，據(jù)此，我們將流化氣流量作為噴吹率瞬時變化的調(diào)整參 數(shù)，構(gòu)成串級PID控制系統(tǒng)，同時要對流化調(diào)節(jié)閥進(jìn)行限幅，防止流化氣量過小或者過大。對流化氣流量的控制，其目的主要是對噴吹率的瞬時波動進(jìn)行快速調(diào)整。流化氣 的作用是流化噴吹罐底部的煤粉，在噴吹過程中需要不停的流化煤粉，使煤粉均勻穩(wěn)定噴 出。實(shí)際運(yùn)行過程中，噴吹率穩(wěn)定時，若增加流化氣流量，噴吹率會增加，減小流化氣流量， 噴吹率會減小，但是噴吹率過大或過小都會導(dǎo)致噴吹率過度減小甚至為0，容易導(dǎo)致煤粉堵 塞，影響高爐正常生產(chǎn)、造成高爐況不順，甚至休風(fēng)。根據(jù)以上情況，對流化氣的控制采用了 如下圖所示的串級PID控制回路，同時對調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行限幅控制，此外噴吹啟動時要根 據(jù)初始的噴吹速率首先設(shè)置流化氣流量的初始值且在初始3分鐘內(nèi)不進(jìn)行串級調(diào)節(jié)，在補(bǔ) 氣過程中不對流化氣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過以上改進(jìn)，可以有效的、快速的、均勻的調(diào)整噴吹率，以滿足高爐生產(chǎn)的要求。
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在對高爐噴煤噴吹速率控制過程中，上述的四個步驟的次序并無先后順序。若噴 吹過程中由于高爐工況改變，需調(diào)整噴吹率設(shè)定值時，四個步驟是同時進(jìn)行的。若由于煤質(zhì) 等外界干擾導(dǎo)致噴吹率波動，而噴吹率設(shè)定值不變時，無需改變罐壓和載氣量設(shè)定值，只要 在穩(wěn)定罐壓和載氣量的情況下，調(diào)節(jié)流化氣串級控制回路即可。本發(fā)明使用時，其核心是在某一設(shè)定噴吹率下，穩(wěn)定罐壓及其載氣量，利用串級 PID回路通過對流化氣流量進(jìn)行調(diào)節(jié)以達(dá)到對噴吹率的控制，該控制方法可穩(wěn)定噴吹速率， 減少生產(chǎn)過程中操作工的人工調(diào)節(jié)，降低工作強(qiáng)度，提高自動化水平，避免噴吹率受外界干 擾因素影響產(chǎn)生大幅度波動，為高爐穩(wěn)定順行高產(chǎn)低耗創(chuàng)造條件。
權(quán)利要求
一種高爐噴煤噴吹系統(tǒng)，其特征是該系統(tǒng)包括混合器(4)、分配器(5)、多個噴吹罐、切斷閥和調(diào)節(jié)閥，其中所述多個噴吹罐，它們的上部分別通過管道和裝料切斷閥(14)、下料切斷閥(15)與煤粉倉(1)相連，用于噴吹罐裝料，同時又分別通過管道及小放散切斷閥(12)、大放散切斷閥(13)與煤粉倉(1)相連，用于噴吹罐放散；它們的中部分別通過三路連接管道及閥和與氮?dú)庹{(diào)壓站(2)相連，即一路連接管道裝有補(bǔ)壓調(diào)節(jié)閥(10)及補(bǔ)壓切斷閥(16)，用于噴吹罐補(bǔ)壓，一路連接管道裝有充壓切斷閥(17)，用于噴吹罐充壓，一路連接管道裝有流化調(diào)節(jié)閥(11)及流化切斷閥(18)，用于噴吹罐煤粉流化；它們的下部分別通過管道及噴煤切斷閥(19)與混合器(4)相連，該混合器又經(jīng)管道和分配器(5)與高爐(6)的各個風(fēng)口相連相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐噴煤噴吹系統(tǒng)，其特征是所述混合器(4)由管道及輸送 氣調(diào)節(jié)閥(9)與空壓站(3)相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐噴煤噴吹系統(tǒng)，其特征是所述補(bǔ)壓切斷閥(16)、充壓切 斷閥(17)、流化切斷閥(18)采用型號為Q641F型球閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐噴煤噴吹系統(tǒng)，其特征是所述小放散切斷閥(12)、大放 散切斷閥(13)、裝料切斷閥(14)和下料切斷閥(15)及噴煤切斷閥(19)采用型號為Q647F 耐磨型球閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爐噴煤噴吹系統(tǒng)，其特征是所述輸送氣調(diào)節(jié)閥(9)、補(bǔ)壓調(diào) 節(jié)閥(10)、流化調(diào)節(jié)閥(11)采用無錫工裝的型號為501T的氣動薄膜單座調(diào)節(jié)閥。
6.權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述高爐噴煤噴吹系統(tǒng)的用途，其特征是在高爐煉 鐵噴煤系統(tǒng)中使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用途，其特征是在高爐煉鐵噴煤系統(tǒng)中使用時，采用兩罐以 上并聯(lián)噴吹模式，對于噴吹率的調(diào)節(jié)主要是通過調(diào)節(jié)補(bǔ)氣調(diào)節(jié)閥、小放散切斷閥、流化調(diào)節(jié) 閥和輸送氣調(diào)節(jié)閥來實(shí)現(xiàn)的，通過調(diào)節(jié)補(bǔ)氣調(diào)節(jié)閥、小放散切斷閥來穩(wěn)定噴吹罐壓，調(diào)節(jié)輸 送氣調(diào)節(jié)閥來穩(wěn)定載氣量，噴吹率和流化氣流量的調(diào)節(jié)構(gòu)成PID串級控制回路，用以快速 均勻的調(diào)節(jié)噴吹率，如果能夠很好的處理罐壓、載氣量以及流化氣流量三變量和噴吹率的 關(guān)系，那么就可以使噴吹率得到有效的控制從而為高爐順利生產(chǎn)的所需創(chuàng)造條件。
全文摘要
本發(fā)明涉及高爐噴煤噴吹系統(tǒng)，包括多個噴吹罐，它們的上部分別通過管道和裝料切斷閥(14)、下料切斷閥(15)與煤粉倉(1)相連，用于噴吹罐裝料，同時又分別通過管道及小放散切斷閥(12)、大放散切斷閥(13)與煤粉倉相連，用于噴吹罐放散；它們的中部分別通過三路連接管道及閥和與氮?dú)庹{(diào)壓站(2)相連，其中一路用于噴吹罐補(bǔ)壓，一路用于噴吹罐充壓，一路用于噴吹罐煤粉流化；它們的下部分別通過管道及噴煤切斷閥(19)與混合器(4)相連，該混合器又經(jīng)管道和分配器(5)與高爐(6)的各個風(fēng)口相連相連。本發(fā)明可以有效的防止?fàn)t壓波動對噴吹率的干擾和防止罐壓調(diào)節(jié)時出現(xiàn)的滯后以及大幅波動，保證罐壓的快速穩(wěn)定均勻調(diào)節(jié)。
文檔編號F27D3/18GK101899542SQ20101024558
公開日2010年12月1日 申請日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者強(qiáng)健, 李澤輝, 閆朝付 申請人:中冶南方工程技術(shù)有限公司