高爐噴吹系統全自動控制方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種高爐噴吹系統全自動控制方法及系統，由程序控制噴吹系統各部分運行，包括如下步驟：準備；泄壓；裝粉；充壓；噴吹；倒罐。本發明控制方法及系統能夠實現在高爐噴煤噴吹過程中的全自動控制操作，消除了由于人工手動控制操作帶來的系統波動在，解決小時噴吹量誤差大的問題，小時噴吹量誤差精度可控制在≤1%，控制精度平均為人工操作控制的3倍，小時噴吹量線性波動小穩定性高，并杜絕了人工手動控制操作失誤，使得整個高爐噴吹系統運行更加穩定、安全，還可輕松實現一人對多個系統的同時監控，解放了勞動力，在提高系統運行效率同時可減少用工成本。
【專利說明】高爐噴吹系統全自動控制方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種冶金工業高爐噴煤噴吹系統的控制方法及系統。
【背景技術】
[0002]當前國內冶金企業所使用的噴煤噴吹系統，大多為人工全手動控制操作，部分采用局部自動控制，稱為半自動控制，人工操作及半自動人工控制操作，都要人工進行干預。鑒于操作人員的個體差異性較大，對系統理解深度、操作把控能力，責任心強弱，操作疲勞度影響，造成操作過程中因個體間差異大，而至系統波動幅度很大，重點體現在小時噴吹量誤差值高，平均> 3%，小時線性噴吹量波動大，易出現大幅波動，對高爐內氣流產生影響。由于人員精神不集中、疲勞等易出現人為操作失誤，給整個生產帶來負面影響。當前國內不少先進高爐使用高爐專家控制系統，而只有在高爐專家控制系統將噴吹量引入控制系統中形成閉路循環，才能真正實現專家系統對整個高爐系統的控制。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種高爐噴吹系統全自動控制方法及系統，在高爐噴煤噴吹過程中，實現全自動控制操作，消除由于人工手動控制操作帶來的系統波動，杜絕人工手動控制操作失誤，解決小時噴吹量誤差大的問題。
本發明實現以上發明目的的技術方案是:
一種高爐噴吹系統全自動控制方法，其特征在于由程序控制噴吹系統各部分運行，包括如下步驟:
準備:設置全部閥門處于集中控制狀態，打開壓縮空氣切斷閥，打開壓縮空氣調節閥開度60%，送氣至分配器，噴吹罐相聯各閥門處于關閉狀態；
泄壓:打開小排壓閥、監測到噴吹罐內壓力下降到200Kpa時打開大排壓閥；
裝粉:監測到噴吹罐內壓力下降到IOKpa時打開煤粉倉流化閥門、裝粉圓頂閥、裝粉蝶閥進行裝粉，監測到噴吹罐內煤粉重量升高到25T時關閉裝粉蝶閥、煤粉倉流化閥門，延時一設定時間后關閉裝粉圓頂閥、大排壓閥、小排壓閥；
充壓:打開噴吹罐流化切斷閥、流化調節閥開度5%、錐部流化閥進行流化充壓，打開氮氣切斷閥、罐壓力調節閥開度55%進行快速充壓，充壓值=實時熱風壓力+管道阻損+小時噴吹量；
噴吹:打開輸煤切斷閥、輸煤閥開始進行噴吹，噴吹量為小時內所使用噴吹罐噴出量的總和，每個噴吹罐以輸煤閥打開時罐內重量為基數，至輸煤閥關閉時罐內重量與基數差為使用罐噴吹量，整點時在使用噴吹罐基數值減去罐內重量值為在用罐噴吹量，通過監測每分鐘實際噴吹量并與理論噴吹量相對比，誤差在±30kg范圍內不調整，30kg >實際噴吹量一理論噴吹量> 50kg時，加大空氣調節閥開度3%，同時減小流化調節閥開度5% ； 30kg<理論噴吹量一實際噴吹量< 50kg時，減小空氣調節閥開度3%，同時加大流化調節閥開度5%，通過線性對比與調節各調節閥開度大小達到控制噴吹量目的；當實際噴吹量與理論噴吹量誤差在土60kg范圍內時，通過罐壓力調節閥來調整罐壓力，實際噴吹量>理論噴吹量時減小IOKpa罐壓，實際噴吹量<理論噴吹量時增加IOKpa罐壓；噴吹狀態穩定后建立線性對比，自學習微調控制，通過計算每一秒鐘理論噴吹量與實際噴吹量并兩相對比，當每一秒鐘實際噴吹量開始高于理論噴吹量時，自動減小流化氣量及空氣量，相反則增加流化氣量及空氣量；
倒罐:當在使用噴吹罐煤粉重量與底煤設定量之差小于IT時，打開備用罐氮氣切斷閥、罐壓力調節閥開度55%進行快速充壓，當到達設定罐壓值時，關閉氮氣切斷閥；當在使用噴吹罐內煤粉重量達到底煤設定量時，關閉與在使用噴吹罐相聯輸煤閥、輸煤切斷閥、流化閥、氮氣切斷閥、罐壓力調節閥進行倒罐作業，打開備用罐輸煤切斷閥、輸煤閥、氮氣切斷閥、罐壓力調節閥換罐進行噴吹作業。
[0004]一種高爐噴吹系統全自動控制系統，其特征在于包括:
準備單元:用于設置全部閥門處于集中控制狀態，打開壓縮空氣切斷閥，打開壓縮空氣調節閥，送氣至分配器，關閉噴吹罐相聯各閥門；
泄壓控制單元:控制小排壓閥、大排壓閥實現噴吹罐泄壓；
裝粉控制單元:根據設定條件控制煤粉倉流化閥門、裝粉圓頂閥、裝粉蝶閥實現對噴吹罐進行裝粉；
充壓控制單元:控制流化切斷閥、流化調節閥開度、錐部流化閥、氮氣切斷閥、罐壓力調節閥實現對噴吹罐進行充壓；
噴吹控制單元:控制輸煤切斷閥、輸煤閥進行噴吹，根據設定條件，通過線性對比與調節各調節閥開度大小控制噴吹量。
[0005]倒罐控制單元:根據設定條件實現噴吹罐倒罐操作。
`[0006]本發明控制方法及系統能夠實現在高爐噴煤噴吹過程中的全自動控制操作，消除了由于人工手動控制操作帶來的系統波動在，解決小時噴吹量誤差大的問題，小時噴吹量誤差精度可控制在< 1%，控制精度平均為人工操作控制的3倍，小時噴吹量線性波動小穩定性高，并杜絕了人工手動控制操作失誤，使得整個高爐噴吹系統運行更加穩定、安全。由程序控制實現統一操作模式，智能優化系統運行參數，只須按高爐小時噴煤量要求輸入小時噴吹量，其余全部噴吹相關操作全部由設計程序自動控制執行，噴吹過程中通過自學習控制線性關系穩定，系統波幅小實現平穩噴吹，還可與高爐專家控制系統對接，由高爐專家系統接管進行閉路循環控制，自動篩選出最優運行機制。本發明運行后解放了員工勞動強度，使其思想不再緊張，可輕松實現一人對多個系統的同時監控，解放了勞動力，在提高系統運行效率同時可減少用工成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1為噴吹系統工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0008]以下結合具體實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0009]實施例1:
以南鋼3號高爐為例，容積2000m3，如圖1所示，采用三罐并列單管路直接噴吹形式，單個噴吹罐容積38m3。
[0010]噴吹系統控制方法分為準備、泄壓、裝粉、充壓、噴吹、倒罐幾個步驟，由程序控制噴吹系統各部分按如下方式運行:
準備:設置全部閥門處于集中控制狀態，打開壓縮空氣切斷閥，打開壓縮空氣調節閥開度60%，送氣至分配器，噴吹罐相聯各閥門處于關閉狀態。[0011]泄壓:打開小排壓閥、監測罐內壓下降到200Kpa時打開大排壓閥。
[0012]裝粉:監測噴吹罐內壓力下降到IOKpa時打開煤粉倉流化閥門、裝粉圓頂閥、裝粉蝶閥進行裝粉，監測到噴吹罐內煤粉重量升高到25T時關閉裝粉蝶閥、煤粉倉流化閥門，延時10秒后關閉裝粉圓頂閥、大排壓閥、小排壓閥。
[0013]充壓:打開噴吹罐流化切斷閥、流化調節閥開度5%、錐部流化閥進行流化充壓，打開氮氣切斷閥、罐壓力調節閥開度55%進行快速充壓，充壓值=實時熱風壓力+管道阻損IOKpa+小時噴吹量(每1000kg/h噴吹量=10Kpa)。
[0014]噴吹:噴吹控制環節為最關鍵所在。打開輸煤切斷閥、輸煤閥開始進行噴吹，噴吹量為小時內所使用噴吹罐噴出量的總和，每個噴吹罐以輸煤閥打開時罐內重量為基數，至輸煤閥關閉時罐內重量與基數差為使用罐噴吹量，整點時在使用噴吹罐基數值減去罐內重量值為在用罐噴吹量。通過程序監測每分鐘實際噴吹量并與理論噴吹量相對比，誤差在± 30kg范圍內不調整，30kg >實際噴吹量一理論噴吹量≥50kg時，加大空氣調節閥開度3%，同時減小流化調節閥開度5%，流化調節閥最大開度為60%，最小為5%，空氣調節閥最大設定開度為60%，最小設定開度為45%。30kg <理論噴吹量一實際噴吹量≤50kg時，減小空氣調節閥開度3%，同時加大流化調節閥開度5%，通過程序線性對比與調節各調節閥開度大小達到控制噴吹量目的。當實際噴吹量≥理論噴吹量誤差在±60kg范圍內時，將通過罐壓力調節閥來調整罐壓力，實際噴吹量>理論噴吹量時減小IOKpa罐壓，實際噴吹量<理論噴吹量時增加IOKpa罐壓。噴吹狀態穩定后建立線性對比，自學習微調控制，線性對比是通過計算每一秒鐘理論噴吹量與實際噴吹量，兩相對比，當實際噴吹量開始高于理論噴吹量時，將自動減小噴吹罐流化氣量及空氣量，相反則增加。自學習控制是通過記錄上一罐運行參數，在倒罐后應用至下一罐運行中，如此循環通過多罐運行后將得到穩定運行經驗參數，通過運行實踐系統控制誤差小于1%，達到設定效果。
[0015]倒罐:當在使用罐煤粉重量與底煤設定量之差小于IT時，打開備用罐氮氣切斷閥、罐壓力調節閥開度55%進行快速充壓，當到達設定罐壓值時，關閉氮氣切斷閥；當在使用噴吹罐內煤粉重量達到底煤量設定量5T時，關閉與在使用噴吹罐相聯的輸煤閥、輸煤切斷閥、流化閥、氮氣切斷閥、罐壓力調節閥進行倒罐作業，打開備用罐輸煤切斷閥、輸煤閥、氮氣切斷閥、罐壓力調節閥換罐進行噴吹作業。
[0016]實施例2:
噴吹系統全自動控制系統包括:
準備單元:用于設置全部閥門處于集中控制狀態，打開壓縮空氣切斷閥，打開壓縮空氣調節閥開度為60%，送氣至分配器，關閉噴吹罐相聯各閥門；
泄壓控制單元:控制小排壓閥、大排壓閥實現噴吹罐泄壓。
[0017]具體是:打開小排壓閥、監測罐內壓下降到200Kpa時打開大排壓閥。
[0018]裝粉控制單元:根據設定條件控制煤粉倉流化閥門、裝粉圓頂閥、裝粉蝶閥實現對噴吹罐進行裝粉。
[0019]具體是:監測噴吹罐內壓力下降到IOKpa時打開煤粉倉流化閥門、裝粉圓頂閥、裝粉蝶閥進行裝粉，監測到噴吹罐內煤粉重量上升到25T時關閉裝粉蝶閥、煤粉倉流化閥門，延時10秒后關閉裝粉圓頂閥、大排壓閥、小排壓閥。
[0020]充壓控制單元:控制流化切斷閥、流化調節閥開度、錐部流化閥、氮氣切斷閥、罐壓力調節閥實現對噴吹罐進行充壓。 [0021]具體是:打開噴吹罐流化切斷閥、流化調節閥開度5%、錐部流化閥進行流化充壓，打開氮氣切斷閥、罐壓力調節閥開度55%進行快速充壓，充壓值=實時熱風壓力+管道阻損IOKpa+小時噴吹量(每1000kg/h噴吹量=10Kpa)。
[0022]噴吹控制單元:控制輸煤切斷閥、輸煤閥進行噴吹，根據設定條件，通過線性對比與調節各調節閥開度大小控制噴吹量。
[0023]具體是:打開輸煤切斷閥、輸煤閥開始進行噴吹，噴吹量為小時內所使用噴吹罐噴出量的總和，每個噴吹罐以輸煤閥打開時罐內重量為基數，至輸煤閥關閉時罐內重量與基數差為使用罐噴吹量，整點時在使用噴吹罐基數值減去罐內重量值為在用罐噴吹量。通過程序監測每分鐘實際噴吹量并與理論噴吹量相對比，誤差在±30kg范圍內不調整，30kg >實際噴吹量一理論噴吹量> 50kg時，加大空氣調節閥開度3%，同時減小流化調節閥開度5%，流化調節閥最大開度為60%，最小為5%，空氣調節閥最大設定開度為60%，最小設定開度為45%。30kg <理論噴吹量一實際噴吹量≤50kg時，減小空氣調節閥開度3%，同時加大流化調節閥開度5%，通過程序線性對比與調節各調節閥開度大小達到控制噴吹量目的。當實際噴吹量與理論噴吹量誤差在±60kg范圍內時，將通過罐壓力調節閥來調整罐壓力，實際噴吹量>理論噴吹量時減小IOKpa罐壓，實際噴吹量<理論噴吹量時增加IOKpa罐壓。噴吹狀態穩定后建立線性對比，自學習微調控制，線性對比是通過計算每一秒鐘理論噴吹量與實際噴吹量，兩相對比，當實際噴吹量開始高于理論噴吹量時，將自動減小噴吹罐流化氣量及空氣量，相反則增加。自學習控制是通過記錄上一罐運行參數，在倒罐后應用至下一罐運行中，如此循環通過多罐運行后將得到穩定運行經驗參數。
[0024]倒罐控制單元:根據設定條件實現噴吹罐倒罐操作。
[0025]具體是:當在使用罐煤粉重量與底煤設定量之差小于IT時，打開備用罐氮氣切斷閥、罐壓力調節閥開度55%進行快速充壓，當到達設定罐壓值時，關閉氮氣切斷閥；當在使用噴吹罐內煤粉重量達到底煤量設定量5T時，關閉與在使用噴吹罐相聯的輸煤閥、輸煤切斷閥、流化閥、氮氣切斷閥、罐壓力調節閥進行倒罐作業，打開備用罐輸煤切斷閥、輸煤閥、氮氣切斷閥、罐壓力調節閥換罐進行噴吹作業。
[0026]本發明的噴吹系統控制系統設有手自動模式切換單元，實現全自動控制模式與全手動控制模式之間的切換，控制系統在全自動控制模式下可接入高爐專家系統閉環控制運行，將高爐專家系統計算的噴吹量變動輸出值，直接寫入噴吹控制程序噴吹量輸入點，實現與高爐專家系統的對接。
[0027]使用全自動控制系統對噴吹系統進行控制后，系統運行穩定，平均小時誤差(0.5%，達到了良好的預期效果。
[0028]除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種高爐噴吹系統全自動控制方法，其特征在于由程序控制噴吹系統各部分運行，包括如下步驟: 準備:設置全部閥門處于集中控制狀態，打開壓縮空氣切斷閥，打開壓縮空氣調節閥開度60%，送氣至分配器，噴吹罐相聯各閥門處于關閉狀態； 泄壓:打開小排壓閥、監測到噴吹罐內壓力下降到200Kpa時打開大排壓閥； 裝粉:監測到噴吹罐內壓力下降到IOKpa時打開煤粉倉流化閥門、裝粉圓頂閥、裝粉蝶閥進行裝粉，監測到噴吹罐內煤粉重量升高到25T時關閉裝粉蝶閥、煤粉倉流化閥門，延時一設定時間后關閉裝粉圓頂閥、大排壓閥、小排壓閥； 充壓:打開噴吹罐流化切斷閥、流化調節閥開度5%、錐部流化閥進行流化充壓，打開氮氣切斷閥、罐壓力調節閥開度55%進行快速充壓，充壓值=實時熱風壓力+管道阻損+小時噴吹量； 噴吹:打開輸煤切斷閥、輸煤閥開始進行噴吹，噴吹量為小時內所使用噴吹罐噴出量的總和，每個噴吹罐以輸煤閥打開時罐內重量為基數，至輸煤閥關閉時罐內重量與基數差值為使用罐噴吹量，整點時在使用噴吹罐基數值減去罐內重量值為在用罐噴吹量，通過監測每分鐘實際噴吹量并與理論噴吹量相對比，誤差在±30kg范圍內不調整，30kg >實際噴吹量一理論噴吹量> 50kg時，加大空氣調節閥開度3%，同時減小流化調節閥開度5% ；30kg<理論噴吹量一實際噴吹量< 50kg時，減小空氣調節閥開度3%，同時加大流化調節閥開度5%，通過線性對比與調節各調節閥開度大小達到控制噴吹量目的；當實際噴吹量與理論噴吹量誤差在±60kg范圍內時，通過罐壓力調節閥來調整罐壓力，實際噴吹量>理論噴吹量時減小IOKpa罐壓，實際噴吹量<理論噴吹量時增加IOKpa罐壓；噴吹狀態穩定后建立線性對比，自學習微調控制，通過計算每一秒鐘理論噴吹量與實際噴吹量并兩相對比，當每一秒鐘實際噴吹量開始高于理論噴吹量時，自動減小流化氣量及空氣量，相反則增加流化氣量及空氣量；` 倒罐:當在使用噴吹罐煤粉重量與底煤設定量之差小于IT時，打開備用罐氮氣切斷閥、罐壓力調節閥開度55%進行快速充壓，當到達設定罐壓值時，關閉氮氣切斷閥；當在使用噴吹罐內煤粉重量達到底煤設定量時，關閉與在使用噴吹罐相聯的輸煤閥、輸煤切斷閥、流化閥、氮氣切斷閥、罐壓力調節閥進行倒罐作業，打開備用罐輸煤切斷閥、輸煤閥、氮氣切斷閥、罐壓力調節閥換罐進行噴吹作業。
2.一種高爐噴吹系統全自動控制系統，其特征在于包括: 準備單元:用于設置全部閥門處于集中控制狀態，打開壓縮空氣切斷閥，打開壓縮空氣調節閥，送氣至分配器，關閉噴吹罐相聯各閥門； 泄壓控制單元:控制小排壓閥、大排壓閥實現噴吹罐泄壓； 裝粉控制單元:根據設定條件控制煤粉倉流化閥門、裝粉圓頂閥、裝粉蝶閥實現對噴吹罐進行裝粉； 充壓控制單元:控制流化切斷閥、流化調節閥開度、錐部流化閥、氮氣切斷閥、罐壓力調節閥實現對噴吹罐進行充壓； 噴吹控制單元:控制輸煤切斷閥、輸煤閥進行噴吹，根據設定條件，通過線性對比與調節各調節閥開度大小控制噴吹量； 倒罐控制單元:根據設定條件實現噴吹罐倒罐操作。
3.根據權利要求2所述的高爐噴吹系統全自動控制系統，其特征在于控制系統設有手自動模式切換單元，實現全自動控制模式與全手動控制模式之間的切換，控制系統在全自動控制模式下接入高爐專家系`統閉環控制運行。
【文檔編號】C21B7/00GK103555872SQ201310491311
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月18日 優先權日:2013年10月18日
【發明者】張明星, 趙自力 申請人:南京鋼鐵股份有限公司