一、噴煤的必要性 　　由于能源價格的上漲，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)量目標和成本目標，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)展的一項重大技術(shù)，其目的是在高爐冶煉過程中，擴大高爐燃料來源，從風口向高爐噴吹煤粉，以價格低的煤粉替代價格昂貴的冶金焦，改善高爐的操作條件；增加高爐的調(diào)劑手段；最終達到節(jié)焦增產(chǎn)的目的。 　　在當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：如改進原料質(zhì)量、提高風溫、改善操作、降低鐵水含硅量、加強管理等。但從效果上看擴大高爐噴吹煤粉，以煤代焦乃是降低焦炭消耗的最有效措施。因此，擴大高爐噴煤是當務(wù)之急，符合鋼鐵工業(yè)長遠規(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)實踐，結(jié)合國內(nèi)的實際情況，總結(jié)出串聯(lián)罐的優(yōu)點： （1） 實現(xiàn)連續(xù)無間斷噴吹； （2） 占地面積少； 它的缺點： （1） 倒罐時，瞬事流量計量失真； （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） 倒罐很難實現(xiàn)自動控制； 并聯(lián)罐的優(yōu)點： （1） 罐系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可三個罐輪流噴煤； （2） 倒罐較易實現(xiàn)自動控制； （3） 廠房低，投資小； 并聯(lián)罐的缺點： （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，隨著高爐噴煤自動化的實施，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)計按混合噴吹無煙煤、并罐噴吹系統(tǒng)設(shè)計。 三、工藝流程 四、設(shè)計原則 　　華鋼200m3高爐制煤、噴煤自動檢測控制系統(tǒng)的設(shè)計遵循先進性與實用性相結(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，具有測量準確、維護量小、防爆、使用壽命長等優(yōu)點。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。兩部分可以單獨運行，互不影響。 五、控制原理和硬件結(jié)構(gòu) 　　噴煤系統(tǒng)計算機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)采集和自動控制。監(jiān)控部分選擇國內(nèi)應(yīng)用廣泛的研華工控機做上位操作站，它具有適于工業(yè)環(huán)境，抗干擾性好，可靠性高，價格較低等特點，通過操作站實現(xiàn)工藝過程人--機對話，各類數(shù)據(jù)處理和管理，集中監(jiān)控功能，提高自動化操作水平。上位機進行實現(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硬件故障進行診斷，有較強的網(wǎng)絡(luò)功能。 六、設(shè)計方案 　　 　　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)雙秤計量。系統(tǒng)有流化罐、補氣器以及噴洗管路等組成。其中補氣量采用自動調(diào)節(jié)閥和手動操作器及PLC的模擬輸出，可以在控制室手動或由計算機自動進行調(diào)節(jié)。兩臺秤分別秤取兩噴吹罐重。另外，由于采用補氣量調(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、更準確地調(diào)節(jié)噴煤量。 　　整個噴煤系統(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、熱風管道、熱風調(diào)節(jié)閥、冷風調(diào)節(jié)閥、中速磨、雜物分離器、鎖氣器、粗粉分離器、主抽風管道、布袋收粉器、風量調(diào)節(jié)閥、風機、電機組成。配套有皮帶上料系統(tǒng)：受料斗、原煤倉、圓盤給料機、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；燃燒爐出口熱風調(diào)節(jié)；熱風管混風溫度控制；除塵風量調(diào)節(jié)；給煤機變頻調(diào)速控制；倉壁振動器、給煤機、中速磨、引風機、反吹風機、脈動器、葉輪給料機和煤粉篩啟動/停止控制。 　　燃燒爐作為磨煤機組外圍設(shè)施，考慮到檢測控制和操作的相對獨立性及現(xiàn)場條件，采用單獨儀表顯示系統(tǒng)完成監(jiān)控功能。重要的聯(lián)絡(luò)信號送磨煤操作室，進計算機系統(tǒng)處理顯示及報警聯(lián)鎖。 （2）制煤電氣系統(tǒng)設(shè)備啟停要求: 　　制煤機組電機控制包括：皮帶機、受料斗振動電機（2 臺）、給煤機、中速磨、引風機、反吹風機、脈動器、葉輪給料機、煤粉篩，油泵。 　　在上位機選擇系統(tǒng)工作方式為自動時，按動啟動按鈕可自動啟動制煤機組電機，順序為: 　　A、 啟動順序為：開潤滑油泵---開煤粉篩---開葉輪給料機---（引風風量調(diào)節(jié)閥關(guān)閉）開引風機---調(diào)節(jié)熱風調(diào)節(jié)閥---調(diào)節(jié)引風風量調(diào)節(jié)閥---調(diào)節(jié)冷風調(diào)節(jié)閥---開脈動器---開反吹風機---開中速磨---開給煤機。 　　B、 按動停止按鈕可自動停止制煤機組電機，順序為：停給煤機---停中速磨---調(diào)節(jié)冷風調(diào)節(jié)閥---調(diào)節(jié)熱風調(diào)節(jié)閥---關(guān)引風機---停反吹風機---停脈動器---調(diào)節(jié)風量調(diào)節(jié)閥---停葉輪給料機---停煤粉篩---停潤滑油泵。 　　在上位機選擇系統(tǒng)工作方式為手動時，可通過按動每個電機的啟動/停止按鈕進行電機的起停控制。 　　1#、2#皮帶機和受料斗震動電機可在上位機通過按動啟動/停止按鈕進行電機的起停控制。 　　熱風調(diào)節(jié)閥和風量調(diào)節(jié)閥可在上位機通過改變手動開度進行閥門開度的調(diào)節(jié)。 2、噴煤系統(tǒng) 　　噴煤系統(tǒng)自動控制方式分第1、第2系列，控制方式為：12列全自動－自動噴吹1；自動噴吹延時，與預(yù)備停噴延時配合，可實現(xiàn)間隔或重疊倒罐1。12列全自動－自動噴吹2；自動噴吹延時，與預(yù)備停噴延時配合，可實現(xiàn)間隔或重疊倒罐2；12列全自動－自動關(guān)1列噴煤閥；12列全自動－自動關(guān)2列噴煤閥。 　　噴煤系統(tǒng)可分為手動操作、手動帶罐壓自動調(diào)節(jié)操作、半自動操作和全自動操作四種操作方式。程序以自動操作為基礎(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)←→停止狀態(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，程序自動切換至命令的狀態(tài)，命令可隨時發(fā)出而不受當前狀態(tài)的限制，切換時狀態(tài)依順序切換，例如當前為加煤狀態(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)、停止狀態(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)置了如下標志： MARK1：當前發(fā)出的命令， MARK2：程序接受的命令， MARK3：當前狀態(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)計監(jiān)視畫面，對操作界面漢化，進行制煤、噴煤的主要操作及狀態(tài)顯示；能根據(jù)生產(chǎn)需要實現(xiàn)參數(shù)修改，包括故障報警顯示及查找等。上位機管理系統(tǒng)要完成對噴煤數(shù)據(jù)的管理工作，通過PLC與上位機的雙向通訊，可取代編程器。其優(yōu)點有：上位機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，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)控畫面動態(tài)顯示分類（動態(tài)顯示包括：過程數(shù)據(jù)實時顯示、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、傳動電機運轉(zhuǎn)／停止狀態(tài)、報警窗口自動彈出等）：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)電氣傳動啟車控制及狀態(tài)監(jiān)控畫面；制煤系統(tǒng)重要參數(shù)實時趨勢記錄畫面；過程報警及運行報表打印；操作說明畫面。 八、結(jié)語 　　1、華鋼噴煤站在半年多的時間里由設(shè)計到施工順利結(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，高爐各項指標明顯提高，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，遠遠低于國家<