一、概述
邯鄲鋼鐵集團有限責任公司位于河北省南部重工業(yè)城市---邯鄲市,1958年建廠,屬國家特大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè),具有年產(chǎn)鐵鋼材500萬噸的生產(chǎn)能力。1999年8月,五大技改工程之一的2000m3高爐動工建設,2000年6月高爐順利出鐵。該高爐為引進德國克虜伯鋼鐵公司的設備和技術,年產(chǎn)生鐵150萬噸,利用系數(shù) 2.5,焦比480kg,噴煤量150kg/t,各項經(jīng)濟技術指標位居國內(nèi)同類型高爐第三名。
二、機型
2000m3高爐包括高爐及熱風爐本體、水處理、煤粉噴吹、環(huán)保除塵等崗位,從性價比綜合指標考慮,采用了大量性能優(yōu)良的施耐德電氣產(chǎn)品。高爐熱風爐本體基礎自動化控制系統(tǒng)PLC選用了TSX QUANTUM系列產(chǎn)品,風機變頻器選用了Altivar產(chǎn)品,低壓電器選用施耐德軟起動器、梅蘭日蘭開關、斷路器、接近開關、光電開關等產(chǎn)品。
三、工藝描述
煉鐵是在高爐內(nèi)進行還原反應過程,爐料、礦石、燃料和熔劑從無鐘爐頂裝入爐內(nèi),從鼓風機來的冷風經(jīng)熱風爐后,形成熱風從高爐風口鼓入,隨著焦碳燃燒,產(chǎn)生熱煤氣由下向上運動,而爐料則由上而下運動,互相接觸,進行熱交換,逐步還原,最后到爐子下部,還原成生鐵,同時形成爐渣。積聚在爐缸的鐵水和爐渣分別由鐵口和出渣口放出。
高爐自動化的目的主要是保證高爐操作的4個主要問題:即正確的配料并以一定的順序及時裝入爐內(nèi);控制爐料均勻下降;調(diào)節(jié)料柱中爐料分布及保持與煤氣流良好的接觸;保持合適的熱狀態(tài)。
現(xiàn)代高爐自動化主要是指儀表檢測及控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和過程及管理用計算機。儀表控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)通常由DCS或PLC完成。由于高爐在鋼鐵廠處于咽喉位置,需及時和穩(wěn)定地供給煉鋼工序合格的鐵水,故其穩(wěn)定性是很重要的。近年來,高爐向大型化方向發(fā)展,稍有不正常,損失就很大,因此其穩(wěn)定性就顯得愈加重要。高爐自動化的控制性能是決定高爐穩(wěn)定順行的一個至關重要的因素。
四、系統(tǒng)控制內(nèi)容及功能要求
高爐生產(chǎn)要求計算機控制系統(tǒng)能夠保證生產(chǎn)過程的連續(xù)性和實時監(jiān)控性,而且要求數(shù)據(jù)量最多,所有設備的自動化程度要高。計算機系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)采集周期短,刷新速率快,特別對通訊網(wǎng)絡而言,數(shù)據(jù)傳輸速率、網(wǎng)絡穩(wěn)定性和正確性尤為重要。
1、 高爐部分
·爐頂、爐喉、爐身、爐腰、爐缸、爐底、爐基的溫度、壓力、差壓、流量、料位、重量的檢測。要求數(shù)據(jù)采集精確度≤0.2%,采集速率≤0.8S。
·爐頂壓力控制:這是高爐生產(chǎn)中最重要的、必須投入自動運行的控制。正常情況下,高爐頂壓為250±3KPa。2000 m3高爐頂壓調(diào)節(jié)采用了比肖夫環(huán)縫洗滌塔專利技術,串聯(lián)方式的上下兩級喉口一個投入自動,一個投入手動。
·爐身靜壓校正:在高爐不同高度測量爐身靜壓力,可以較早得知爐況變化,較準確判斷局部管道和懸料位置,以便及時采取措施。2000 m3高爐在四個水平面上裝設4個取壓口以測量爐身靜壓力。
·爐體冷卻壁熱負荷檢測:高爐一代爐役的長短取決于冷卻壁的侵蝕情況。因此冷卻壁熱負荷檢測屬于重點監(jiān)控和維護內(nèi)容,分析該處實時曲線和歷史趨勢可以幫助高爐工長正確判斷爐況,采取相應措施延長高爐爐齡。
·煤氣分析:分析高爐煤氣中H2、N2、CO、CO2含量,可以了解爐內(nèi)反應,風口或冷卻系統(tǒng)漏水等情況。
·水冷系統(tǒng)控制:通過膨脹罐、接受罐、水泵、氣密箱、密閉循環(huán)水系統(tǒng)、爐頂打水的連鎖與閥門控制保護爐頂設備。
·氮風系統(tǒng)控制:通過送風閥、送氮閥、風機連鎖控制保護齒輪箱、閥箱等爐頂設備。
2熱風爐部分
·爐體溫度、壓力、差壓、流量參數(shù)檢測
·熱風溫度控制:通過自動調(diào)節(jié)混風切斷閥開度將適當配比的冷風摻入熱風管道中,控制送往高爐熱風圍管的熱風溫度在1200±20℃內(nèi)。
·廢氣溫度與煤氣支管流量的串級控制:廢氣溫度與煤氣支管流量組成串級調(diào)節(jié)回路,廢氣溫度調(diào)節(jié)器的輸出作為煤氣支管流量調(diào)節(jié)器的外給定值。

圖1 廢氣溫度與煤氣支管流量串級控制原理圖
·煤氣支管流量與冷風支管流量的比值控制:煤氣支管流量與助燃風支管流量組成配比調(diào)節(jié)回路,以煤氣支管流量作為比值器的輸入,比值器的輸出作為助燃風支管流量調(diào)節(jié)器的外給定值。

圖2 煤氣支管流量與冷風支管流量比值控制原理圖
·開始燃燒時,廢氣溫度調(diào)節(jié)器、煤氣支管流量調(diào)節(jié)器及助燃風支管流量調(diào)節(jié)器均切換到手動狀態(tài),使廢氣溫度調(diào)節(jié)器的輸出為零,使煤氣支管流量及助燃風支管流量調(diào)節(jié)閥處于小開度狀態(tài)。當延時幾秒后或廢氣溫度達到350℃時,調(diào)節(jié)器自動切換到自動調(diào)節(jié)狀態(tài)。當爐子退出燃燒時,煤氣及助燃風支管流量調(diào)節(jié)閥均切換到手動狀態(tài),且兩閥全關閉。
以下是高爐、熱風爐主要生產(chǎn)工藝監(jiān)控畫面。

