首钢京唐浓相煤粉喷吹自动控制系统设计

摘要

高炉煤粉喷吹是炼铁生产工艺中的重要环节，喷吹技术的应用不仅降低了焦比，实现了生铁成本下降，也为高炉冶炼提供了一种炉温调剂手段。因此，稳定可靠的喷吹控制系统是实现钢铁企业降本增效，高炉炉况顺行的有力保证。
　　本论文以首钢京唐钢铁厂5500m3高炉并罐双管路浓相煤粉喷吹控制系统为研究对象，结合生产工艺要求、系统组成和装备水平，研究了特大型高炉煤粉喷吹控制系统的设计与优化，实现了煤粉喷吹的自动化控制及喷煤量的稳定调节。本文研究的主要内容如下：
　　(1)分析了浓相煤粉喷吹工艺流程和系统组成特点，从控制功能需求出发，建立了控制功能流程图。
　　(2)针对原有喷煤量控制策略控制精度低、调节滞后等问题，提出了包含罐压、补气量、总管煤粉流量控制的复合控制策略。
　　(3)针对喷煤量较高时，因煤粉质量流量计检测值不准确造成双系列浓相喷煤系统的喷煤量波动较大问题，提出了一种基于罐重变化的双系列喷煤系统喷煤量控制方法。
　　(4)根据喷煤控制策略和控制功能需求，基于罗克韦尔自动化PLC控制系统平台，设计了喷煤自动控制系统硬件架构和软件程序，开发了人机监控界面，实现了煤粉喷吹自动控制功能和喷煤量自动调节功能。
　　(5)分析了系统运行后出现的喷煤量检测值波动较大、输煤管堵煤和停机率高等问题，优化了喷煤量检测值选定、喷煤罐稳压和极限联锁程序，实现了喷煤量的准确检测和喷煤系统的稳定运行。
　　本论文控制系统的设计与优化，实现了高炉煤粉喷吹流程的全自动控制和喷煤量的稳定调节，解决了煤粉质量流量计测量波动大情况下双系列管路喷煤量自动调节的难题。
　　该控制系统自投入运行以来，工作稳定，响应迅速，控制精度高。在高炉日产量13000吨的前提下，喷煤能力最大达到日均113t/h，高炉煤比最大达到222.7kg/t.Fe时喷煤的稳定性，满足喷煤生产的控制要求，为高炉大喷吹冶炼提供了保障，具有较强的实用性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 高炉煤粉喷吹的目的和意义

1．3 国内外高炉喷煤现状及发展趋势

1．4 本论文研究的主要内容

第2章 高炉煤粉喷吹系统的工艺流程和控制需求

2．1 高炉煤粉喷吹系统工艺流程

2．1．1 喷煤系统工艺组成

2．1．2 喷煤工艺分类及特点

2．2 首钢京唐5500m3高炉浓相煤粉喷吹系统结构及特点

2．2．1 喷吹系统机构组成

2．2．2 喷吹系统主体设备作用及特点

2．2．3 控制系统功能及特点

2．3 首钢京唐高炉浓相煤粉喷吹系统控制流程

2．3．1 控制系统控制需求

2．3．2 控制系统控制流程设计

2．4 本章小结

第3章 高炉浓相煤粉自动喷吹系统控制策略

3．1 控制对象分析

3．1．1 模型建立

3．1．2 模型计算

3．1．3 模型结果分析

3．2 煤粉喷吹控制方式

3．2．1 罐压调节控制方式

3．2．2 载气量调节控制方式

3．3 首钢京唐高炉喷吹系统控制策略

3．3．1 喷吹控制原理

3．3．2 喷吹流量检测

3．3．3 基于罐重的双管路喷煤量控制方法

3．4 本章小结

第4章 高炉浓相煤粉自动喷吹系统设计与实现

4．1 控制系统硬件设计与实现

4．1．1 罗克韦尔AB ControLogix冗余系统介绍

4．1．2 控制系统网络结构设计

4．1．3 控制系统硬件实现

4．2 自动喷吹系统PLC程序设计与实现

4．2．1 RSLogix5000编程软件介绍

4．2．2 喷吹程序结构设计

4．2．3 喷吹程序实现

4．3 自动喷吹系统HMI监控系统设计与实现

4．3．1 HMI软件介绍

4．3．2 自动喷吹系统HMI监控系统设计

4．3．3 自动喷吹系统监控画面实现

4．4 本章小结

第5章 浓相喷煤自动控制系统改进

5．1 控制系统存在的问题

5．2 控制系统改进方案

5．2．1 煤量检测选投方案

5．2．2 罐压修正方案

5．2．3 联锁强制方案

5．3 应用效果分析

5．3．1 喷吹指标的变化

5．3．2 喷吹曲线变化

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢