日钢第一炼铁厂喷吹系统自动化改造

中国冶金装备网 中国冶金人的网 1 日钢第一炼铁厂喷吹系统自动化改造实践日钢第一炼铁厂喷吹系统自动化改造实践 The practice of PCI system automatic renovation in the No 1 iron works of Ri Zhao Steel 摘要 摘要 喷煤系统是组成炼铁生产工艺流程的重要一环 高炉喷吹煤粉是高炉冶炼过 程中以煤代焦提供热量和还原剂 从而节约能源成本和焦炭资源的重要措施 高炉 对喷煤生产过程的连续性 稳定性要求很高 这就要求喷煤的生产过程实现较高水 平的自动化控制 本文主要论述通过自动化联锁的成功改造来满足现场生产要求 在国内冶金同行业具有参考价值 关键词关键词 喷吹煤粉 自动化改造 连锁 Abstract PCI system is a key link in the production process flows of iron making coal injection is useing coal substitute for coke to supply heat and reducing agent in blast furnace iron making process thus to cut down the use of coke resource and the cost of it Since the blast furnace requires high on stability and continuity of coal injection a high level of control automation is also needed This paper mainly discusses how to meet the requires in production field through success renovation of automation interlock which has reference value for metallurgical industry in our china Key words coal injection automatic renovation interlock 1 项目背景 项目背景 日照钢铁有限公司是一家集烧结 炼铁 炼钢 轧材于一体并配套齐全的特大型钢 铁联合企业 于 2003 年 3 月 31 日开工建设 9 月 28 日竣工投产 目前辖 16 座高炉 年 产铁水 1300 万 t 日照钢铁第一炼铁厂辖一期喷煤和三期喷煤 一期喷煤系统已运行 6 年之久 自动 化水平低 控制设备已老化 损坏 倒罐等一些操作基本为人工手动控制 由于当时设 计公司在设计各系统工艺的时候 只是按一般喷煤系统设计安装程序及画面 经过一段 时间设备运转和操作 发现该设计项目在自动化方面存在很多不足之处 对一些重要设 中国冶金装备网 中国冶金人的网 2 备并未加设联锁保护 在操作流程方面存在一些漏洞 极易引起因误操作而发生重大操 作事故 影响高炉正常喷煤 三期喷煤自 2008 年投用 但由于设计原因存在很多缺陷 给生产带来不确定性 急需改造完善 高炉喷吹煤粉工艺系统主要由原煤储运 煤粉制备 煤粉喷吹 干燥气体制备 和供气动力系统组成 工艺流程图如图一 原煤储运系统 干燥气体制备系统 煤 粉 制 备 煤 粉 喷 吹 高 炉 供气系统空气氮气 图一 工艺流程图 图一 工艺流程图 为了提高喷吹质量 决定改造一炼铁喷煤自动化控制 遵循整体性 可靠性 经济 适用性的设计改造原则 在不影响生产的前提下利用检修时间对喷煤系统自动化进行升 级改造 根据实际生产情况增添改造一些联锁来提高自动化效果和保护功能 在原有 SIMATIC 系统的基础上进行一系列的改造 使成为一个统一协调控制生产和信息管理一 体化的系统 2 喷吹系统自动控制运行目的与要求 喷吹系统自动控制运行目的与要求 2 1 目的 1 主要是在满足高炉连续稳定生产的要求下引入自动控制理念 代替人工操作 2 从技术上保证生产的安全可靠 满足高炉连续稳定的送粉要求 3 通过技术手段提高设备自动化程度 提高劳动生产率 降低操作人员劳动强 度 4 提高设备运行可靠性 降低设备故障率 提高设备利用率 确保安全稳定运 行 2 2 要求 必须经过长时期的试运行调试 方才全面投入使用 增设电脑操作手 自 动切换按钮 在自动运行发生故障的情况下可切换至手动操作 确保生产安全 3 3 喷吹系统自动化改造的基础 喷吹系统自动化改造的基础 高炉喷煤自动控制系统是典型的连续过程控制系统 选用 PLC 控制能够很好的 满足其工艺控制要求 保证高炉喷吹过程连续 均匀 稳定的进行 系统软件选用 中国冶金装备网 中国冶金人的网 3 SIMATIC WINCC 组态软件和 SIMATIC STEP7 编程软件 操作人员只需一个鼠标和 键盘就可以对现场一些设备进行操作 提高了操作人员的视野及灵活性 便于生产 过程状态监视和操作控制 煤粉由煤粉仓装入高压喷吹罐后 对压力罐进行充压 而后送入送粉管道 混 合高压气体喷入高炉 煤粉喷吹系统控制功能结构如图二 煤煤 粉粉 喷喷 吹吹 系系 统统 喷 吹 罐 装 粉 控 制 喷 吹 罐 压 力 控 制 喷 吹 量 控 制 倒 罐 控 制 安 全 控 制 图二 喷吹系统控制功能结构图 图二 喷吹系统控制功能结构图 4 喷吹自动化改造的原理 喷吹自动化改造的原理 4 1 喷吹装煤控制 喷吹罐重量控制目前已实现半自动控制 通过称重传感器把重量信号送入 PLC PLC 通过控制上球阀和下钟阀来控制煤粉重量 煤粉重量根据送粉量来控制 多少 装罐重量的多少有工作人员电脑手动控制 目前日钢第一炼铁厂喷煤控制系 统已具体实现全自动装煤程序 现将喷吹系统自动装罐的连锁设计流程说明如下 设置一个手自动切换按钮 a 开始自动 b 关闭给煤阀 将自动稳压转至手动 c 关闭流化阀 关闭充压阀 关闭中部流化阀 补气阀 阀门给定为 0 d 打开卸压阀 给煤阀关到位 紧急充压关到位 流化关到位 e 当压力 20Kpa 时打开下钟阀 f 下钟阀打开后 开到位信号到来时打开上球阀 中国冶金装备网 中国冶金人的网 4 g 当罐重大于设定值时关闭上球阀 h 当罐压 3kpa 时 关闭下钟阀 上球关到位开紧急充压 i 关卸压阀 上球阀 下钟阀关到位 j 将自动稳压转自动 上球阀 下钟阀关到位 卸载开到位 k 当罐压与设定值差值 30kpa 输出罐准备到位信号 自动装煤流程图如图三 开始装煤 罐满信号来 停止喷吹 关流化 开始泄压 压力为 0 开下钟阀 开上球阀 停止装煤 等待 等待 关上球阀 关下钟阀 就绪 图三 自动装煤流程图 图三 自动装煤流程图 中国冶金装备网 中国冶金人的网 5 4 2 喷吹罐压力控制 喷吹罐压力控制已有充压阀和泄压阀控制 由 PLC 根据当前作业状态通过控制 充 泄压阀来控制罐内压力 现也是人工手动操作双阀 4 3 喷吹量的控制 设有流化阀控制 通过计算实时喷煤量 调节阀门控制浓度 自动装罐完成后 系统进入准备开始喷吹环节 从开始喷吹到结束该罐喷吹的过程中我厂目前也同样 具备改造全自动喷吹功能 功能图如图四 开始喷吹 停止装煤 关泄压阀 开冲压阀 压力达上限值 开给煤阀 罐 空 开泄压阀 压力低于下限 关充压阀 开切换阀 开喷吹风 开输煤阀 准备倒灌 准备装罐 图四 全自动喷吹功能图 图四 全自动喷吹功能图 4 4 倒罐控制 中国冶金装备网 中国冶金人的网 6 在送粉工艺中 由 2 个喷吹罐协调工作以保证送粉的连续性 当一个罐的煤粉 喷吹完毕后需自动切换另一个准备好的喷吹罐进行喷吹 而喷吹完毕的罐进行装罐 作业 准备下一次喷吹 倒罐是需 PLC 监测喷吹流量 喷吹压力来协调 2 个罐的下 煤阀和输煤阀的开关顺序 现倒罐完全手动倒罐 一炼铁三期喷煤目前倒罐喷吹项 目是由 3 个喷吹罐给 2 座高炉喷吹 3 个罐其中有一个罐为中间罐 这样设计大大提 高了设备利用率 目前三罐两吹的技术在炼铁喷吹行业内属于较先进的技术 该技 术暂为手动倒罐喷吹 在实现自动倒罐的过程三罐两吹的技术难度比两罐两吹要大 三罐两吹正常操作时由 2 个罐正常负责给 2 座高炉喷吹 1 个罐装煤 常用罐设 为 C1 C2 中间罐设为 Z 具体喷吹流程如下 a C1 C2 吹 Z 备 b C1 Z 吹 C2 备 c Z C2 吹 C1 备 当 2 个喷吹罐喷吹时 备用罐在装煤的同时要设定中间值 以免 C 罐倒罐时出 现煤粉供应不上发生断煤现象 根据日常操作经验得出数据为 9t 4 5 安全控制 通过增加喷吹系统一些联锁报警来保证正常喷吹 其联锁具体作用为 a 保证高炉正常需求煤粉量的供给 b 设置各重要设备运行参数报警连锁 提高操作人员对各参数变化的关注度 及时发现设备运行故障 c 防止误操作引起各类影响生产的事故 5 目前已完成改造项目 目前已完成改造项目 目前已经完成了如下改造项目 a 自动装煤到设定值自动关闭上球阀 防止因装煤过多造成罐体憋压影响称重 b 自动稳压 罐压超过设定值 20kp 时自动卸压和关闭给煤阀 保证了喷吹的 均匀稳定性 防止误操作造成喷吹误差过大 c 输煤阀关闭时 打不开给煤阀 给煤阀打开时 卸载阀打不开 给煤阀打开 时 输煤阀关不了 防止误操作堵管烧枪 d 喷吹风流量低于设定值自动关闭给煤阀 防止因流量过低造成管道堵塞烧枪 中国冶金装备网 中国冶金人的网 7 e 分配器压力低于设定值报警 防止出现烧抢 f 防止串压影响罐重 画面设置卸压时卸载阀全关按钮 使罐间相互卸压不受 干扰 使罐重指示稳定 为喷吹稳定操作提供准确数据 g 罐压大于设定值时 50kpa 钟阀打不开 防止误操作开启钟阀使压力窜至 粉仓使粉仓出现正压而产生冒粉 附 图五日钢第一炼铁厂喷煤喷吹系统画面 图五 日钢第一炼铁厂喷煤喷吹系统画面 图五 日钢第一炼铁厂喷煤喷吹系统画面 6 改造效果及效益分析 改造效果及效益分析 上述改造项目完成后 大大提高了喷吹岗位的误操作率 有效减少和控制事故 事故率降低 90 以上 改造前喷吹堵管 烧抢事故发生次数约为 5 次 年 改造后事 故为零 保证了喷吹率及高炉稳定生产 按照发生事故后影响煤量及产量核算产生 负效益值为 40t 5 次 200 元 40000 元 年 对高炉炉况的影响产生负效益约为 多 加焦炭量 8t 2000 元 5 次 80000 元 年 合计约 12 万元 年 中国冶金装备网 中国冶金人的网 8 7 结语 结语 日照钢铁第一炼铁厂依靠现有力量 针对原设计中存在的不足和缺陷积极想办 法进行改造 通过技术手段提高设备自动化程度 提高设备运行可靠性 降低设备 故障率 提高设备利用率 使系统更加稳定运行 生产设备事故率明显下降