炼铁高炉喷煤在线监测指示仪

1、炼铁高炉喷煤在线监测指示仪用 户 手 册 青岛高科技工业园科联环保仪器有限公司 联合制造内蒙古新科联工业自动化有限责任公司 本手册是仪表的安装使用说明，也是现场实际操作的必读手册，请用户在安装及使用本仪器之前，务必仔细阅读本手册，以便用好此表，使其发挥应有的作用。目录 一 、概述 二、 高炉喷吹煤粉流量测量的意义 三、 工作原理 四、 喷吹煤粉浓度显示 五、 安装 六、测点安装示意图 七、 煤粉浓度控制单元主要技术指标 八、煤粉浓度系统安装示意图 九、 高炉喷煤控制系统使用说明 十 、故障排除 附：喷煤指示系统电路示意图、高炉喷煤在线监测系统示意图一、概述: 由青岛高科技工业园科联环保仪器有限

2、公司和内蒙古新科联工业自动化有限责任公司合作研制、生产的IMA-N型炼铁高炉喷煤系统在线监测仪同时在线监测喷煤系统总管和各分支管道喷煤浓度及气固两相流的通断，是一项具有填补国内空白并具有国际先进技术水平的气固两相流在线监测仪器。该仪器设备在设计理念上有其极为独到而又合理之处，不仅在炼铁高炉喷煤系统中具有很强的实用价值，而且在火力发电厂锅炉一次风系统，干除灰系统及气力输送系统中同样具有广泛的应用价值。该仪器历经数年不断的研发、测试、完善，现已投入批量生产并得到各相关部门的认可及业内专业人员的称赞，一致认为在炼铁高炉喷煤系统中具有很强的实用价值。我公司于2002年5月在承德钢铁公司炼铁厂6号高炉上

3、进行工业性试验，经一年多连续运行结果表明：IMA-N型炼铁高炉喷煤系统总、分支管道煤粉浓度在线检测仪具有测量精度高、运行稳定、测量部件可靠、信号处理准确、棒状图画面直观实用，在系统运行稳定工况下，并可对总管的煤粉实时计量跟踪，以供运行参考。二、高炉喷吹煤粉流量测量的意义高炉喷煤持续稳定的重要前提是高炉内气体的动力学条件不同喷煤而发生严重恶化。与全焦冶炼相似，高炉喷煤气体动力学条件与炉料结构和煤气特性有关，所不同的是，在高炉喷煤情况下，炉料结构和煤气特性均受煤粉在炉内的行为及各分支管喷煤量的影响。因而，高炉喷煤操作直接影响到高炉气体运动特性的变化，尤其是在大喷吹时，这种变化还可能危及高炉的稳定顺

4、行。高炉喷吹煤粉是一种气力输送过程，在流体力学范围内属于气固两相流动。由于流动的非连续性，造成了瞬时流量的波动。高炉喷吹煤粉流量测量的意义主要有两个方面：第一、随时掌握总体喷吹煤粉水平和各风口喷吹煤粉的情况，了解高炉各风口工作状态。高炉工艺要求喷吹到高炉风口的煤粉流股稳定，各风口喷吹煤量均匀。从整体上来看，喷吹煤粉的多少直接影响高炉的炉温的走向，如果陡然把喷吹煤粉流量增加的很高，则可能造成燃烧不完全，恶化料柱透气性。各风口喷出的均匀程度也是十分重要的，各个风口间喷吹量差异过大，可能导致高炉圆周方向工作不够均匀，长期下去，将造成高炉运行失常等。若能实现对各风口喷煤量的连续监测控制，则除了可提高煤

5、粉燃烧率外，也为高炉操作人员提供了调节炉况的手段，一般要求所有风口的总喷煤量的控制精度为最大喷煤量的±1% ，各风口喷煤量控制精度为最大喷煤量的±3%。要做到这一点，首先必须对料流中的煤粉数量进行精确的连续监测，这样才有可能调节煤粉在各风口的喷入量。第二、为控制总喷吹煤粉量和各风口的喷吹量提供信号，总管流量信号是总体流量控制的反馈信号，支管流量是各风口均匀控制及氧、煤比优化控制的信号。三、 工作原理：1、粉体特性与静电起电机理 粉体是处在特殊状态下的固体，一般粉体都由整块固体经过机械粉碎研磨等工序加工而成，一些特殊材料的粉体，或者粉体颗粒的直径小到微米以下，尤其是近年出现的

6、纳米颗粒材料，都必须应用特殊的工艺技术才能制成，与大块的固体材料相比，粉体本身具有分散性和悬浮性两大特点，分散性使粉体表面积比相同的材料、相同质量的整块固体的表面积要增大很多倍，粉体颗粒的直径越小，表面积增大的倍数越大。 由于粉体都是固体物质，因此其静电发生过程都遵循固体的接触起电规律。同种材料的粉体颗粒相互之间接触、分离，不易使粉体带电。粉体在生产和储存输送过程中，要发生研磨、搅混、筛分以及高速运动等现象。粉体颗粒因与加工机具、输送管道内壁、容器内壁以及筛网等器具之间接触分离、碰撞、摩擦、剥离、断裂等现象而产生静电。粉体的悬浮性使得粉体颗粒与大地总是绝缘的,所以不管粉体材料是金属还是绝缘体，

7、每一个小颗粒都有可能带电。2、 影响粉体气力输送过程静电起电的主要因素。 粉体物质在气力输送过程中，粉体颗粒总是要和管壁发生碰撞、摩擦和分离，粉体颗粒与颗粒之间，也要发生碰撞、摩擦和分离。这样大量的紧密接触和分离的过程，使粉体带上了相当数量的静电。影响气流输送粉体带电量的因素很多。1 、管道材质的影响由于粉体以气力通过管道输送起电，实质上仍是接触分离起电。因此，根据静电序列，当管道、搅混器或斜槽材料与粉体材料相同时，不易产生静电，而且粉体颗粒带电情况也不规则，有的带正电，有的带负电，也有的不带电。粉体中带正电的颗粒与带负电粉体与管道材质相同时粒子的带电情况的颗粒大致相等。这可由实验结果证实。石

8、英砂尺寸粒子数目平均电荷粒径+0+0-1147416115.318.21-24463247422.223.22-38459645.849.33-42933072.467.34-570811299.25-65041051176-7002-342总计总粒子数总电荷量718447752000023000这个实验是用直径7m以下的石英砂在石英装置中做出的。它的实验资料列于上表中。从上表中可以看出，在同一粒径尺寸的颗粒中，带正电和带负电的颗粒数大致相等。因此，带正电荷的总量和带负电荷的总量大致相等。整个粉体的净带电量是很小的。其原因是由于相互撞击和摩擦的都是同一物质。每一个颗粒，作为电荷的接受体和给与体

9、的概率是一样的，所以颗粒中带正负电荷的粒子数目是相近的。不同材质能产生大量静电，这已被大量的实验所证实，也符合物体接触起电的理论。金属管道的静电效应与金属种类没有多大关系。在其它条件一定的情况下，大体上只取决于粉体的性质。粉体与管道都是绝缘物质时，材料的影响将成为粉体静电起电的主要因素。 、搅混时间和输送距离影响 粉体在容器中搅混时间越长,在管道中输送距离越远,粉体颗粒之间,颗粒和容器壁之间碰撞次数越多，从这个意义上来说,可以把粉体在管道中的传输距离和他们在容器中的搅混时间归于一个范畴。当碰撞次数增多时,粉体表面上带电量增多,使粉体的总电量也随着增加，与此同时,碰撞次数的增加,导致已带电的颗粒

10、放电机会的增加，这是和粉体颗粒带电过程相反的过程。最后，当输送距离和搅混时间增加到一定值时，在同一时间内产生和泄漏的电荷量相等，粉体的带电量达到一个饱和值。 带电量1×10-4C C1.5 kgf/cm2 15 10 1.0 0.5 0.3 5 0 30 60 90 120 (m/s) 饱和带电量与搅混时间和输送距离的关系 3 、搅混程度和气流输送速度的影响 粉体的输送速度和搅混程度均指粉体颗粒摩擦或碰撞的剧烈程度,所以放在一起来考虑。粉体输送的速度和搅混程度越高，粉体颗粒之间，颗粒与管壁和容器壁之间单位时间内的摩擦、碰撞次数越多。从图中可以看出不论输送速度多大，输送足够时间后，粉体

11、的带电量都达到饱和值。这是因为在粉体起电的同时，存在着一个与起电过程相反的泄漏过程，单位时间内泄漏的电荷量随粉体带电量的不断增加而增加，经一定时间后，达到静电起电量和泄漏的电荷量平衡，则粉体的带电量达到饱和值。 3、 煤粉浓度测理 煤粉浓度的测理是利用静电原理，而煤在破碎过程和输送过程中，粉尘粒子之间的相互碰撞、摩擦、分离、固体断裂破碎分离，煤粉粒子将带有一定量的静电，形成静电场，静电场与煤粉浓度成正比，经特殊制造的静电场感应传感器采集到静电场的强弱，经分析处理放大后传输至监测系统，得到直观真实的棒状图效果。实验证明，一次风管中煤粉流量与传感器采集到的信号是一线性关系。四、 喷吹煤粉浓度显示显

12、示输出由计算机显示器显示，总、分支管道喷吹煤粉浓度用棒状图和数字同时显示，煤粉浓度显示值为kg（煤）/kg（空气）。 喷吹煤粉浓度在其上下限范围内时，棒状图显示为绿色，当喷吹煤粉浓度超过上限范围，棒状图显示为蓝色以示报警。 当任何一分支管道中的煤粉浓度低于设定值时，报警灯显示为红色，正常运行时为绿色。炼铁高炉煤粉浓度批示仪1、 用棒状图实时显示总管及各分支管煤粉流量的百分比浓度，瞬时值，显示响应时间可调。2、 可设置断粉报警值，当煤粉浓度持续低于该设定值时，该管棒状图显示红色以示堵管、断粉。3、 可计算、显示、存储总管累计喷煤量，存储间隔时间从130分钟可调。4、 数据库功能：（1）、当天档案

13、纪录：可纪录当天每一存储间隔的工况。包括：日期、时间、总管平均喷煤浓度、当前喷煤量、累计喷煤量，并可利用曲线绘出当日喷煤量变化趋势。（2）、历史档案纪录：可纪录30天的工况。包括：日期、当天喷煤量、累计喷煤量，并利用曲线绘出当月喷煤量变化趋势。注：该项根据用户提供现场工况稳定性而供参考。5、标定功能：通过置入已知喷煤量进行标定，待煤喷完后，结束标定并自动生成标定系数。五、安装 按图标进行正确、细致的安装是用好该仪器的重要条件。 1、传感器安装： 传感器最好安装在水平直管段上，据阀门、弯头5倍以上管径处。传感器（探棒）长度应根据被测一次风管管径选定，传感器插入深度1/3管径。 传感器与固定底座之

14、间应加垫片，防止一次风管内煤灰泄漏。安装传感器周围1米以内应避免有强磁场干扰。传感器接线盒为防水、防爆式，直接以丝扣式固定在传感器上，出线端通过包塑金属软管连接，金属软管必须有固定支撑点，以防摆动、引入干扰信号。 2、变送器控制柜安装 变送器控制柜在现场就地安装，但应远离有强磁场或电场的区域。 变送器控制柜必须有专用接地网(点)，并接地良好，其接地电阻应4。 3、电缆安装： 传感器与变送器之间必须使用SYWV-75-5型双屏蔽同轴电缆连接，不可用其它普 通电缆代替，传感器至变送器之间的电缆长度不准超过150m，并且中间不得有过渡端子排。(2)变送器至工控机之间的连接电缆必须使用4芯屏蔽电缆。(

15、3)同轴电缆必须敷设在专用钢管中，并固定牢靠，而且穿线钢管要求接地良好，防止静电及强电场干扰。(4)同轴电缆线穿管敷设过程中，务必注意不得将电缆拉伤、破损或短路、断路等，全部线路不可有外露部分。六、测点安装示意图 两端焊接 口径尺寸依据用户 现场实际管经配置 150mm N支管测点 高 炉 支管 分配器总管测点 传感器 总管安装底座 总管 总管说明：1：总管传感器依据管经可直接焊接2：支管传感器依据管经配制。3：总管、支管的安装位置尽可能选在直管段并远离弯管处。 4：总管、支管传感器及底座由供方配套提供。七、煤粉浓度控制单元主要技术指标测量范围煤粉浓度0100kg/kg(空气、氮气)被测管径

16、20mm219mm被测粒径 1200m工作条件传感器工作温度 250°C、400°C(选项)传感器工作压力 -1.02.5Mpa变送器工作环境温度 -1040°C变送器工作环境湿度 080%显示仪器工作环境温度 -1050°C显示仪器工作环境湿度 080%传感器至变送器电缆 SYWV-75-5双屏蔽同轴电缆 长度<150m变送器专用接地网(点) 接地电阻4精度输出范围的 ±5%电源220V 50Hz 功率<30W变送器输出模拟量输出 420mA电流串行接口I/O RS232、RS485（选项）显示器输出煤粉浓度棒状图、数字传感器规格

17、传感器长度10mm100mm测点范围测点数量1N点 八、煤粉浓度系统安装示意图PLC系统或工控机 变送器RS2324-20mA 传输线 信号输入接头(屏蔽网接地)传感器接线盒软臂接头金属软管包塑金属软管报警装置电源220VO形橡变送器电源金属电缆管探头紫铜垫插座各喷煤管道九、<<高炉喷煤控制系统>>使用说明一、进入系统 双击电脑上面的“高炉喷煤控制系统”快捷方式，进入系统。如图1图1二、各个按钮的作用1、系数设定：由它来设定喷煤浓度的大小，因为喷煤的浓度=电压×系数。双击”系数设定”按钮进入如图2图2 在标定选择里“管一”代表“管道一”。 存绪间隔时间根据自己

18、的情况设定。 标定喷煤量如图2，在标定时间内的喷煤量 删除数据:选定删除数据，然后单击确定，就把记录的数据删除。 标定系数：单位时间内的喷煤量。选中标定系数，然后单击确定, 就回到如“图1”所示，“标定”按钮字体变黑，单击标定，到标定时间时就弹出如图3图3输入标定煤量并单击确定。例如：一铁厂高炉喷煤，在风力、压力比较稳定的情况下每30分钟喷煤2000公斤操作步骤如下：进入系统，双击“系数设定”按钮 进入如图2所示。 在“标定喷煤量”输入”2000”在“标定时间”输入“30”。然后选中“标定系数”再单击确定，就进入图1所示。 单击“标定”按钮。 30分钟后 进入如图3所示 ，在方框内输入输入“2000”再确定。 2、当日数据：单击“当日数据”按钮就显示当日的纪录如图4所示 图4单击“绘图”按钮弹出如图5图5单击“历史记录”按钮弹出如图6