高炉喷煤喷吹自动化控制系统说明

高炉喷煤喷吹自动化控制系统说明本次毕业设计主要阐述了高炉喷煤喷吹自动化控制系统，不包括制粉过程的控制，控制范围是从煤粉仓、中间罐、喷吹罐、喷吹总管、由炉前煤粉分配器到喷吹支管的自动控制过程。本次毕业设计只考虑了一个喷煤喷吹序列作为控制对象。本次设计包含：课题本身的背景、由来、意义、主要工艺类型、国内外高炉喷煤喷吹技术的发展现状以及对未来发展的展望；阐述了所需传感器、阀、开关等硬件设备，主要进行了煤粉从煤粉仓到中间罐倒罐控制，煤粉从中间罐到喷吹罐倒罐控制，煤粉从喷吹罐喷到高炉风口吹罐温度、压力的安全连锁控制，喷吹风压力的自动测量等控制项目；本设计主要选用的PLC控制系统的选型、硬件配置选择、I/O表编写、硬件接线图的绘制的工作。hegraduationprojectfocusedtfurnacecoalinjectionsystem,doesnotinclcontrol.Cntroltheprocessofautomationandcontrol,includpowderstoragewarehouse,themiddletank,theinjectiontank,injectionExplorer,front-endfromtheblastfurnacecoaldistributiondevicetothebranchpipe.Thegraduationproject,aPCIonlyThedesignincludes:Thattheissueofbackgrouthemaintypeoftechnology,athomeandabroadPCIjettechnologysensors,valves,switchesandotherhardwareequipmentcoalpowderfromthecoalpowderpositiontocontrolthemiddleofthefcontrol,stoptheinjectioncontrol,themiddletanktemperatureandpressurecontrolofthesecuritychain,hairspray,suchasautomaticmeasurementofthepressurecontrolprojects;thedesignoftheoptions,I/Otablepreparedmappinghardwarewiringwork.KeyWords:PLC;blastfurnacepulverizedcoalinjection;sensor详细摘要高炉喷煤技术始于1840年S.M.Banks关于喷吹焦炭和无烟煤的设想；世界最早的工业应用即是根据这一设想于18401845年间在法国博洛涅附近的马恩省炼铁厂实现的。由此背景引出本次毕业设计的题目高炉喷煤喷吹技术的自动化控制。课题主要阐述了高炉喷煤系20世纪60年代初，欧洲、中国、美国的一些工厂才陆续开始在高炉上试究和发展，特别是欧洲和日本更是在实际应用上取得了重大突破。第一部分前言中阐述了高炉喷煤的定义，就是指从高炉风口向炉内直接喷吹磨细了的煤粉(无烟煤、烟煤或两者的混合煤粉以及褐煤),以代替焦炭向高炉提供热量和还原剂。然后由定义引出了采用此项技术的意义，它炼铁的成本大幅下降。它是一种调剂炉况的手段，也改进炉缸工作状态，置到高炉距离的远近、煤粉仓，喷吹罐安放位置的差异、喷吹管路的粗细、喷吹压力的高低、输送浓度的大小以及喷枪形式的不同，能够有直喷吹、常压喷吹；浓相喷吹、稀相喷吹和氧煤枪喷吹、常规枪喷吹等各种形式的喷吹。简介描述了几种较成熟的工业性生产流程：1、德国术。在第一部分最后介绍了中国喷煤喷吹技术现状，进十几年这项技术在国内的进步和存在的问题，还包括对中国高炉发展前景的展望。第二大部分主要阐述了高炉喷煤喷吹自动化控制整体方案。首先对喷吹工艺及检测点布置进行了讲解，其中包括了所选用的三罐串罐喷吹所需放散阀、流化阀、充压阀、均压阀、灭火氮气阀、下锥形阀、上锥形阀、给料器和下煤球阀的分配进行了比较细致的叙述并附图对安装位置进行说明，又对各种所需测量设备(如压力、温度、重量、气体含量等)、所需数量、安装位置进行了描述。然后在附图的基础上进行喷吹控制过程描述。先介绍了基本操作方式：全自动操作、手动操作和检修操作，然后是主要进行的操作过程总述(包括煤粉从煤粉仓到中间罐倒罐控制，煤粉从中间罐到喷吹罐倒罐控制，煤粉从喷吹罐喷到后详细说明了具体操作过程。中间罐加料：中间罐加料前的条件为中间罐必须为”空信号”,压力必须小于0.02MPa,放散阀处于”打开”状态，充压阀、流化阀、上锥阀和下锥阀处于”关闭”状态、中间罐与喷吹罐之间的均压阀处于”关闭”状态；满足上述条件后在进行倒罐操作开煤粉仓下锥形阀，开中间罐上锥形阀，关煤粉仓放散阀，开煤粉仓流化阀，中间罐”料满”信号发出时再进行以下操作，关煤粉仓流化阀，开煤粉仓放散阀，关煤粉仓下锥形阀，关中间罐上锥形阀，煤粉从煤粉仓到中间罐倒罐顺序结束，中间罐处于”料满”位置。喷吹罐加料：喷吹罐内煤量显示下限，自动发出允许加料信号，喷吹罐内压力达到设定值，中间罐”料满”;倒罐，关中间罐放散阀，开中间罐充压阀，中间罐与喷吹罐压喷吹罐上锥形阀，开中间罐流化阀，中间罐”料空”信号来后，进行下列充压阀，关中间罐与喷吹罐间均压阀，开中间罐放散阀，煤粉从中间罐到喷吹罐倒罐顺序完成。喷吹控制：前提条件得到高炉”允许喷吹”信号，喷吹罐内料位不低于下限，满足安全连锁要求，检查喷煤管路上手动阀球阀，开喷吹罐流化阀，启动给料器。最后是停喷控制(发出停喷指令终第三部分主要阐述了所用的各种测量设备(包括料位、压力、温度、氧含量、一氧化碳含量和重量测量设备)的选型和其技术指标的说明，所选用控制设备采用SIEMENS公司的SIMATICS7系列的SIMATICS7-300通用型PLC的CPU(6ES7315-2AG10I/O模块(6ES7331-7KF02-0ABO),数字量输入I/O模块(6ES7321-BanksontheinjectionofcokeandanthraFrenchprovinceofBolognaneartheironworkstoachievetheIslThisbackgroundleadstothetopicofgraduationPCIdesignautomationcontrolinjectiontechnology.Themaintopicsofthepulverizedcoalinjectionsystemtocontroltheinjectionprocess,doeincludethemillingpInthetechnologiesusedtoproducemorethanonehundredyears,thedevelopmentisrelativelyslow,thuntiltheearly60's,Europe,ChiattheendofthesecondoilcrisisintheemergenceoftheblastfespeciallyinEuropeandJapanisinthepramadeamajorbreakthrough.Forewordtothefirstpartofthedefinitionofablastfurnacepulverizedcoalinjectionisfromtheblastdirectinjectiontothegroboth,aswellasamixtureofpuleatafthemeaningoftheuseofthistechnology,itreplacesthelow-costcoalandthecostofblastfurnacesubstantiallyreduced.Itisameathestatusoffurnace,butalsoworktoimproantegradeblast.Andthenintroduinjectiontankplacementdifferencesininjectionpressureishighorlowcoinjection;stringinjectioncansandcansofinjection;Explorerinjection,multi-branchinjection;high-presphaseinjection,dilutecoalinjectionandoxygeninjectinjectionmachineandotherconvedescribessomeofthemorematureindustrialproductionprocesses:1,GermanyKvTTNERprocess;2,theUnitedStatesprocess;3,Japan'sSumitomoprocesses;4,flowKawasaki,Japan;5,nCoalparticleinjectionprocess.Againafterabriefintroducfseveralnewcoaltechnology,icoaltechnology;2,theuseofalargenumberofplasmapulverizedcoalinjection;3,compoundinjectiontechniques;4,tabletechnology.Finally,inthefirstpartofthestatusquoChinaandproblems,butalsothedevelopmentprospectsofChforblastThesecondmostofthemajorcoalicontrolpackage.Firstpoonthelayout,includingthechoiceofthrequirementscaninjectionvalve,fluidvalve,chargeprespressurevalves,firenitrogenvalve,conicalvalveunder,theconevalve,butalsoallthenecessarymeasuringequipment(suchastemperature,weight,gascontent,etc.),therequirednumber,adesoftheinstallationlocation.Andtheninthegraphonthebasisofthecontrolprocessdescribedinjection.Firstintrodufullyautomaticoperation,manualoperation,andmaintenanceoperatiothecoalinvertedpositiontotheintermediatetankcancotheinjectionofpulverizedcoaltoblastfurnacetuyerespraycansofcontrol,stoptheblastfurnacepulverizedcoalinjectioncooperation.Tankfeedingthemiddle:themiddleoftheprlessthan0.02MPa,emissionvalvesinthe"conevalveposition,openthemiddleofthecone-shapedtanBleedingvalveclearancewarehousecvalveposition,thevalveemundertheconeofpulverizedcoalvalveoffthemiddleofthetankvalve,coalfromthecoaorderoftheendcans,cansinthemiddlinjection:injectionvolumeofthetankshowthemiddletank"fullfeed";invertedcansclearance,thetankfillingthemtankandtheinjectiontankislesfluidtankvalve,themiddletaoperations,clearanceofmiddle-tankflowvalve,clearanceumiddleoftankvalvecone,thecofillingtankclearanceintermediateprebetweentankandtank-pressureinjectionvalve,thevalveemissionTundish,injection"signalinjectthesecurityrequirementsofthechain,checkthePCImanualcontrolvalvesontheroad,andenteredintothenormal;injectioncontrol,tvalve,thesafetyvalve,theinjectionofcoalunderthtank"tooperate,clearanceunderthecoalinjectiontankballvalve,stopfeederoffsafetyvalve,itheinjectionpipepressure,tempThethirdpartmainlyusedonavarietyofm(includinglevel,pressure,temperature,oxygencontent,carbonmonoxidetechnicalindicatorscompany'sSIMATICS7seri(6ES7315-2AG10-0ABOmodule(6ES7322-1HH00-0AA0)theselectionanddetaile1前言1.1高炉喷煤技术背景高炉喷煤技术始于1840年S.M.Banks关于喷吹焦炭和无烟煤的设想；世界最早的工业应用即是根据这一设想于1840～1845年间在法国博洛涅附近的马恩省炼铁厂实现的。但此后的一百多年，发展却相对缓陆续开始在高炉上试验喷煤。发展，特别是欧洲和日本更是在实际应用上取得了重大突破。到90年代年10月英国钢铁公司斯肯索普工厂维多利亚女王号高炉201kg(粒煤),1992年11月德国蒂森公司施韦尔根1号高炉200.6kg,1992年11月荷兰霍戈文公司艾莫依登厂6号高炉205kg,1993年11月日本新日铁君津厂3号高炉200kg、1994年10月NKK公司福山厂4号高炉218kg等指标均已是当时的世界一流水平。1.2高炉喷煤的意义高炉喷煤对现在高炉炼铁技术来说是一项重要的技术革命。所谓高炉喷煤，就是指从高炉风口向炉内直接喷吹磨细了的煤粉(无烟煤、烟煤或两者的混合煤粉以及褐煤),以代替焦炭向高炉提供热量和还原剂。它的意义在于：1.以低价的煤代替了日趋贫乏且价格昂贵的冶金焦，降低了焦化，使高炉炼铁的成本大幅下降。2.高炉喷煤能够作为一种调剂炉况的手段。3.高炉喷煤能够改进炉缸工作状态，是高炉稳定顺行。4.为高炉提高风温和富氧鼓风创造条件。因为喷吹煤粉会使风口前理论燃烧温度降低，导致理论燃烧温度降低的主要原因有：1)高炉喷吹煤粉后煤气量增加，加热煤气需要消耗热量；2)喷吹煤粉带入的热量少，而焦炭进入风口区时已被充分加热，温度高达1450~1500℃,而喷吹的煤粉温度不超过100℃;3)煤粉中的碳氢化合物分解需要热量。5.喷吹煤粉中的氢含量比焦炭带入的多，氢气提高了煤气的还原能力和穿透扩散能力，有利于矿石的还原和高炉操作指标的改进。6.喷吹煤粉代替了部分焦炭，不但缓解了焦煤的供需紧张状况，也减少了对炼焦设施的投资和建设，更降低了炼焦生产对环境的污染。1.3高炉喷煤基本流程根据制粉装置到高炉距离的远近、煤粉仓，喷吹罐安放位置的差异、喷吹管路的粗细、喷吹压力的高低、输送浓度的大小以及喷枪形式的不同，能够有直接喷吹、间接喷吹；串罐喷吹、并罐喷吹；总管喷吹、多支管喷吹；高压喷吹、常压喷吹；浓相喷吹、稀相喷吹和氧煤枪喷吹、常规枪喷吹等各种形式的喷吹。不同的设备结构和组合能够产生以下几种较成熟的工业性生产流程。1.德国KvTTNER流程煤粉罐、中间罐、喷吹罐三罐串接→流化小罐→喷吹支管→喷枪；并列喷吹罐→流化小罐→总管一分配器一支管一氧煤喷枪，并得到了更多的推广。新流程为双罐、双总管和双分配器形式，依然使用氮气加上钢一厂2500m3高炉喷煤选用的即是KvTTNER新流程，可是未用氧煤喷枪。另外，重钢高炉喷煤也选用了KvTTNER新流程(常规喷枪),所不同的是该厂3、4、5号三座高炉共用一套喷吹装置，这套装置煤粉仓→并列喷吹罐→总管→分配器→支管→常规喷枪。与新KuTrNER流程不同的是ARMCO流程使用3个喷吹罐，一根总管、一须置于高炉炉顶，所有支管也必须等径、等长、等形状。加压、流化使用氮气，因为是稀相输送，因此还需添加压缩空气。宝钢1高炉喷煤即属阿姆科流程。3.日本住友流程煤粉仓→并列喷吹罐→旋转给料器→喷吹小罐→总管→第一分配器→第二分配器→支管→喷枪。住友流程总管上装有压差式流量计与旋转给料器共同调节喷煤总量，控制和设备组成均较复杂，和歌山4、5高炉喷煤即为这种流程。4.日本川崎流程煤粉罐、中间罐、喷吹罐三罐串接→多支管→喷枪；喷吹罐上出料，底部设有搅拌器并在支管出口处接人二次风(压缩空气)稀释。宝钢2高炉喷煤即属川崎流程。5.卢森堡PaulWurth流程历史上PW公司与KvTTNER公司曾有过一段较长时间的合作，因此设备的选用上有出入。如老流程中PW用旋转给料器代替了KvTTNER的流化小罐；新流程中用声纳管代替了阻损管、用流化喷嘴代替了流化罐、增设泄压气回收装置等。武钢4、5号高炉喷煤选用的即是PW流6.混合型流程煤粉罐、中间罐、喷吹罐三罐串接→总管→分配器→支管→喷枪；这是在上述多支管流程基础之上的一种改良流程。也能够称作混合流程。宝钢3号高炉喷煤用的即是该种流程。7.英钢联粒煤喷吹流程煤粉仓、中间罐、喷煤泵三罐串接→总管→分配器→支管→喷枪；主要特点是用喷煤泵代替了传统的喷吹罐，中间罐与喷煤泵之间使用圆喷煤泵出口设有由变频电机驱动的旋转给料阀。斯肯索普安娜女王号高炉及克里夫兰4号高炉采用的即是典型的400kg/t,是迄今为止煤比最高的设计。以上各流程均有吨铁喷吹200kg的能力和生产实绩，但无论是浓相装置采用较多的流程当属并罐、总管加分配器流程。1.4喷吹技术的发展本世纪60年代高炉喷煤技术开始发展和应用，至80年代得到广泛1.4.1富氧大喷煤量技术高炉鼓风中含氧每增加1%,可增产3%,可多喷煤81Okg/t。原苏联是世界上富氧率最高的国家，鼓风中含氧一般在30%左右。西欧、日本由于钢铁限产，鼓风含氧一般只有22%～23%(有的高炉不富氧鼓风)。中国鞍钢2号高炉在”七五”期间进行富氧大喷煤量试验，鼓风含氧由21%增至28.59%,喷煤量由73kg/t提高到170kg/t,取得了利用系高炉富氧大喷煤量操作与常规的富氧鼓风不同，是用煤氧喷枪提高煤粉燃烧区局部氧气浓度，以促进煤粉在风口区的燃烧和气化。国内外理论和实践都证明在相同富氧量条件下，采用高炉直吹管及风口区局部富氧的方式出提高整个鼓风含氧量更合理。富氧大喷畋是投资少、增铁节焦有效且简单易行的措施，已成为当今世界炼铁技术发展的趋势。1.4.2利用等离子大量喷吹煤粉比利时和法国等国的炼铁工作者正在研究和开发等离子加热器促冶炼的需要同时喷吹铁矿粉或熔剂。如日本住友金属工业公司利用停炉的和歌山3号高炉，在一个风口进行了超复合鼓风法的试验。从风口同时大量喷吹煤粉(200kg/t)和矿粉(200kg/t),在煤粉的燃烧性、矿粉的熔融还原性方面得到了有益的经验。日本川崎钢铁公司开发了多功能喷煤装置。除喷吹煤粉外，还可喷吹矿粉和石灰粉。该装置已应用于千叶厂5号、水岛厂4号高炉上，效果英国钢铁公司的斯肯索普厂、雷文斯克雷格厂首先采用粒煤喷吹技术并获成功。斯肯索普厂喷吹的粒煤粒度95%虽小于2mm,但只有10%30%小于74μm,其三座高炉一般喷煤量为150kg/t。在1991年10月到1992年2月进行的18周试验期间，维多利亚女王号高炉平均喷煤量为196kg/t,最后4周的平均喷煤量达207kg/t,焦比降至289kg/t,达到世界领先水平。原西德的克勒克纳钢铁公司，瑞典的律勒欧钢铁厂、德国的洛尔丰特钢铁厂的高炉也相继采用了粒煤喷吹技术，美国伯利恒钢铁公司也正在伯恩斯港厂C、D两座高炉上安装粒煤制备和喷吹系统。1.5中国喷煤喷吹技术1.5.1中国喷煤喷吹技术现状煤工艺与配套技术日臻完善。日本、西欧国家约2/3的高炉喷煤，一些高炉的平均喷煤量已达140180千克/吨铁，日本钢管公司福山厂4号高炉自1994年10月创造和保持了218千克/吨铁的喷煤记录。英国、意为6米的高炉上进行富氧喷煤炼铁试验，其目标喷煤量为300～400千克/吨铁，国外大喷煤量高炉用氧量达到4070m³/吨铁，喷吹的煤种已向烟煤或烟煤加无烟煤发展。中国由于优质炼焦煤资源和运输供应日益紧张，冶金企业近1/3炉接近老化，优质焦炭的生产供应已成为钢铁工业发展的限制的限制之已成为保证钢铁工业发展的必要措施和炼铁系统结构优化的中心环节。高炉大量喷煤粉能够大幅度降低成本和消耗，利于提高钢铁产品的竞争力。中国现在1000m³以上的高炉有38座，若喷煤量增加到100千克/吨铁，就可节约焦炭130万吨，生铁成本降低约4元/吨，年经济效益为1.24亿元，喷煤时富氧量增加1%,可增产铁35%。发展煤氧强化炼有利于环保。因此，发展和采用高炉氧煤强化炼铁新工艺意义十分重1.5.2中国高炉喷煤技术的进步中国是世界上高炉采用喷煤技术较早的国家之一，近年来冶金部大力推动喷煤技术的发展和应用，取得了重大效果。全国喷煤量从1990年持续上升，重点企业平均喷煤比大于60千克/吨铁。当前，重点企业有喷煤装置的高炉已占全部高炉的90%。从1990年到1993年，喷煤代替的艺技术也有很大提高。1995年在鞍钢3号高炉所进行的工业试验连续个月喷煤量达到203千克/吨铁，成为世界上高喷煤量连续操作时间最长的高炉。焦比降到367千克/吨铁，利用系数达到2.185吨/天●立方握了高炉富氧喷煤时高炉操作调剂、喷吹设备和相关条件等全套技术，使中国氧煤炼铁技术总体水平有很大提高。开发的新工艺如烟煤喷吹工艺、喷吹系统新流程、制粉系统新流程、高浓度输送、分配、检测和控制新技术都达到很高水平，高炉氧枪及安全技术、高炉的一些特殊检测设备、氧煤燃烧等一些应用理论研究已跃居世界领先水平。喷煤技术还给包钢复合矿的强化冶炼提供了新途径，高炉利用系数由原来的钢、酒钢、唐钢、苏钢、石家庄钢铁厂都可喷烟煤，烟煤喷吹安全技术也在实际中得到应用。能够说中国高炉喷吹烟煤的关键技术已经过高炉氧煤强化炼铁新工艺的推广应用不但给钢铁企业带来很大的经济效益，还促进了钢铁工业的结构优化，很好地引导了基建和技术改造的投资。1.5.3中国高炉喷煤存在的问题尽管中国高炉喷煤技术有了长足的进步和发展，但还存在下列问题：1)喷煤量增长速度不能满足要求统计表明，从1990年到1994年问平均年增喷煤量28万吨，年增喷煤总量最多的1995年达到55万吨。据预测，”九五”末期中国高炉喷煤量将2)喷煤整体水平较低因为中国绝大部分高炉喷煤设备是在70～80年代建设的，工艺流程已经落后，设备陈旧，仅鞍钢等少数企业对喷煤系统进行了现代化改造。虽然近年一些新建的现代化高炉新建了喷煤设备，但大多数却依然采用老流程这些老流程存在下列共性问题：制粉设备陈旧、不配套，制约了制粉能力，风炉风温普遍呈下降趋势，在这种条件下要扩大喷煤量是困难的，甚至是不可能的。改造热风炉提高风温迫在眉捷；喷煤量要提高到120千克/吨铁上，富氧是必不可少的工艺条件。但中国高炉尚无专用氧气机，使用炼钢亲氧常常得不到保证，致使喷煤量不可能达到150～200千克/统计表明，生铁产量约占5%的重点钢铁企业喷煤量占全国喷煤总量的80%,其余为生铁产量约占27%的地方骨干企业的喷煤量；从喷煤1.喷煤目标综合考虑焦炭平衡能力、原燃料质量、高怕设备状况以及其它条国重点企业和地方骨干企业基本上都要喷煤，多数高炉在不富氧条件下喷煤80～100千克/吨铁，在富氧2～4%时喷谋量达到150千克/吨铁，少数大型高炉吨铁喷煤量将超过200千克。2.超高喷煤量吨铁250千克工业试验向350千克/吨铁的目标努力；中国天津铁厂也将于1996年进行250千克/吨铁的超高喷煤量工业试验。当前，各项技术准备工作正在按计划进3.喷煤设备的现代化改造可望投产。宝钢、首钢、武钢等企业亦已着手改造喷煤设备和扩大喷煤能力，这些企业的高炉喷煤量将有太幅度的提高.4.建设一批新的高炉喷煤设施宣化钢铁公司1260m³高炉喷谋已完成可行性研究；地方骨干企业中的成都钢铁厂等一批新的高炉喷煤设施将着手建设。能够预见，随着焦炭批地方骨干企业中尚未建设喷煤设施的高炉和地方炼铁厂100m³级的小高炉将在”九五”期间建设喷煤设施。5.高炉喷煤技术的完善和进一步发展为了满足高炉大幅度提高喷谋量，以下技术将会得到进一步的发展和完善：高炉氧煤枪富喷煤技术；高炉喷煤计算机控制技术；高炉喷吹粒煤技术；高炉大喷煤量的冶炼操作技术等。另外，还要着手试验煤、矿粉复合喷吹技术等。2高炉喷煤喷吹自动化控制整体方案2.1喷吹工艺及检测点布置按煤粉喷吹过程的流向分，喷吹设备的最上方是煤粉仓。在煤粉仓上是布袋收粉装置。煤粉仓是常压罐体，在设计方案中需设置3点热电阻测量煤粉仓温度；设置1台料位测量雷达来测量料位；设置1个压力测量装置；设置2个氧含量测量装置和1个一氧化碳测量装置。在煤粉仓中设置1个煤粉仓放散阀；设置1个煤粉仓流化阀；设置1个煤粉煤粉仓下接中间罐，煤粉仓与中间罐之间采用软连接，设置1中间罐上锥形阀。中间罐设置2点热电阻测量中间罐温度；设置1台电子称重传感器测量中间罐煤粉重量；设置1个压力传感器测量中间罐压力；设置1中间罐料空信号测量点。罐中设置1个中间罐充压阀，1个中间罐中间罐下方设置喷吹罐，中间罐与喷吹罐之间采用由气动锥形阀组成的软连接。喷吹罐设置两点温度传感器测量罐中温度；设置1个压力传感器测量喷吹罐压力；设置1台电子称重传感器测量喷吹罐煤粉重量；设置1喷吹罐料满信号测量点。设置1个喷吹罐流化阀；1个中间罐与喷吹罐的均压阀；设置1个喷吹罐放散阀；设置1个喷吹罐压力调节喷吹罐下方设置1下煤球阀，并设置能够连续调节的给煤器用于调煤粉仓、中间罐、喷吹罐的放散阀均接入不袋式除尘器。各管冲压、流化用氮气从氮气包引出，喷吹用压缩空气从空气包引出。为防止冷气直接接触煤粉时，造成罐壁和管道粘连，氮气和脱水、脱油的压缩空气经蒸气加热到60℃~~70℃,气体温度经过调节蒸气量进行自动控制。流量调节阀，用于调整喷吹风的流量，给煤器后设置安全阀用于安全切喷吹总管上设置2个喷吹总管压力测试点。喷吹总管延伸到炉前的喷吹总管分配器。从分配器上分配出16根喷吹支管。每根喷吹支管上安装一台喷吹支管压力变送器。2.2工艺流程示意图图1工艺流程示意图1.煤粉仓2.中间罐3.喷吹罐4.氮气贮罐5.灭火氮气阀6.煤粉仓放散阀7.煤粉仓流化阀8.煤粉仓下锥形阀9.中间罐上锥形阀10.中14.喷吹罐上锥形阀15.两罐均压阀16.喷吹罐充压阀17.喷吹罐放散阀18.喷吹罐流化阀19.喷吹罐卸粉阀20.喷吹罐补气阀21.空气储罐22.给料器23.喷吹罐下煤球阀24.喷枪25.电子秤2.3喷吹控制过程描述2.3.1喷吹系统操作方式1.全自动操作：是在控制室人员经过键盘或鼠标发出”启动”命的人工手动操作个单体设备。5.安全连锁控制程序。2.3.2喷吹过程描述1.中间罐加料(既将煤粉从煤粉仓到中间罐倒罐顺序):1)中间罐必须为”空信号”。2)中间罐压力必须小于0.02MPa。3)中间罐放散阀处于”打开”状态。4)中间罐充压阀和流化阀处于”关闭”状态。5)中间罐上锥阀和下锥阀处于”关闭”状态。6)中间罐与喷吹罐之间的均压阀处于”关闭”状态。操作2)开煤粉仓下锥形阀3)开中间罐上锥形阀4)关煤粉仓放散阀5)开煤粉仓流化阀6)中间罐”料满”信号发出时再进行以下操作7)关煤粉仓流化阀8)开煤粉仓放散阀9)关煤粉仓下锥形阀备注：警信号，提示操作工人手动控制或检修。述条件时，即自动倒罐。2.喷吹罐加料(既将煤粉从中间罐到喷吹罐倒罐程序):喷吹罐加料前的条件：1)喷吹罐内煤量显示下限，自动发出允许加料信号。节阀，使其达到设定值。3)中间罐”料满”。煤粉从中间罐到喷吹罐倒罐顺序：1)关中间罐放散阀2)开中间罐充压阀压阀。4)开中间罐下锥形阀5)开喷吹罐上锥形阀6)开中间罐流化阀9)关中间罐下锥形阀10)关喷吹罐上锥形阀11)关中间罐充压阀12)关中间罐与喷吹罐间均压阀13)开中间罐放散阀14)煤粉从中间罐到喷吹罐倒罐顺序完成3.喷吹控制1)得到高炉”允许喷吹”信号2)喷吹罐内料位不低于下限3)满足安全连锁要求1)开喷吹风阀2)开安全阀3)开喷吹罐下煤球阀4)开喷吹罐流化阀5)启动给料器4.停喷控制1)发出停喷指令2)终止各”倒罐”操作3)关喷吹罐下煤球阀4)停给料器5)关安全阀6)关喷吹风阀5.安全连锁控制2)当给料器出口压力与热风压力的压差低于0.12MPa时，报警。低3)当喷吹罐压力与热风压力压差值低于0.12MPa时，报警。低于4)当压缩空气压力低于0.5MPa或氮气压力低于0.42MPa时，自动5)当各罐温度超过100℃时，对应系统紧急停喷，自动关闭安全阀、见附录A:模拟量I/O表见附录B:数字输入量I/O表见附录C:数字输出量I/O表3设备选型3.1所用测量设备选型3.1.1料位测量设备选型本设计所选用的料位测量设备为GD智能雷达物位GDPULS系列的应用范围：过程条件简单，腐蚀性的液体、浆料、固体(比如：水液储罐，特性与优势：两线制技术，是差压仪表、磁致伸缩、射频导纳、磁翻板仪表的优良替代产品。不受压力变化、真空、温度变化、惰性气体、烟尘、蒸汽等环境影响便、经过数字液晶显示轻松实现现场标定操作，经过软件GDPF实现简单的组态设定和编程雷达物位计天线发出微波脉冲，在被测物料表面产生反射，并被雷达系统所接收。图2料位测量示意图天线接收反射的微波脉冲并将其传输给电子线路，微处理器对此信号进行处理，识别出微波脉冲在物料表面所产生的回波。正确的回波信号识别由智能软件完成，精度可达到毫米级。距离物料表面的距离D与脉冲的时间行程T成正比：其中C为光速经过输入空罐高度E(=零点),满罐高度F(=满量程)及一些应用参数来设定，应用参数将自动使仪表适应测量环境。对应于4-20mA输盲区(BD)是从测量参考点到最高物位时的介质表面的最小距离。测量范围从波束触及罐低的那一点开始计算，但在特殊情况下，若若介质为低介电常数当其处于低液位时，罐低可见，此时为保证测理论上测量达到天线尖端的位置是可能的，可是考虑到腐蚀及粘附的影响，测量范围的终值应距离天线的尖端至少50mm。最小测量范围与天线有关。件下是能够进行测量的。3.1.2温度测量设备选型本设计所选用的温度测量设备为MST系列温度变送器：MSTS温度传感器在WZ系列热电阻、WR系列热电偶的基础上，测温范围：-50+150℃安装方式：固定法兰3.1.3压力测量设备选型本设计所选用的压力测量设备为FMP300系列压力变送器：进口高精度蓝宝石传感器精度：线性化处理优于0.1%FS抗冲击、耐振动高稳定性工作温度-60～200℃范围全不锈钢结构防潮防水实用性广安装方便具有竞争力的价格工业现场过程过程控制仪器医疗食品等行业航空航天领域航海及造船行业石油化工行业水利、水电、发电厂行业使用温度：-40+150℃温度漂移：≤±0.015%FS/℃3.1.4氧含量测量设备选型本设计所选用的氧含量测量设备为NN3DW-01型氧浓度传感器：主要用途：NN3DW-01型氧浓度传感器是一种化学式的气体扩散型燃料电池。它是我厂生产的NN3DH-9000系列燃烧效率。测定仪的心脏部件，用于测量各种锅炉、窑炉、加热炉的燃烧效率。该氧浓度传感器应用范围广，可应用在环保节能、航天等领域。如航天领域上，我公司的NN3DW-01氧浓度传感器就成功地应用在中国自行研制的”神舟一号、二号、三号”宇宙飞船上，用以监测载人返回舱内氧浓度的变化。民用上也可用在高压氧舱、矿井及汽车尾气等小环境氧浓度监测。该传感器具有体积小、响应快、线性好、温漂小等特点，稳定可靠，用途广泛。4)使用寿命：<6个月(连续)3.1.5一氧化碳测量设备选型本设计所选用的一氧化碳测量设备为美国Interscan4000系列4140-0型一氧化碳分析仪：采用专利电化学传感器；模拟输出0-100mV;尺寸178×102×225(mm),重量2kg。精度：模拟单位±2.0%满刻度重复性：±0.5%满刻度线性度：±1.0%满刻度量程漂移：<±2.0%满刻度(24h)延迟时间：<1s3.1.6重量测量设备选型产品简介：GY-2型轮辐式传感器，其弹性体采用短而高的剪切梁，刚性特好，抗侧向力强，在结构上具有过载自锁。防护上采用胶封和焊封，分别达到了IP67和IP68,因此广泛应用于汽车衡、扎道衡、测力机和吊秤等设备上。技术指标：灵敏度：2±0.025mV/V额定输出温度系数：±0.02%FS/10℃输入电阻：385±10Ω输出电阻：350±3Ω温度补偿范围：-10+50℃本系统采用SIEMENS公司的SIMATICS7系列的SIMATICS7-300通用型PLC,CPU型号选用6ES7315-2AG10-0AB0,模拟量I/O模块选用3.2.2SIMATICS7-300通用型PLC简介SIAMTIC-300能在以下工业领域实现多种多样的自动化控制任务：·生产制造工程·通用机械制造·专用机械制造·食品和烟草工业·过程控制工程(例如供水，楼宇工程等)2.特殊应用：对于特殊的应用场合，提供基于S7-300的附加的产品设计性能：·对故障安全的应用，现能提供一种新产品，即故障安全型S7-300F以及相应的I/O模块。·专用于户外的部件，能忍受极端恶劣的环境条件，例如，经过扩展的温度范围。于空间严格受限制的机械控制场合。·采用ET200S结构形式的CPU使这个系列的产品更趋于完善。这3.工程技术和诊断：S7-300的特点是高效率的组态和编程，从而大幅度地降低工程成现能提供符合IEC61131-3国际标准的SIMATIC工程工具。另外，集成的高性能系统诊断功能可保证控制器的更高可用性，显著提升生产率。为了减少停机时间，增加产量，提供可组态的过程诊断，以用于分析和排除过程故障。S7-300为节省空间的模块化结构设计，它能够适配您现有的各种紧固。这种结构形式非常牢固而且有高的电磁兼容性。背板总线集成在模板上，经过将模板插入到总线连接器进行装配。亦可用于带ET200M分布式结构的配置；其结果是明显减少成本和维护5.CPU的种类：有各种不同性能分级(直到高性能)的CPU可供控制器使用。经过高效处理速率，CPU能提供很短的机器时钟时间。取决于您眼前的任务，可提供带集成I/O以及集成技术功能和集成通信接□的CPU。直接集成在CPU内的接口，可使用现有的总线技术来建立一个高性能的通信环境。多点接□MPI:对于和PG/PC,HMI系统以及其它的SIMATICS7/C7/WinAC自动化系统进行通信而言，MPI是一种经济而又实惠的解决方案。最多可连够存取第三方控制器的输入/输出。编程就能将数据传送到所连接的SIMATIC操作员面板或操作员站上。MPI还能作为一个PROFIBUSDP接□使用，允许配置2条DP线(只能将SIMATICS7-300连接到开放式型现场总线PROFIBUSDP(根据EN50170),因此可建立起较大型的分布式结构系统。这可扩大通讯的范围，从SIMATIC控制器到来自第三方制造商的现场设备均可进行通讯。和已有的SIMATICS5或SIMATIC505系统的通信更是不成问题。使用STEP7软件对分布式I/O模块进行组态和对集中式I/O模块进行组态，所使用的方法是相同的，因此能节省工程时间和费用。共享功能：HMI功能(人机接□功能)及PG功能(编程器功能)均可经过这二种接□(MPI,DP)完成。例如可经过PG/PC进行远距离编程。另外，一台编程器能够操作多个CPU,或几个编程器能访问同一个CPU。藉路由功能之助，连接在网络中任一个节点上的一台编程器都可访问该网络上的全部节点。使用通讯模块还能够实现更复杂的功能。2.CPU-创新在紧凑型CPU中所采用的创新设计，现在也应用到了全新标准型CPU312、314和315-2DP。这些全新标准的CPU将取代以前的型缩短机器时钟时间：命令执行时间减少到原有的1/3或1/4,因而降低机器时钟时间和为更高生产率奠定基础。减少工程成本：由于更大容量的构架(例如，大容量的RAM)。新的CPU为面向任务的STEP7工程工具的应用构成一个平台，例如SCL高级语言和使用面向生产工艺的运行软件，例如EasyMotionCont另外，简化了模块化的编程及现有程序的再利用。除了建立程序，工程工具还简化了程序的可读性、维护和文档化。最重要的是，显著地降低工程费用。降低运行成本：新CPU向用户展示其增加的性能，即降低设备的运行成本。如一个作为数据和记忆存储的微型存储器卡(MMC),亦可取销后备电池，因此减少维护费用。一个包括符号和注释的成套项目存储在MMC中从而使维修等服务更为方便。因为服务不再需要组态数据。另外，MMC使程序的更新简单易行。降低安装空间需求：全新CPU其宽度只有40mm,而不是以前的80mm。这就意味着控制器以及开关柜将更为紧凑。降低采购成本：与至今一直在使用的存储器卡相比较，新的微存储卡(MMC)有明显的价格优势。增加灵活性：新的CPU提供更强的联网能力，因为允许更多的CPU以及操作员控制和监视设备能连接在一起。作为开放系统，使用由DPV1功能支持的PROFIBUS,新的CPU能够对所连接的第三方系统进行更全面的参数化和诊断。进行归档或进行配方处理。3.所选CPU315-2DP-主要技术指标表1所选CPU315-2DP-主要技术指标主存储器(应用)128k字节/42k字句经过MMC的64k字节到8M字节后备经过MMC的所有全部模块处理时间16K字节有(FC+FB+DB的总和)组织块(OB)自由扫描周期(OB1)实时中断(OB10)延时报警(OB20)时间触发(OB35)中断触发(OB40)DPV1再启动(OB54-56)再启动(0B100)异步出错(OB80,82,85-87)同步出错(OB121,122)地址范围2048/2048字节128/128字节扩展最大4个8DP接口有有有外形尺寸，(mm)尺寸重量输入电压约740g文档仅供参考起动电流(在25°C时)45A输出电压输出电流残余纹波最大150mVss隔离可靠的隔离按DINVDE0106,Part101电源故障的过渡(在93和/或187V时)最少20ms效率87%特点模拟量输入模板SM331AI8×12位具有以下特性和特点-12位+符号-14位+符号-电流-电阻·与负载电压的光电隔离不适用于双线变送器SM331AI8×12位的技术规范外形尺寸(WXHXD)40×125×120mm重量大约250g输入数量8对于阻性传感器4屏蔽80mV时最长50m和热电偶电子装置L+额定电压24VDC反极性保护√变送器的电源供电电流短路保护√阻性传感器的恒定测量电流类型1.67mA绝缘-信号=0V时-不适用于双线变送器电流消耗从负载电压L+最大30mA(无双模板的功率耗散类型1W输入范围的额定值)温度误差(对应于输入范围)±0.005%/K线性误差(对应于输入范围)±0.05%重复度(稳态为25℃,对应于输入范围)±0.05%内部补偿的温度误差±1%状态，中断，诊断：中断超出极限时的硬件中断赋值参数通道0和通道2诊断中断赋值参数诊断功能赋值参数组错误显示红色指示灯SF显示诊断信息能够特性SM321;DI16×120VAC数字量输入模板具有以下显著特性·16个输入点，带隔离，4点为一组尺寸和重量：模板特性数据：约225g最长600m·水平安装·垂直安装允许的电位差·Minternal与输入之间120VAC隔离测试电流输出模板功率损耗状态显示中断诊断功能传感器选择数据输入电压每个通道有绿色LED无无输入电流输入延时输入特性IEC1131类型12线BERO连接能够3.2.7继电器输出模板SM322DO16×继电器120VAC(6ES7322-性能·适用于AC/DC电磁阀、接触器、电机启动器、电机和指示灯电源电压掉电时的特性注意电器进行操作。SM322;DO16xRel.120VAC的技术规范重量约250g每组输出电流总和最大8A·通道和背板总线之间有·通道之间有允许电位差：文档仅供参考·Minternal和继电器电源之间75VDC,60VAC·从电源电压L+最大250mA模板功耗典型值4.5W状态、中断、诊断状态显示每个通道有绿色LED中断无诊断功能无执行器选择数据热持续电流最大2A最小负载电流10mA触点开关容量和寿命48VAC1.5A100万次60VAC1.5A100万次120VAC2.0A70万次120VAC0.5A150万次·电机起动器大小最大5到NEMA使用外部抑制电路可延长使用寿命两个输出并联·用于一个负载的冗余能够(只能是相同组的输出)触发数字量输入能够开关频率3.2.8PLC接线图(见附录D)压力的测量和总体的安全连锁控制等。在原有设计的基础上，对每一个步骤可能出现的问题可进行手动介实现自动控制。流检测装置，也没有安装支管切断阀及冷却装置，这样高炉的操作人员只能经过支管压力控制判断是否堵枪，如果没有及时处理会造成烧抢的在喷吹总管上没有安装煤粉流量计，从而不能实现喷吹量的自动控以上这些工艺及自动化控制方面的问题也为我以后进一步研究提供了舞台。经过本次毕业设计巩固了所学知识，进一步提高了本人的综合素月[9]朱亚平.西门子S7-300可编程序控制器使用经验点滴.1月[15]刘雪梅，毕长泉.T