無料鐘爐頂料流調(diào)節(jié)閥開度控制

2014-01-03 趙正明中冶京誠工程技術(shù)有限公司

　　介紹了無料鐘爐頂料流調(diào)節(jié)閥的開度計算方法在某鋼鐵廠高爐上的應(yīng)用。通過對比三種控制方法，認為采用質(zhì)量流速控制方法最能保證布料過程料層均勻，達到理想的布料效果。

引言

　　高爐爐頂?shù)牟剂峡刂剖钦麄€高爐控制的核心部分，通過調(diào)整爐料在爐喉的分布，實現(xiàn)高爐最佳的布料效果，達到煤氣流分布合理，提高煤氣利用率，最終實現(xiàn)低耗高產(chǎn)的目的。合理的布料體現(xiàn)在高爐爐料分布均勻，礦/焦比在爐喉徑向分布合適，料面形狀理想，即邊緣料面寬度合適，并且不出現(xiàn)料層滑坡現(xiàn)象。如果料流調(diào)節(jié)閥開度過大，布料時間會縮短，造成料面不均勻;反之，料流調(diào)節(jié)閥開度過小，會降低高爐的上料能力，影響到鐵水的產(chǎn)量。因此，料流調(diào)節(jié)閥開度是否合適，對高爐起著至關(guān)重要的作用。本文介紹了某鋼鐵廠無料鐘爐頂料流調(diào)節(jié)閥開度的控制方式，該項目已于2011年末順利投產(chǎn)。

　　在高爐布料過程中，料流調(diào)節(jié)閥的開度對于高爐生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。合理的料流調(diào)節(jié)閥開度可以在保證鐵水產(chǎn)量的同時保證布料的均勻，解決布料偏差和布料不到位的問題。料流調(diào)節(jié)閥開度控制有三種方法，一是根據(jù)矩陣查表得出料流調(diào)節(jié)閥恒定開度的方法;二是利用上一次料流調(diào)節(jié)閥開度誤差，在本次布料前對其進行修正的自學習控制方法;三是利用實際測量數(shù)據(jù)對理論模型進行修正后，采用質(zhì)量流速計算方法。目前該鋼鐵廠開度控制采用的是質(zhì)量流速計算方法，實踐證明，該控制方法效果很好。

1、矩陣查表控制法

　　料流調(diào)節(jié)閥矩陣查表控制法是根據(jù)料種、料批質(zhì)量、設(shè)定的布料圈數(shù)的不同而人為手動設(shè)定不同的料流調(diào)節(jié)閥的開度。根據(jù)高爐正常生產(chǎn)時的實際料批情況，選擇最大料批和最小料批，在此之間劃分多個檔位。當料進入稱量罐時，系統(tǒng)會根據(jù)該批料的料種、料重和設(shè)定好的布料圈數(shù)在矩陣中自動查找對應(yīng)的開度值，如圖1所示。圖1中，W代表料批質(zhì)量，單位為kg;N代表布料圈數(shù)。質(zhì)量(豎列)和圈數(shù)(橫行)十字交叉點處的數(shù)值，即為在布料時對應(yīng)該批料的料流調(diào)節(jié)閥開度值。

圖1 料流調(diào)節(jié)閥開度表示意圖

　　在加料初期度，由生產(chǎn)操作人員憑借自身經(jīng)驗，根據(jù)料批的實際情況，手動設(shè)定料流調(diào)節(jié)閥的開度，并對比實際布料結(jié)果，修正布料矩陣中的開度，經(jīng)過多次實測，多次修正，總結(jié)出適合的料流調(diào)節(jié)閥開度值。正常生產(chǎn)中，料流調(diào)節(jié)閥會自動根據(jù)設(shè)定好的矩陣表開到相應(yīng)的開度。但是，因為開度值合適與否與料批質(zhì)量有很大關(guān)系，雖然我們盡可能的把料批按質(zhì)量細化成多個檔位，但兩個相鄰的檔位之間的開度還是存在一定死區(qū)，對料流調(diào)節(jié)閥開度的準確性也會產(chǎn)生影響。此外，這種方法對操作人員的自身素質(zhì)和經(jīng)驗要求也比較高，所以，實現(xiàn)起來有一定的難度。

2、自學習控制法

　　料流調(diào)節(jié)閥的自學習控制，是根據(jù)上一次料流調(diào)節(jié)閥開度產(chǎn)生的誤差情況，在本次布料前，對料流調(diào)節(jié)閥開度進行修正。具體如下：設(shè)N為設(shè)定的布料圈數(shù);N1為實際的布料圈數(shù);△N為設(shè)定的布料圈數(shù)和實際布料圈數(shù)的差值，即△N=N一N1;料流調(diào)節(jié)閥的開度為γ;Δγ為料流調(diào)節(jié)閥的誤差補正值;△N2為允許的布料圈數(shù)差。

　　當△N>△N2時，說明本次料流調(diào)節(jié)閥開度偏大，補正值為△γ，則下次布料時，料流調(diào)節(jié)閥開度為γ-△γ;當-△N>△N2時，說明本次料流調(diào)節(jié)閥開度偏小，補正值為△γ，則下次布料時，料流調(diào)節(jié)閥開度為γ+△γ;當|△N|<△N2時，說明料流調(diào)節(jié)閥開度值適合，不需要進行補正。

3、質(zhì)量流速控制法

　　質(zhì)量流速控制法，是要找出爐料質(zhì)量流速和料流調(diào)節(jié)閥開度之間的函數(shù)關(guān)系。不同料種的原燃料有不同的布料曲線，原燃料分為礦石和焦炭，因此，要計算出礦石和焦炭的布料曲線。首先需要計算該批爐料的質(zhì)量流速。因為料批的質(zhì)量已知，布料時間可在下料期間測得，所以，爐料的質(zhì)量流速為Q=W/T。其中，Q為本次爐料的質(zhì)量流速，單位為kg/s;W為本次料批的質(zhì)量，單位為kg;T為本批料的布料時間，單位為S。

　　開爐裝料過程中，記錄各批入爐爐料的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括料批號、料種、料批質(zhì)量、料流調(diào)節(jié)閥開度、布料時間，質(zhì)量流速(可根據(jù)Q=W/T得出)，以便找出Q與γ的關(guān)系。從測量的焦炭數(shù)據(jù)中整理出一些有代表性的數(shù)據(jù)，如表1所示。

表1 焦炭下料過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)