現(xiàn)代高爐智能噴吹解決方案
—三石科技—FH智能均勻噴吹系統(tǒng)
馮桂全
（河北三石節(jié)能環(huán)保科技有限公司 唐山 063000）
摘要：河北三石公司研制的FH智能均勻噴吹技術(shù)是現(xiàn)代高爐冶煉工藝的又一次技術(shù)突破，為整個鋼鐵行業(yè)降本增效帶來可能，本文對FH智能系統(tǒng)的原理、特點及優(yōu)勢進(jìn)行整體闡述。
關(guān)鍵詞：FH智能系統(tǒng)；均勻；降本增效
河北三石節(jié)能環(huán)?？萍加邢薰镜囊患壹h(huán)保、節(jié)能的高科技企業(yè)，自成立以來本著科學(xué)技術(shù)就是第一生產(chǎn)力的宗旨，主要針對鋼鐵、焦炭、電力等企業(yè)進(jìn)行高科技智能項目的開發(fā)、推廣及應(yīng)用。本論文研究的是自主研發(fā)的，具有專利的FH智能均勻噴吹系統(tǒng)，通俗說就是高爐噴煤的專用智能自動化系統(tǒng)，專利號為2020SR0541317。
高爐噴煤技術(shù)始于1840年，法國科學(xué)家關(guān)于噴吹焦炭和無煙煤的設(shè)想。世界最早的工業(yè)應(yīng)用即是根據(jù)這一設(shè)想于1840～1845年間在法國博洛涅附近的馬恩省煉鐵廠實現(xiàn)的。在此項技術(shù)產(chǎn)生的一百多年間，發(fā)展卻相對緩慢，基本無進(jìn)展。70年代末，第二次石油危機(jī)的出現(xiàn)，加快了高爐噴煤技術(shù)的研究和發(fā)展。高爐噴煤的實質(zhì)，就是指從高爐風(fēng)口向爐內(nèi)直接噴吹磨細(xì)了的煤粉（無煙煤、煙煤或兩者的混合煤粉以及褐煤），以代替焦炭向高爐提供熱量和還原劑。采用此項技術(shù)的意義在于它以低價的煤替代了日趨貧乏且價格昂貴的冶金焦，降低了焦化，使高爐煉鐵的成本大幅下降。它是一種調(diào)劑爐況的手段，也改善爐缸工作狀態(tài)，是高爐穩(wěn)定順行的保證。所以如何能提高煤比，提高煤粉的利用率，從而達(dá)到較低焦比，降低噸鐵成本，提高高爐順行勢在必行。
目前，國內(nèi)普遍采用純?nèi)斯げ僮骰虬胱詣硬僮鬟M(jìn)行煤粉噴吹，這種方式噴吹速率波動大，煤量精準(zhǔn)控制難以做到，倒罐過程中斷煤時產(chǎn)生空噴、壓力波動現(xiàn)象，會造成熱風(fēng)壓力波動，影響爐溫穩(wěn)定、爐況順行。再有員工素質(zhì)、責(zé)任心等方面對噴煤量平穩(wěn)方面影響更大。
針對整個鋼鐵行業(yè)的現(xiàn)狀，我司組織自動化及鋼鐵方面的專家進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，經(jīng)過不懈努力，開發(fā)出一套更加完善、自動化水平更高的FH智能均勻噴吹系統(tǒng)。通過對原噴煤系統(tǒng)的升級改造，實現(xiàn)提高煤粉利用率，并達(dá)到系統(tǒng)自動、穩(wěn)定、均勻、連續(xù)噴吹，以及平穩(wěn)倒罐的目的。進(jìn)而起到高爐利于操作、穩(wěn)定爐況、節(jié)能降耗、保護(hù)設(shè)備的作用。且升級系統(tǒng)能夠長期、有效、穩(wěn)定的運行。
該系統(tǒng)有以下幾個特點：
系統(tǒng)一流：程序科學(xué)升級，采用FH專利系統(tǒng)。
智能一流：設(shè)定好生產(chǎn)參數(shù)，自動完成裝粉、充壓、噴吹、速率控制、倒罐、泄壓，形成閉環(huán)實現(xiàn)全自動生產(chǎn)。
穩(wěn)定一流：系統(tǒng)自動控制噴吹罐與備用罐閥門，實行聯(lián)動控制做到倒罐不斷煤，波動小。
均勻噴吹：根據(jù)高爐要求煤量通過系統(tǒng)控制自動調(diào)節(jié)，精準(zhǔn)微調(diào)，實現(xiàn)煤粉穩(wěn)定均勻進(jìn)入高爐
節(jié)約一流：精準(zhǔn)控制各種介質(zhì)流量煤粉流速，節(jié)約介質(zhì)實現(xiàn)濃相噴吹。
安全一流：系統(tǒng)自動化程度高，各類保護(hù)連鎖齊全，工藝操作水平達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先，國際同類水平，有利于現(xiàn)場操作人員的技能提升。
操作一流：系統(tǒng)備有應(yīng)急通道，如因部分設(shè)備出現(xiàn)故障時，智能報警。手自一體功能在噴吹畫面上可以直接手動操作處理故障。
改造速度一流：在不影響生產(chǎn)，通過提前做好前期準(zhǔn)備，在檢修時間就可以改造完成。
FH智能均勻噴吹系統(tǒng)的優(yōu)勢：
1、 計算機(jī)控制系統(tǒng)采用的西門子硬件，由自動化專家進(jìn)行專門的針對性編程。該軟件功能強(qiáng)大、靈活，硬件擴(kuò)展方便。采用科學(xué)數(shù)學(xué)模型，通過對噴煤量影響的參數(shù)的精準(zhǔn)計算，諸如能源介質(zhì)流量、罐內(nèi)壓力、煤粉重量、煤粉流速、噴槍壓力、高爐熱風(fēng)壓力等，從而實現(xiàn)噴煤系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、均勻性和穩(wěn)定性。
2、煤粉噴吹加入智能噴吹閥 ，智能噴吹閥的優(yōu)劣對于系統(tǒng)的均勻、穩(wěn)定、精準(zhǔn)、長壽起決定作用，選用美國Fisher為定位器的陶瓷閥門，它的優(yōu)點很明顯，主要有以下幾點：
A、可靠性
無連桿、非接觸式閥位反饋 — 高性能的無連桿閥位反饋系統(tǒng)消除了閥桿與數(shù)字式閥門控制器之間的直接接觸。這樣部件就不會發(fā)生磨損，因而能 夠最大程度地延長部件的循環(huán)使用壽命。
經(jīng)久耐用 — 已通過現(xiàn)場檢驗的儀表自帶的電子設(shè)備已經(jīng)完全密封，適用于各種振動、溫度和腐蝕性環(huán)境。適用于惡劣天氣的接線盒可將現(xiàn)場接線與儀表的其他區(qū)域隔離開來。
B、性能
精確控制與快速響應(yīng)—二級式定位器設(shè)計利于快速響應(yīng)較大的階躍更改和精確控制微小的設(shè)定點變更。
行程控制/壓力下降—閥位反饋對于數(shù)字式閥門控制器的運轉(zhuǎn)非常重要。數(shù)字式閥門控制器能夠在檢測出閥位問題后，自動轉(zhuǎn)換到 I/P 轉(zhuǎn)換器模式以保證閥門正常運轉(zhuǎn)。
C、應(yīng)用靈活
增強(qiáng)了安全性— 數(shù)字式閥門控制器是一個HART 通信設(shè)備，因此可從回路的任意位置訪問信息。這種靈活性可降低設(shè)備接觸危險環(huán)境的概率，并有利于其輕松地評估閥門是否難以抵達(dá)目標(biāo)位置。
調(diào)試速度更快—HART 通信便于用戶利用各種工具快速調(diào)試本地或遠(yuǎn)程閥門組件上的回路。
易于維護(hù)— 數(shù)字式閥門控制器采用模塊化設(shè)計。無需拆下現(xiàn)場接線和氣動管路，即可更換關(guān)鍵的工作組件。
D、使用經(jīng)濟(jì)
節(jié)省硬件成本—若將硬件安裝到集成式控制系統(tǒng)，則可節(jié)省大量硬件和安裝成本。由于可通過 HART通信協(xié)議使用此信息，因此無需安裝限位開關(guān)和閥位變送器之類的閥門附件。
延長運行時間— 數(shù)字式閥門控制器具有自診斷功能，在沒有關(guān)斷過程或沒有將閥門組件從管路中拉出的情況下，也能體現(xiàn)閥門性能并進(jìn)行健康評估。
E、閥體采用陶瓷V型閥體，具有高耐磨、動作精準(zhǔn)的優(yōu)點。
FH智能均勻噴吹控制系統(tǒng)精確控制的原理如下：
系統(tǒng)升級后:
1、能夠達(dá)到的升級后的高爐智能均勻噴煤控制系統(tǒng)能夠控制噴煤瞬時速率長期穩(wěn)定運行誤差＜3%，小時噴煤量實際值與設(shè)定值的長期穩(wěn)定運行誤差＜100Kg，并且能夠迅速自動補(bǔ)償實現(xiàn)噴煤量精確控制。
2、由于煤量控制精度提高，減少了煤量不穩(wěn)對高爐生產(chǎn)的不利影響，爐況更趨穩(wěn)定，產(chǎn)量提高，效益增加。
3、倒罐不停煤波動小連續(xù)穩(wěn)定噴吹。
4 、降低高爐綜合燃料比
完善的理論加上成功的實踐，必然會對鋼鐵企業(yè)的降本增效起推波助瀾的作用，優(yōu)質(zhì)的技術(shù)會走進(jìn)鋼鐵企業(yè)，為企業(yè)的成功添磚加瓦，為企業(yè)的輝煌助力！