無料鐘爐頂料流調節閥開度控制

2014-01-03 趙正明中冶京誠工程技術有限公司

　　介紹了無料鐘爐頂料流調節閥的開度計算方法在某鋼鐵廠高爐上的應用。通過對比三種控制方法，認為采用質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

　　高爐爐頂的布料控制是整個高爐控制的核心部分，通過調整爐料在爐喉的分布，實現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，最終實現低耗高產的目的。合理的布料體現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，并且不出現料層滑坡現象。如果料流調節閥開度過大，布料時間會縮短，造成料面不均勻;反之，料流調節閥開度過小，會降低高爐的上料能力，影響到鐵水的產量。因此，料流調節閥開度是否合適，對高爐起著至關重要的作用。本文介紹了某鋼鐵廠無料鐘爐頂料流調節閥開度的控制方式，該項目已于2011年末順利投產。

　　在高爐布料過程中，料流調節閥的開度對于高爐生產起著至關重要的作用。合理的料流調節閥開度可以在保證鐵水產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。料流調節閥開度控制有三種方法，一是根據矩陣查表得出料流調節閥恒定開度的方法;二是利用上一次料流調節閥開度誤差，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據對理論模型進行修正后，采用質量流速計算方法。目前該鋼鐵廠開度控制采用的是質量流速計算方法，實踐證明，該控制方法效果很好。

1、矩陣查表控制法

　　料流調節閥矩陣查表控制法是根據料種、料批質量、設定的布料圈數的不同而人為手動設定不同的料流調節閥的開度。根據高爐正常生產時的實際料批情況，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，系統會根據該批料的料種、料重和設定好的布料圈數在矩陣中自動查找對應的開度值，如圖1所示。圖1中，W代表料批質量，單位為kg;N代表布料圈數。質量(豎列)和圈數(橫行)十字交叉點處的數值，即為在布料時對應該批料的料流調節閥開度值。

圖1 料流調節閥開度表示意圖

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

2、自學習控制法

　　料流調節閥的自學習控制，是根據上一次料流調節閥開度產生的誤差情況，在本次布料前，對料流調節閥開度進行修正。具體如下：設N為設定的布料圈數;N1為實際的布料圈數;△N為設定的布料圈數和實際布料圈數的差值，即△N=N一N1;料流調節閥的開度為γ;Δγ為料流調節閥的誤差補正值;△N2為允許的布料圈數差。

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

3、質量流速控制法

　　質量流速控制法，是要找出爐料質量流速和料流調節閥開度之間的函數關系。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量流速。因為料批的質量已知，布料時間可在下料期間測得，所以，爐料的質量流速為Q=W/T。其中，Q為本次爐料的質量流速，單位為kg/s;W為本次料批的質量，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數據，包括料批號、料種、料批質量、料流調節閥開度、布料時間，質量流速(可根據Q=W/T得出)，以便找出Q與γ的關系。從測量的焦炭數據中整理出一些有代表性的數據，如表1所示。

表1 焦炭下料過程中的相關數據