高炉喷煤自动化系统
采用西门子S7-400PLC介绍了高炉喷煤自动化系统的的硬件配置，软件编程，以及调试。
标签：PLC自动控制；西门子PLC；高炉喷煤
一、高炉喷煤工艺及作用
现代高炉冶炼需用焦炭，它在高炉中的作用是提供冶炼过程需要的热量；还原铁矿石需要的还原剂；以及维持高炉料柱透气性的骨架。高炉喷煤是从高炉风口向炉内直接喷吹磨细了的无烟煤粉或烟煤粉或这两者的混合煤粉，以替代焦炭起提供热量和还原剂的作用。以价格低廉的煤粉部分替代冶金焦炭，不仅可以降低生产成本，且减少焦炭的需求量，可降低炼焦生产对环境的污染。其工艺流程图如下：
二、控制系统硬件配置
本套自动化系统采用一套，两台上位机完成对整个系统的监控及数据采集等。自动控制系统采用S7-400 系列PLC硬件组成基础自动化系统。采用Intouch10.0监控软件，编程软件采用STEP7V5.4，系统平台为Windows XP，组成计算机操作系统，实现人机通讯。
控制器与上位机之间采用环形工业以太网进行通讯。主机控制单元接受由I/O接口收集的信号进行开关量和模拟量的处理后，将信号经I/O接口实现对设备的控制，与监控站及上位机通讯。系统中所用PLC模块型号如下：电源模块6ES7 407-0KA02-0AA0；CPU 6ES7416-2XN05-0AB0；以太网通讯模块6GK7 443-1EX20-0XE0；总线接口模块6ES7 153-1AA03-0XB0；数字量输入模块6ES7 321-1BH02-0AA0；数字量输出模块6ES7 322-1BH01-0AA0；模拟量输入模块6ES7 331-7KF02-0AB0；模拟量输出模块6ES7 332-5HD01-0AB0。系统配置图如下：
三、控制系统组成
这里是以某厂已投用喷煤项目对控制系统做相关介绍。该系统根据工艺可分成以下几个分系统。
（一）制粉系统
制粉系统主要工艺流程如下：原煤从定量给煤机通过皮带进入原煤仓，经阀门进入给煤机皮带，通过皮带进入磨煤机，在磨煤机内经不断碾压成粉状。原煤在磨制的同时，被吸入磨机的干燥气体干燥。通过分离器进行粒度分级，合格的通过分离器，不合格的粗粉返回磨机重磨，合格的煤粉被主排风机吸入布袋收
高炉喷煤基本知识 一、喷吹煤粉对高炉的影响： 1、炉缸煤气量增加，鼓风动能增加，燃烧带扩大。煤粉含碳氢化合 物高，在风口前气化后产生大量H2，使炉缸煤气量增加，煤气中的H/C比值越高，增加的幅度越大，无疑也将增大燃烧带； H2的粘度和密度均小，穿透能力大于CO，部分煤粉在风管和风口内就开始脱气分解和燃烧，所形成的高温混合气流其流速和动能远大于全焦冶炼时的风速和动能，故喷吹煤粉后，风口面积应适当扩大，以保持适宜的煤气流分布。 2、理论燃烧温度下降，而炉缸中心温度均匀并略有上升。理论燃烧 温度下降的原因：①喷入煤粉量冷态进入燃烧带；②煤粉中碳氢化合物在高温作用下先分解再燃烧，分解反应吸收热量；③燃烧生成的煤气量增加。 炉缸中心温度上升的原因：①煤气及动能增加炉缸径向温度梯度缩小；②上部还原得到改善，热支出减少；③高炉热交换改善。 3、料柱阻损增加，压差升高。①喷吹后煤气量增加流速加快；②料 柱中的矿/焦比值越大。 4、间接还原发展。①煤气中还原成份（CO+H2）浓度增加；②H2 的数量和浓度显著提高，炉内温度场变化。 二、喷吹燃料“热补偿” 喷吹燃料以常温态进入高炉要消耗部分热量需进行热补偿，经验
表明：喷煤量增加，50kg/t ·Fe 需补偿风温均80℃。 三、 热滞后： 煤粉在炉缸分解吸热增加，初期使炉缸温度降低直到新增加喷吹量带来的煤气量和还原气体浓度（尤其是H 2量）的改变而改善了矿石的加热和还原下到炉缸后，开始提高炉缸温度比过程所经历的时间为“热滞后”时间，即炉料从H 2代替C 参加还原的区域（炉身温度1100～1200℃处）下降到炉缸所经过的时间，一般滞后时间在2—4h 。 估算热滞后时间 ·V 13 V 2—每批料的体积m 3 N —下料批数 批/h 四、 煤粉喷入高炉后的去向： 风口前燃烧 煤粉 未燃煤粉 随煤气逸出炉外 五、 置换比煤粉的置换比常为0.7—0.9，一般取0.8。 六、 喷煤高炉操作 1、 应固定风温调剂煤量，用调节喷吹量来保持料速的基本稳定。 2、 喷煤纠正炉温波动的效能，随喷煤量的增加而减弱。
煤矿用自动装车配煤控制系统简介 由于煤矿矿井煤质构造比较复杂，影响煤质的因素较多，造成矿井煤质不稳定，波动性较大，难以符合不同用户的不同需要。把不同质量的煤相互掺合，从而得到所需要的目标煤质，称为配煤。 对于采用两种煤质的配煤，就是将矸石以一定的比例混入原煤中，使混合后的煤的热值符合用户的要求。 本系统适合两种煤质的配煤，是利用灰分测试仪在线测试混合后煤的灰分，然后动态调节矸石的流量，使混合后的煤符合用户的要求。对多种煤质的配煤，需重新设计，但原理一样。 一、基本原理 在煤的掺合过程中，煤的质和量有以下数学模型 A1*Q1+A2*Q2=A3*Q3 -------------① 式中各变量的定义： A1-----原煤的产品灰分 Q1-----原煤的产品流量 A2-----矸石的产品灰分 Q2-----矸石的产品流量 第 1 页共7 页
A3-----配完以后的目标灰分 Q3-----配完以后的目标流量，Q3=Q1+Q2 由①式可得出：A3=( A1*Q1+A2*Q2)/（Q1+Q2） 由于灰分是表示煤中所含杂质的比例，故必须存在A2≥A3≥A1的条件，配煤才有实际意义，只要满足此条件，无论A1、Q1、A2具体的值是多少，都可以通过增加和减少Q2来达到希望的A3，见图1-1。 图1-1 第 2 页共7 页
第 3 页 共 7 页 当A3被指定后，通过指定值和检测值的比较，适时调节矸石流入量，从而达到A3在一个允许的小误差范围内波动，实现配煤自动化。 由此我们可以设计出如图1-2所示的基本系统： 图1-2
二、系统框图 第 4 页共7 页
高炉喷煤控制系统 技术方案 辽宁中新自动控制有限公司 2003-2-17
目录 一、概述 二、高炉喷煤工艺流程及主要部分自动化控制说明 三、自动化系统硬件组成 四、控制策略 五、控制系统的监控与操作
一、概述 近年来，我国的高炉喷煤取得了巨大的成绩，已经形成了具有特色的、成熟配套的喷煤技术和工艺流程。在高炉炼铁过程中采用富氧大喷煤可以节省大量焦炭，能够较大幅度地降低炼铁成本。例如采用先进的配煤技术，能够把不同性能的煤种进行混合，以提高其燃烧率；采用中速磨进行煤粉制备，大幅度降低电耗和噪音污染；采用热风炉烟气做载气和干燥气，既节约了能耗又起到了防爆作用；采用布袋一次收粉，取消了一级、二级旋风收粉装置；采用一级风机，实现全负压操作；采用直接喷吹工艺，喷吹系统和制粉系统设在同一厂房内；喷吹罐可采用串联或并联方式，采用流化罐上出料及浓相输送技术，可以使出煤均匀，防止脉动和减少对输煤管道的磨损；采用总管加分配器工艺将煤粉送至高炉的各个风口；采用电容流量计进行总管及支管煤粉计量，配合其它设备可以形成闭环煤量自动控制；采用氧煤枪进行局部富氧以提高煤粉燃烧率；采用供氧及安全控制系统以防止氧气泄露。因此，如何在保证控制安全可靠的前提下，实现低成本自动化，是喷煤自动控制设计者主要考虑的问题。 二、高炉喷煤工艺流程及主要部分自动化控制说明 从工艺角度来讲，整个系统可分为制粉和喷吹两个子系统，制粉工艺系统又分为原料控制系统、干燥系统、磨煤系统，喷吹工艺系统又分为布袋除尘、喷吹系统、动力系统。如下面高炉喷煤主工艺图。其工艺流程见图
高炉喷煤工艺主流程图 1：排烟风机入口调节阀，2：布袋除尘事故充氮阀，3：布袋反吹阀,4：中速磨事故充氮阀，5：煤粉仓事故充氮阀，6：均压阀，7：煤粉仓流化阀，8、9：喷吹罐放散阀，10、11：蝶阀，12、13：球阀，14、15：充压阀，16、25：补压阀，17、18：喷吹罐流化阀，19、22：补气调节阀，20、23：出煤阀，24、快切阀，26：氮气空气切换阀，27：安全用氮减压阀，28：氮气总管调节阀电气控制主要设备： a、制粉系统： 圆盘给料机、胶带机、检铁器、犁式卸料器、定量给料机、热风炉废气引风机，助燃风机，中速磨（密封电机、液压电机、慢传电机、加热器、润滑泵）、排煤风机。 各种阀：热风炉废气放散阀，冷风阀、干燥剂放散阀，中速磨事故充氮阀，快切阀，输煤阀等。 b、喷吹系统： 主排烟风机、布袋叶轮给煤机 各种阀：排烟风机入口调节阀，布袋除尘事故充氮阀，布袋反吹阀,煤粉仓脉冲阀、停风阀、煤粉仓事故充氮阀，煤粉仓流化阀，均压阀，喷吹罐放散阀，蝶阀，球阀，充压阀，补压阀，喷吹罐流化阀，补气调节阀，出煤阀，快切阀，氮气空气切换阀，安全用氮减压阀，
1前言 高炉富氧喷煤可以以煤代焦，调节炉况，起到降低能耗、提高产量的作用，越来越受到炼铁界的青睐。喷煤自动控制水平的高低，直接影响到喷煤工艺过程的安全和高炉炉况的稳定。酒钢二炼铁4座450m’高炉工艺设备由包头钢铁设计研究院设计，酒钢自动化公司进行了自控系统的方案设计和控制功能的编制，实现了喷煤系统的自动控制。 2工艺简介 酒钢二炼铁4座450m’高炉共有4个喷吹系列，每座高炉1个，采用两个并列喷吹罐、1台中速磨、1座烟气炉、两路热风炉废气。 烟气炉是煤粉制备的主要辅助设施之一，其作用是向制粉系统的磨煤机提供符合要求的煤粉干燥介质。将热风炉产生的废气引至烟气炉，经烟气炉加热调温制成合格热烟气，干燥煤粉。烟气炉主要由烟气炉本体、煤气燃烧系统、引热风炉废气系统、混冷风系统组成，烟气炉采用焦炉煤气点火。 制粉系统包括：给煤机、磨煤机、布袋收尘器、煤粉风机。原煤由供配煤系统送入原煤仓，再由电子给煤机给人中速磨煤机，煤在磨煤机中同时进行干燥和研磨，合格的煤粉经布袋收尘器收粉，然后落入煤粉仓中，以满足喷吹用煤量，通过布袋除尘器过滤后已达到国家排放标准的气体排人大气。4座高炉的喷吹站与制粉间合建在一起，每座高炉的喷吹系统采用两个并列喷吹罐，单管路加炉前分配器的喷吹方式，共设有8个喷吹系列。每座高炉的两个并列罐交替喷吹，采
用补气调节器，通过调节补气量的大小改变调节器内煤粉的输送状态，达到调节喷吹量的目的。煤粉经管道、炉前分配器，通过喷枪喷入高炉。 3系统配置及功能 引入远程I/O和PROFIBUS—DP现场总线，操作站采用研祥工控机，操作系统采用Windows2000，人机界面采用Wonderware公司的IntouchHMI、以太网的方式进行通讯。实现200万喷煤整个系统运行参数的数据采集和过程控制。喷煤计算机控制系统主要由5个控制站组成，包括制粉与烟气炉、3#高炉喷吹系统、4#高炉喷吹系统、5#高炉喷吹系统、6#高炉喷吹系统。整个系统共设5台操作员站，集中在主控制室内实现集中监视操作。此外有布袋除尘SEIMENS系统1套、分析仪SEIMENS系统2套、磨煤机油SEIMENS系统1套、给煤机欧姆龙系统一套，主系统与分析仪SEIMENS系统采用PRO~BUS—DP通讯，与磨煤机油SEIMENS系统、给煤机欧姆龙系统采用硬接线联系。 数据采集。通过PLC系统的输入输出模板，采集现场的模拟量输入、数字量输入以及脉冲量输入等信息，实现对现场生产工序温度、流量、压力、物位以及设备运行状态的监视，为联锁控制提供详实的现场实时数据。其中温度57点，压力100点，重量9点，物位8点，调节回路28个。联锁控制。包括磨煤机起停连锁、油泵连锁、喷吹过程控制连锁，CO、O超标安全连锁，布袋温度超标安全连锁、切断阀动作超时连锁等。 人机交互。通过系统设置的5台操作员站，操作人员根据现场生
摘要 本论文主要是以锅炉的自动输煤系统为研究对象，自动输煤系统的出现不仅仅解决了在锅炉输煤过程中只能使用人力的现状，也解决了工作强度大、工作时间长的问题。论文首先简述了锅炉概况，对自动输煤系统的工艺流程进行分析设计，然后对输入输出点进行分配,设计了主电路，对PLC进行分析选择，最后画出梯形图。通过对原有锅炉输煤系统控制方面存在的问题进行分析，采用PLC 控制系统选用日本三菱F1-30MR型PLC，通过硬件选取，软件调试，实现整体控制系统结构合理，运转良好的目的。个机械之间均涉及安全连锁保护控制共嫩：系统的输煤电机启停有严格控制顺序，彼此间有相应的联锁互动关系，当启停某台输煤系统设备时。从该设备下面流程的最终输煤设备开始向上逐级启用，最后才能使该台设备启动；当停止某台输煤设备或某台设备故障时，从该设备上面流程的源头给煤设备开始向下逐级停机，左后才能使该台设备停止。这样就保证了上煤传输的正常运行在线控制煤流量，避免了皮带上煤的堆积，也保护了皮带。PLC控制系统硬件设计布局合理，工作可靠，操作，维护方便，工作良好。用PLC 输煤程控系统。用PLC来对锅炉输煤系统进行控制。锅炉输煤系统，是指从卸煤开始，一直到将合格的煤块送到煤仓的整个工艺过程，它包括以下几个主要环节：卸煤生产线、煤场、输煤系统、破碎与筛分、配煤系统以及一些辅助生产环节。本设计中主要研究的是其中的输煤系统部分，即煤块从给煤机传输到原煤仓的过程。采用了顺序控制的方法。不但实现了设备运行的自动化管理和监控。提高了系统的可靠性和安全性，而且改善了工作环境，提高了企业经济效益和工作效率。因此PLC电气控制系统具有一定的工程引用和推广价值。 关键词：PLC；自动输煤系统；煤料自动控制
1 概述 上世纪60年代初，我国高炉喷煤试验获得成功后，高炉喷煤技术在我国逐渐推广应用。进入90年代，特别是经过“八五”“氧煤强化炼铁”项目攻关后，我国高炉喷煤技术发展跃上了一个新的台阶，已经赶上了世界先进水平，吨铁喷煤量和覆盖率大幅度增加。2002年全国54家重点（原重点和地方骨干）联合钢铁企业吨铁喷煤量已达到125kg/t，企业喷煤覆盖率达到85%以上。高炉喷吹煤粉及提高喷煤量已经成为现代高炉炼铁技术的发展方向，同时也是降低生产成本最直接和最有效的手段之一。当前我国炼铁生产规模正在迅速扩大,生产效率也在不断提高，对焦炭的需求量日益增加，导致冶金焦价格高，资源紧缺，高炉大量喷煤是解决这一矛盾的最佳措施。 贵公司现有两座高炉450立方米的高炉。年产生铁约126万吨。如两座高炉采用全焦冶炼，每年需要焦炭约70万吨。高炉生产成本较高，采用高炉喷煤技术，不但在很大程度上可以缓解焦炭的供需矛盾，减轻焦炭质量波动对高炉操作的影响，而且也会进一步降低炼铁生产成本，同时也为高炉操作增加了下部调节手段，有利于改善高炉生产的技术经济指标。 鉴于上述情况，以及着眼于贵公司长期的发展战略目标，拟建设高炉喷煤工程，工程建设指标为喷煤工艺及设备能力正常XX kg／t，最大达到XXX kg／t喷煤比能力，喷吹煤种为无烟煤浓相输送设计。置换比按X计算，可以代替约X万吨焦炭。
2．喷煤设计工艺要求 2.1 喷煤量 根据贵公司对喷煤工程的要求，和参照国内外喷煤技术的发展…。 2.2 设计条件 喷吹用煤…。 2.3工艺流程 设计采用…方案，以节省投资和占地面积。…本喷煤工程包括…高炉。目前高炉喷煤系统有关的工艺参数如表1所示。 表1 喷吹系统有关的基本参数 2.4 喷吹站 喷吹站采用并罐浓相喷吹工艺。 喷吹站的操作全部自动联锁，整个系统各设备既可自动也可手动。 2.5 原煤理化指标
128M3高炉喷煤系统 方 案
高炉集中建一座制粉喷吹车间，高炉喷煤系统设1个制粉和1个喷吹系列，按无烟煤设计。喷煤能力(一座高炉)：按日产铁400tFe/d、煤比150 kg/t设计；需喷煤量2.5t/h。制粉系统设一个系列，一台3-5t/h 中速磨煤机；喷吹系统设1个系列供1座高炉喷吹；原煤由新建受料槽由皮带输送到原煤仓。 一、高炉有关参数及设计喷煤量 表1-1 高炉有关参数及设计喷煤量 高炉容积，m3128 m3 平均日产铁量，t/d 400 热风温度，℃1100~1200 平均喷煤量，kg/tFe 150公斤/吨 最大喷煤量，kg/tFe 150公斤/吨 二、喷吹用煤 1）煤种及性能 经配煤后原煤性能设计为： A r12% S g0.65% HGI=50 W y10% V r=22%
2）煤粉质量 粒度：-200目60-80%；水分： 1.5%。 三、系统设备 a电子皮带称给煤机：1台，给煤能力3~5t/h b 磨煤机 选用一台中速磨煤机。根据设计煤种及设计能力（3-5t/h.台） c 袋式收尘器 本设计采用一台一级高浓度低压脉冲长袋除尘器作为制粉系统收粉设备。 d 主排风机：1台 e 喷吹罐数量：共2个。 f 静态分配器每座高炉一台。 G 空气压缩机 1台 四、设计特点及新技术的采用 本设计采用国经生产实践检验、先进、成熟的喷煤技术，归纳起来如下特点：
1) 喷吹与制粉建筑在同一厂房，通过喷吹主管及设在高炉附近的分配器直接喷吹。 2)浓相输送。喷吹系统的主要生产成本是系统的压缩空气消耗。煤粉的稀相输送，其输送速度约20m/s，固气比为10kg(粉)/kg（气）左右，系统耗气量高，而且设备和管道磨损严重。本系统采用煤粉浓相输送技术，系统固气比达30kg(粉)/kg（气）以上，系统操作成本和设备维护费用较低。 3) 直接喷吹。目前国存在着间接和直接喷吹两种方式。间接喷 吹是在制粉系统的煤粉仓下设仓式泵，用该泵将煤粉输送至喷吹 站，经收粉系统进入喷吹系统的上罐。直接喷吹是制粉与喷吹两个系统直接连接。其优点是环节少、设备少、布置紧凑、省投资。特殊情况下，需采用间接喷吹，本公司也可承担。 4)总管加分配器输煤形式。系统简单，阀门少便于操作维护，投资少；输送距离长，最长接近1000m；便于实现煤粉总量自动调节。 5) 采用一级收粉工艺，系统阻损小，耗能少。 6) 采用喷吹准确称量新技术，喷吹量由人工设定后，喷吹控制系统可进行调节。 7)喷吹采用流化下出料总管加分配器浓相输送工艺。 8)此项技术简洁而实用，易于操作，喷吹系统操作界面友好，一般操作人员经过两天培训即可上岗操作。
高炉喷煤自动控制系统 姚瑞英 喷煤控制系统由烟气炉、原煤储运、制粉、喷吹四部分组成，主要实现了生产工艺设备的自动/手动控制及保护、工艺数据的自动采集和处理、PID回路的自动调节、工艺画面动态显示、历史和实时趋势显示纪录、紧急停喷报警等功能。 系统介绍 1 硬件配置 系统采用Modicon TSX Quantum系列可编程控制器，烟气炉有一套单独的PLC系统，原煤储运、制粉、喷吹公用一套PLC系统，并采用远程I/O网络结构，原煤储运为主站，通过同轴电缆连接制粉、喷吹两个远程站。两套PLC均通过以太网进行通讯。 2 软件配置 运用Concept2.5软件对PLC系统组态编程，画面监控软件选用IFIX软件。 3 网络结构 喷煤PLC系统包括烟气炉PLC系统和高炉喷煤PLC系统，如图1所示。每个控制系统通过以太网进行数据传输和现场设备的控制。共设两个控制室，5台上位机，其中烟气炉、制粉、喷吹以及主引风机高压变频监控站在一个控制室，原煤储运单独在一个控制室，各上位机之间通过交换机互联，其中由于原煤储运控制室距另外的控制室较远，为确保数据传输的准确性，两台交换机通过光纤介质互联，其他上位机及PLC之间通过双绞线互联。高压变频监控站通过MB+网控制变频器的频率。
图1 喷煤系统网络拓扑该网络结构有两种方式可以为将来与高炉联网做准备，一是交换机预留光纤口，通过光纤与高炉进行数据通讯；二是通过CPU的MB+口进行数据通讯，实现数据的透明化。 工艺控制 1 原煤储运系统 该系统包括8条皮带机、1#～4#圆盘给料机，1#、2#电磁分离器、犁式卸料器，主要负责向1#、2#原煤仓上煤。根据现场设备情况，可以选择4个圆盘给料机中任何一个或两个圆盘给料机同时给1#或2#煤仓供料，这样共有12个料流可以选择，被选中的皮带则根据料流的方向逆启顺停。 操作人员根据原煤仓需煤量的大小选择相应的料流。当某一料流运转时，从画面将程序打在“联动”位，若该料流的任一设备出现故障，则系统联停，设备停止顺序与启动顺序相反。 2 烟气炉系统 该系统为制粉系统提供干燥原煤和输送煤粉的干燥气。干燥气是热风炉废气与烟气炉烟气的混合气体，主要采用热风炉废气，不足热量由烟气炉烟气补充。为了保证磨煤系统所需的一定温度及流量的一次混合干燥气，必须实现干燥气流量和温度的动态调节，使出口温度处于规定值内，并通过磨煤机出口温度变化情况进一步控制和调节磨煤机入口的热风炉废气调节阀的开度。当高炉煤气压力高于高定值或低于低定值时，系统自动关闭高炉煤气切断阀。冷空气调节系统由操作人员根据中速磨所需热风的温度的高低，通过计算机手动调节阀门开度来混兑冷空气。 3 制粉系统 制粉系统主要包括给煤机、磨煤机、稀油站、布袋收尘器、主引风机和螺旋输送机等。其中给煤机可以从上位机控制，也可由设备带来的PC控制。 （1）入磨一次风量调节：可分为自动/手动两种方式，自动方式时，预先设定原煤水分、入口干燥气温度、给煤机给煤量等可变量的值，计算机进行计算后得出循环废气和烟气需要量，并调节废气和烟气调节阀开度，达到调节入磨风量的目的。手动方式时，由操作人员根据实际观察的结果，手动调节相应阀的开度。 （2）开车顺序：开主引风机→开布袋收尘器→开密封风机→开磨煤机（操作回路动作）→开给煤机。停车顺序与开车顺序相反。
高炉喷煤自动化系统 采用西门子S7-400PLC介绍了高炉喷煤自动化系统的的硬件配置，软件编程，以及调试。 标签：PLC自动控制；西门子PLC；高炉喷煤 一、高炉喷煤工艺及作用 现代高炉冶炼需用焦炭，它在高炉中的作用是提供冶炼过程需要的热量；还原铁矿石需要的还原剂；以及维持高炉料柱透气性的骨架。高炉喷煤是从高炉风口向炉内直接喷吹磨细了的无烟煤粉或烟煤粉或这两者的混合煤粉，以替代焦炭起提供热量和还原剂的作用。以价格低廉的煤粉部分替代冶金焦炭，不仅可以降低生产成本，且减少焦炭的需求量，可降低炼焦生产对环境的污染。其工艺流程图如下： 二、控制系统硬件配置 本套自动化系统采用一套，两台上位机完成对整个系统的监控及数据采集等。自动控制系统采用S7-400 系列PLC硬件组成基础自动化系统。采用Intouch10.0监控软件，编程软件采用STEP7V5.4，系统平台为Windows XP，组成计算机操作系统，实现人机通讯。 控制器与上位机之间采用环形工业以太网进行通讯。主机控制单元接受由I/O接口收集的信号进行开关量和模拟量的处理后，将信号经I/O接口实现对设备的控制，与监控站及上位机通讯。系统中所用PLC模块型号如下：电源模块6ES7 407-0KA02-0AA0；CPU 6ES7416-2XN05-0AB0；以太网通讯模块6GK7 443-1EX20-0XE0；总线接口模块6ES7 153-1AA03-0XB0；数字量输入模块6ES7 321-1BH02-0AA0；数字量输出模块6ES7 322-1BH01-0AA0；模拟量输入模块6ES7 331-7KF02-0AB0；模拟量输出模块6ES7 332-5HD01-0AB0。系统配置图如下： 三、控制系统组成 这里是以某厂已投用喷煤项目对控制系统做相关介绍。该系统根据工艺可分成以下几个分系统。 （一）制粉系统 制粉系统主要工艺流程如下：原煤从定量给煤机通过皮带进入原煤仓，经阀门进入给煤机皮带，通过皮带进入磨煤机，在磨煤机内经不断碾压成粉状。原煤在磨制的同时，被吸入磨机的干燥气体干燥。通过分离器进行粒度分级，合格的通过分离器，不合格的粗粉返回磨机重磨，合格的煤粉被主排风机吸入布袋收
1、高炉喷煤定义： 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、或无烟煤烟煤的混合煤粉以及烟煤粉），以代替焦炭向高炉提供热量和还原剂。 2、高炉喷煤的意义 （1）用粉代替焦炭提供热量和还原剂，降低焦比、降低生铁成本- 解决焦炭短缺问题； -降低生产成本； -综合能耗降低； （2）有利于采用高风温和富氧鼓风技术 -解决高风温产生的问题； -解决富氧鼓风产生的问题； （3）有利于调节炉况，改善高炉冶炼过程 -增加调节手段，调节炉温较快； -改善高炉内的还原过程 (4) 解决焦炭短缺问题 -焦煤资源短缺 -环境保护限制 炼焦生产环境负荷大，污染严重； 焦炉寿命25~30年，欧美焦炉多在70年代投产，已到寿命； 环境意识增强，限制新焦炉投产； (5)降低生产成本 -焦煤昂贵，焦炭价高，来源少； -煤资源丰富，来源广，价格低； -改善还原可以降低焦比。 （6）调节炉况 常用调节炉况的手段 风温：通常不使用 风量：通常不使用 焦炭负荷：滞后 鼓风湿分：灵敏，但不利于降低能耗 喷煤调节炉况：较快。 （7）改善还原 煤气含H2量增加，有利于降低直接还原，有利于降低焦比。 增加炉缸煤气量，改善还原。 3、喷煤技术的进步主要体现在以下几方面： （1）喷煤设备大型化和装备水平的提高。 （2）高炉富氧喷煤。 （3）喷吹烟煤或烟煤与无烟煤混合喷吹。 （4）浓相输送。 4、浓相输送浓相输送 高炉喷煤采用气力输送，按单位气体载运煤粉量的多少，可分为稀相输送和浓相输送。一般稀相输送的速度在20m/s以上，煤粉浓度在5-30kg/m3范围内。而浓相输送的速度则小于10m/s，煤粉浓度大于40kg/m3. 浓相输送的优点：喷吹浓度高，消耗介质量少，煤粉在管道内的流速低，对
目录 1 引言 (1) 2火电厂配煤顺序控制系统工作过程分析 (2) 2.1犁煤器工作原理 (2) 2.2犁煤器工作过程 (2) 3 程序设计及组态画面制作 (3) 3.1PLC程序设计梯形图 (3) 3.2画面动态过程 (14) 3.3点组态画面 (16) 4 硬件接线图 (18) 5实训总结 (19) 6 参考文献 (20)
1 引言 本次课程设计围绕PLC在火电厂配煤顺序控制系统的应用，在实际的火电厂中主要有三种配煤方式，分别是按顺序配煤、按原煤斗剩余量配煤、按一定时间配煤，本课程设计主要采用顺序控制配煤方案。火电厂配煤控制系统主要是为了提高煤仓配煤可靠性的任务。火电厂顺序配煤是完成对皮带输送的煤，按照一定的顺序用犁煤器分配到原煤斗中。该系统主要由犁煤器、输煤皮带和煤斗组成。皮带主要将原煤进行传输，犁煤器将皮带上的煤进行分配，原煤斗则对煤进行存储。 本次课程设计中主要采用PLC和组态软件编程与监控，PLC型号为德国西门子S7-200XP，它有14个数字量输入、十个数字量输出。PLC是一种数字运算控制操作的电子系统，为专业环境而设计。它采用了可编程程序的存储器，用来在其内部存储运算、顺序控制、定时、计数和算数运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各类型机械的生产过程。组态软件版本为紫金桥组态软件。PLC主要实现配煤的自动与手动程序的编写与运行，紫金桥软件则通过组态对配煤的控制过程进行形象的表现与画面监视。 1
课程设计 2火电厂配煤顺序控制系统工作过程分析 2.1犁煤器工作原理 犁煤器工作时，首先启动电动推杆，当电动推杆推出时，其下端伸长。在推杆伸长过程中，拨叉带动移动支架向后移动，移动支架底部斜面沿前后滚轮向上滑动，使支架抬起；两端的可折托由槽型变为平形，皮带工作面成水平状态，便于缷煤。同时，在缷煤刮板中立和电动推杆的推力作用下，缷煤刮板处于落下位置，与皮带面垂直接触并紧贴皮带表面。当皮带载煤到犁煤器前时，来煤沿缷煤刮板向两侧缷入刮板两侧缷入煤斗中。犁煤器工作完毕后，推杆返回。返回过程中，拔叉又使移动支架向前端移动，支架底部斜面凹槽落入前后轮上，使支架下落，随之下降。于是，可托板由平形变为槽型，皮带呈槽型状态。载煤皮带顺利通过犁煤器，正常运行状态。电动液压推杆装有过载保护装置及限位装置。当伸出或缩回受阻，推（拉）力超过额定值时，可自动切断电动液压推杆电源，以保证犁煤器处于正常缷煤状态或不缷煤状态。 2.2犁煤器工作过程 1）当手/自动开关处于手动状态时，按下一号犁煤器启动开关时，电机正转犁煤器落下与皮带面垂直接触并紧贴皮带表面，下限位开关断开，电机停止转动，此时开始卸煤工作；当按下一号犁煤器的拾犁按钮犁煤器抬起，电机反转，当到达上限位开关时，停止工作。以此类推，2号，3号，4号犁煤器也是这样工作的。 2）当手/自动开关处于自动状态时，系统根据设计程序自动运行。当按下自动启动按钮时，第一个犁煤器先落下，当原煤斗中的煤从10%到达90%时，第一个犁煤器拾起。此时第二个犁煤器落下，当原煤斗中的煤从10%到达90%时，第二个犁煤器拾起。以此类推，3号，4号犁煤器也是这样工作，当第四个犁煤器拾起后工作结束。 3）当自动运行时，犁煤器可以实现手/自动的无扰切换。 4）配煤系统无论工作在手动还是自动的状态下，均能通过急停按钮，对系统进行紧急停止。 2
炼铁一厂喷煤系统工艺流程图及概述 山西中阳钢铁有限公司一体系升级改造项目高炉工程制粉喷吹系统,制粉、收粉系统全部利旧；干燥系统除热风炉废气管道需改造外，其他设施利旧；对喷吹系统进行局部改造。 制粉喷吹系统主要工艺现状：制粉喷吹站厂房为混凝土结构，全封闭。煤粉制备系统采用单系列全负压制粉工艺，喷吹系统采用1个煤粉仓、下部六罐并列（每三罐分别对应405m3高炉）。整个系统即1套干燥气发生炉系统、1套磨煤机制粉系统、1套煤粉收集系统、2套喷吹系统（一个煤粉仓，下部六罐并列）。 新建1780m3高炉投产后，2座405m3高炉拟全部拆除，现有制粉喷吹站只为新1780m3高炉供给煤粉。新建1780m3高炉主管及分配器设置方案为：2根喷吹主管（一个主管对应一个分配器）及2个炉前分配器（1#分配器对应奇数风口，2#分配器对应偶数风口）的直接喷吹工艺。 喷吹系统与原系统的交接界面为：喷吹罐输煤阀后的喷吹主管起点。喷吹煤粉主管及分配器平台为本工程设计范围。 1、工艺条件及要求 1）原煤条件 单一煤种和混合煤均可喷吹，通常使用三种煤组成混合煤，安全措施上按强爆炸性烟煤设计。原煤的理化指标见表2.10－1。 表1 原煤的理化指标表
成分工业分析( % ) 粒度 mm 哈氏可磨系数 HGI V daf A ad M t S t.ad 设计要求≤25 ≤12 ≤14 ≤0.8 ≤50 ≥50 2）煤粉条件 煤粉质量要求见表2.10－2。 表2 煤粉质量要求表 项目数值备注 煤粉粒度：－200目70～80% ＜1mm 100% 煤粉水份≤1.3% 3）制粉喷吹能力 按高炉正常日产铁水量4005吨，正常喷吹能力为160kg/t铁计，高炉正常喷吹所需煤粉量为26.7t/h；按高炉正常日产铁水量4005吨，喷吹能力为200kg/t 铁计，高炉最大喷吹所需煤粉量为33.4t/h。 2、主要工艺参数 制粉喷吹系统主要工艺参数见表2.10－3。
高炉喷煤量精确控制 1、前言 随着钢铁工业的发展，焦炭需求量也随之增加。我国煤炭资源虽然丰富，但炼焦煤资源有限，仅占煤炭资源的27%左右；而其中强粘结性焦煤仅占炼焦煤的19%，粘结性肥煤仅占13%左右，而且炼焦煤资源分布也极不均匀，因此，高炉炼铁节焦和喷煤就是钢铁工业持续发展的重要课题之一。 高煤比冶炼技术既是世界性的热点技术同时也是高难度的系列集成技术。尽管世界上部分高炉的喷煤比曾经达到过200Kg/吨铁以上，但是，由于高炉原燃料条件的不一、风温、富氧等条件等的差异、资源条件的不同，以及许多技术壁垒，致使高炉喷煤仍然没有达到理想水平。 2.问题的提出 提高煤比是降低焦比、降低炼铁生产成本的重要措施，而实现喷煤量的精确控制、减少煤粉脉动瞬时波动，是影响高炉提高喷煤比的重要因素。 济钢1＃1750m3高炉于2003年9月份投产，投产后，喷煤量一直不高，前期主要受设备故障多，加上炉况不正常影响，充分暴露出喷煤量控制及喷吹系统设计上没有考虑喷吹量自动精确控制的问题，主要表现在：（1）计量误差大（500Kg左右），计量信号因为罐压波动造成失真。 （2）高炉操作室内不能显示喷煤量瞬时值，操作工只能依据罐压靠人工计算求出瞬时煤量，再通过手动调节，如此落后的调节，非常不利于喷煤量的提高以及高喷煤量下炉况的稳定。 （3）由于影响煤量的参数较多，诸如罐压、阀门开度、补气量大小，冲压及卸压过程的波动等等，实际生产中这些参数并非不变的，单靠人工调节，往往顾此失彼，很难及时到位。 为保证高炉的高效、顺行，喷煤系统需要提供精确、均匀的喷煤量，而喷煤量受氮气压力、补气流量、煤粉质量等诸多因素的影响而变化，为了保证喷煤量精确均匀，操作工需不断调节罐内压和补气流量阀，这有一定的操作难度和工作强度，而且也无法保证长期性、连续性。 3、研究的思路及技术开发主要内容 喷煤控制系统的软件平台采用施耐德的MP7工控软件，MP7具有开放性好，但复杂的特点，以MP7软件为平台，把研究总结出的数学模型输入其中，既达到精确控制目的，而又不影响其原有的控制软件的使用及性能。 3.1 将模糊数学、神经自适应有效结合 模糊逻辑是一种处理不确定性、非线性问题的有力工具。它比较适合于表达那些模糊或定性的知识，其推理方式比较类似于人的思维方式，这都是模糊逻辑的优点。但它缺乏有效的自学习和自适应能力。 神经网络具有并行计算、分布式信息存储、容错能力强以及具备自适应学习能力等一系列优点。但一般来说，神经网络不适于表达基于规则的知
……………………………………………………………精品资料推荐………………………………………………… 摘要 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中的控制，停喷控制，中间罐和喷吹罐的压力控制，煤粉仓、中间罐及喷吹罐温度、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。 关键词：PLC；高炉喷煤；传感器
Abstract The graduation project focused on the automatic control of blast furnace coal injection system, does not include coal grinding process control. Cntrol the process of automation and control, includingo coal powder storage warehouse, the middle tank,the injection tank, injection Explorer,front-end from the blast furnace coal injection powder distribution device to the branch pipe. The graduation project, a PCI only consider as a controlled injection sequence. The design includes: That the issue of background, origin, meaning, the main type of technology, at home and abroad PCI jet technology development prospects and the future development of.On the need for the sensors, valves, switches and other hardware equipment.Mainly carried out coal powder from the coal powder position to control the middle of the tank,pulverized coal injection in the middle tank to tank can back control from the pulverized coal injection into blast furnace tuyere spray cans of control, stop the injection control, the middle tank and the injection pressure control tank, coal stores, intermediate and spray cans blow tank temperature and pressure control of the security chain, hair spray, such as automatic measurement of the pressure control projects; the design of the main selection of the PLC control system selection, hardware configuration options, I / O table prepared mapping hardware wiring work. KeyWords：PLC; blast furnace pulverized coal injection; sensor
1、概述 1.1现状 高炉喷煤是冶金企业节焦降耗行之有效的重要途径。我厂目前有750m3高炉两座，120m3高炉四座，均已有喷煤设施。750m3高炉目前平均喷煤量160㎏/t铁，120m3高炉平均喷煤量70㎏/t铁。喷煤车间现有ZGM95型中速磨煤机一台，制粉铭牌出力为36t/h，刚好满足上述高炉喷煤。 2#750m3高炉易地大修投产后，一台ZGM95型中速磨煤机的生产能力已不能满足所有高炉的喷煤要求，须新上制粉设备。喷吹系统也不能满足新高炉的喷煤需要。同时，煤场实际贮煤量只有3640t，当喷吹量都为最大时，煤场贮煤量只能满足2.8 d生产，若都按目前正常喷吹量，则煤场贮煤量能满足3.5 d生产。显然煤场太小，需要扩建。烟气炉的能力也需进一步加大。 1.2设计依据 莱芜钢铁股份有限公司规划部[2001]96号文《关于下达2#750m3高炉大修设计任务计划的通知》。 1.3设计原则 （1）优化设计，做到先进、适用、经济、顺行、高效。 （2）设计中做到总体考虑，合理布局，兼顾将来的进一步发展；尽量不影响现有设施的生产；尽量减少占地、拆迁和工程量。 （3）按照喷吹烟煤设计，制粉系统设气氛保护。 （4）制粉系统采用短流程，用高浓度布袋收粉器作为一级收粉设备，不设旋风收粉器。为减少危险点，布袋与煤粉仓之间不设螺旋输 送机。 （5）喷吹采用浓相输送技术。 （6）考虑检修、备品备件方便，制粉采用ZGM95型中速磨煤机。
（6）严格执行国家有关环保、安全、工业卫生和消防等规定。 1.4设计范围 本工程设计范围包括：原煤场扩建及贮运，烟气系统，制粉系统，喷吹系统。 1.5主要经济技术指标 1.6设计特点及采用的新技术 ⑴按照喷吹烟煤设计，系统设惰性气体保护措施。 ⑵制粉采用以中速磨煤机为核心的短流程工艺，用一级高浓度袋式煤粉收集器收粉。 ⑶节能，每吨煤粉耗电28度。 ⑷煤场的煤仓及圆盘给料机可以适应喷吹烟煤、无烟煤、混合煤各煤种的
输煤程控系统的自动配煤功能分析与方案设计 发表时间:2008-4-7 作者：王建国1，吴建兵2，吕震中1，民学星1 摘要：为了提高输煤系统的自动化运行水平，有必要进一步研究输煤程控设计方案。文章介绍了输煤程控系统的现状，分析了自动配煤功能难以实现的原因，阐述了改进的自动配煤设计方案，以某2×330MW 燃煤火力发电厂输煤程控系统的运行结果表明，该设计方案的合理性和有效性。文中还提出 引言 输煤系统为锅炉制粉系统提供燃煤，对机组的安全运行有很大的影响。目前，分散控制系统(DCS)和可编程逻辑控制器(PLC)日趋成熟并得到了广泛地应用，许多电厂的输煤程控系统都采用了DCS或PLC，实现了设备的远方监控、联锁启停以及设备故障时的自动跳闸等功能。但是，绝大多数电厂的输煤系统仍然不能实现全部工艺流程的程序控制，本文将对输煤程控系统的自动配煤设计进行分析并给出改进的设计方案。 一、输煤系统工艺流程 输煤系统一般由储煤、上煤、取煤、掺煤、配煤等工艺流程组成:①储煤流程。厂外来煤通过输煤系统的输煤皮带输送到煤场。②上煤流程。厂外来煤通过输煤皮带直接输送到锅炉制粉系统的原煤仓。③取煤流程。将贮藏在煤场的燃煤通过输煤皮带输送到锅炉制粉系统原煤仓。④掺煤流程。将厂外来煤和煤场的储备燃煤掺配在一起，输送到锅炉制粉系统的原煤仓。这样就实现了各种不同煤种的混合掺轧从而适应锅炉的燃烧要求。⑤配煤流程。通过犁煤器或卸料器等将输煤皮带上的燃煤卸载下来，分配到锅炉不同的煤仓。 从功能上看，上煤、取煤、掺煤流程都是将原煤输送到锅炉原煤仓，只是源头不同而已。储煤和配煤流程的作用相对独立，储煤流程就是将外来的煤暂时运送到煤场贮存起来，配煤流程则通过犁煤器的抬落及时合理地将输煤皮带上的原煤分配到各个不同的煤也保证可靠连续地供给锅炉。 二、输煤程控系统的现状 输煤程控系统的现状输煤系统有3种控制方式:程序控制、远方软手操作和就地手动操作。目前，上煤、取煤、掺煤和储煤流程基本能够实现上述3种控制方式。程控时系统按照逆煤流方向逐级自动启动设备，顺煤流方向逐级停运设备;当设备发生故障时，该设备立即跳闸，并按逆煤流方向逐级联锁跳停其他相关设备，故障点以后的设备仍然维持原来的运行状态。但是，大部分电厂的配煤流程只能实现后两种控制方式，即远方软手操和就地手动操作，手动配煤需要运行人员在就地不停地监视各个煤仓的煤位情况，通知集控室操作人员控制犁煤器的抬落。 由于输煤现场环境恶劣，手动配煤的安全可靠性低，很容易导致因人为原因而出现堵煤现象，进而引起皮带跳闸、系统停运。若长时间不能恢复，便可能使机组因燃料不足而降低负荷甚至被迫停运[2]。所以配煤流程实现程序自动控制有着极其重要的意义。 自动配煤功能没有实现的主要原因是煤仓煤位检测信号不可靠。煤仓煤位信号是优先配煤和终止配煤的依据，所以煤仓煤位的准确测量是程序自动配煤的关键。然而，煤位的测量长期以来一直是个难题，它不像液体那样可以通过测量其静压或差压来确定其液位高低。因为该类容器内一般都存在粉尘污染问题，给料位的检测带来很大的困难。因此，早期采用的各种接触式料位测量装置最终都以失败而告终。近几年随着检测技术和计算机技术的发展，新的料位检测装置很多，己经可以有效地解决煤仓煤位的检
高炉喷煤系统最佳操作法和常见故障 前言 一、工艺简述： 高炉喷煤就是把原煤（无烟煤、烟煤）经过烘干、磨细、用压缩空气（或氮 气）输送，通过喷煤枪从高炉风口直接喷入炉缸的生产工艺。 高炉喷吹燃料从风口直接把辅助燃料吹入炉缸，代替燃烧的焦炭增加热量,以降低焦比,强化冶炼。高炉可以喷吹的燃料分液体（重油、轻油、原油、焦油及沥青等）、固体(无烟煤、烟煤、焦粉等)和气体（天然气、焦炉煤气以及炉身喷吹用还原性气体等）三类。中国主要喷吹煤粉。高炉喷吹燃料产 生以下后果： ①焦比大幅度降低中国首都钢铁公司1号高炉1966年通过富氧和提高风温，油、煤喷吹量达入炉燃料量的45％，焦比月平均366公斤／吨铁,目前中国多数高炉每吨铁喷煤60～120公斤。焦比降低的主要原因是燃料中的碳代替了风口前燃烧焦炭的碳量；燃料中含有H2（如重油含H2达10～12％），促进高炉内的还原。 ②要求热补偿喷入高炉的燃料在风口前是冷的。在燃烧前汽化分解时要消耗部分热量，使炉缸温度降低（冷化作用），必须提高风温来补偿。此外，喷吹燃料可促进富氧鼓风。苏联喷吹天然气的高炉鼓风含氧可富化到30％以上。 ③促进高炉顺行可用来调节炉况高炉喷吹燃料后炉缸中心气流增强，温度提高，风口平面上沿半径温度梯度减小，炉缸工作更均匀。但如喷吹量超过一定限度，中心过吹，则会破坏顺行。遇此情况应采取上部调节，加重中心负荷；下部调节，扩大风口直径，缩短风口长度；以及富氧鼓风等措施。利用改变喷吹量可调节炉况：当炉况向凉时，加大喷吹量；炉况向热时，减少喷吹量。但炉况已凉或已热后则不宜采用。高炉刚开始喷吹燃料，由于“冷化作用”,炉温不高；几小时后,预还原的炉料进入炉缸，炉温又逐渐升高。这段凉热变化期称为“热滞后”时间，可作调节炉况的依据。 ④较高压差操作由于喷吹燃料产生的煤气量比被替代的焦炭产生的多，使煤气的浮力增加，加之喷吹燃料后焦比降低，料批中焦炭比例减少，都使料柱阻力增大，压差升高（在高炉顺行前提下，压差略高，仍可维持正常生产）。为了扩大喷吹量，防止压差过高，可提高矿石品位，改善炉料粒度组成，提高炉顶压力，采用富氧鼓风等措施。 ⑤改善生铁质量如喷入燃料含硫量低于焦炭，则生铁质量一般有所改善。另外，喷吹燃料后炉缸工作均匀，炉渣脱硫能力升高，也可改善生铁质量。喷吹煤粉时应注意选用低硫煤。中国高炉大部喷吹煤粉，有成熟的经验。喷吹量大，可利用多煤种。工艺上有高压和常压两种流程，前者是在喷吹罐内充以高压气体。喷吹煤粉时必须考虑防爆安全措施。喷煤系统一旦发生故障，必须及时处理，才能保证正常喷煤，减少对高炉操作的影响。防止喷煤系统出现故障，首先必须合理操作。正常喷吹过程中不易出故障，倒罐时极易发生一些故障。 二、主要设备配置： 1、原煤贮运：煤棚、卸煤、受煤斗（原煤采用皮带运输机上料） 2、上料系统通常设有2个原煤仓,煤仓下部用振动给料机给料，通过称重式皮带送入中速磨。