無(wú)料鐘爐頂料流調節閥開(kāi)度控制

　　介紹了無(wú)料鐘爐頂料流調節閥的開(kāi)度計算方法在某鋼鐵廠(chǎng)高爐上的應用。通過(guò)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(guò)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(gè)高爐控制的核心部分，通過(guò)調整爐料在爐喉的分布，實(shí)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(shí)現低耗高產(chǎn)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(kāi)度過(guò)大，布料時(shí)間會(huì )縮短，造成料面不均勻;反之，料流調節閥開(kāi)度過(guò)小，會(huì )降低高爐的上料能力，影響到鐵水的產(chǎn)量。因此，料流調節閥開(kāi)度是否合適，對高爐起著(zhù)至關(guān)重要的作用。本文介紹了某鋼鐵廠(chǎng)無(wú)料鐘爐頂料流調節閥開(kāi)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(guò)程中，料流調節閥的開(kāi)度對于高爐生產(chǎn)起著(zhù)至關(guān)重要的作用。合理的料流調節閥開(kāi)度可以在保證鐵水產(chǎn)量的同時(shí)保證布料的均勻，解決布料偏差和布料不到位的問(wèn)題。料流調節閥開(kāi)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(kāi)度的方法;二是利用上一次料流調節閥開(kāi)度誤差，在本次布料前對其進(jìn)行修正的自學(xué)習控制方法;三是利用實(shí)際測量數據對理論模型進(jìn)行修正后，采用質(zhì)量流速計算方法。目前該鋼鐵廠(chǎng)開(kāi)度控制采用的是質(zhì)量流速計算方法，實(shí)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(zhì)量、設定的布料圈數的不同而人為手動(dòng)設定不同的料流調節閥的開(kāi)度。根據高爐正常生產(chǎn)時(shí)的實(shí)際料批情況，選擇最大料批和最小料批，在此之間劃分多個(gè)檔位。當料進(jìn)入稱(chēng)量罐時(shí)，系統會(huì )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(dòng)查找對應的開(kāi)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。質(zhì)量(豎列)和圈數(橫行)十字交叉點(diǎn)處的數值，即為在布料時(shí)對應該批料的料流調節閥開(kāi)度值。

圖1 料流調節閥開(kāi)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，根據料批的實(shí)際情況，手動(dòng)設定料流調節閥的開(kāi)度，并對比實(shí)際布料結果，修正布料矩陣中的開(kāi)度，經(jīng)過(guò)多次實(shí)測，多次修正，總結出適合的料流調節閥開(kāi)度值。正常生產(chǎn)中，料流調節閥會(huì )自動(dòng)根據設定好的矩陣表開(kāi)到相應的開(kāi)度。但是，因為開(kāi)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(gè)檔位，但兩個(gè)相鄰的檔位之間的開(kāi)度還是存在一定死區，對料流調節閥開(kāi)度的準確性也會(huì )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(shí)現起來(lái)有一定的難度。

2、自學(xué)習控制法

　　料流調節閥的自學(xué)習控制，是根據上一次料流調節閥開(kāi)度產(chǎn)生的誤差情況，在本次布料前，對料流調節閥開(kāi)度進(jìn)行修正。具體如下：設N為設定的布料圈數;N1為實(shí)際的布料圈數;△N為設定的布料圈數和實(shí)際布料圈數的差值，即△N=N一N1;料流調節閥的開(kāi)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(shí)，說(shuō)明本次料流調節閥開(kāi)度偏大，補正值為△γ，則下次布料時(shí)，料流調節閥開(kāi)度為γ-△γ;當-△N>△N2時(shí)，說(shuō)明本次料流調節閥開(kāi)度偏小，補正值為△γ，則下次布料時(shí)，料流調節閥開(kāi)度為γ+△γ;當|△N|<△N2時(shí)，說(shuō)明料流調節閥開(kāi)度值適合，不需要進(jìn)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)量流速和料流調節閥開(kāi)度之間的函數關(guān)系。不同料種的原燃料有不同的布料曲線(xiàn)，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(xiàn)。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(shí)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(shí)間，單位為S。

　　開(kāi)爐裝料過(guò)程中，記錄各批入爐爐料的相關(guān)數據，包括料批號、料種、料批質(zhì)量、料流調節閥開(kāi)度、布料時(shí)間，質(zhì)量流速(可根據Q=W/T得出)，以便找出Q與γ的關(guān)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(guò)程中的相關(guān)數據

　　根據表中的數據得到的關(guān)系曲線(xiàn)如圖2所示。

圖2 焦炭質(zhì)量流速和料流調節閥開(kāi)度關(guān)系曲線(xiàn)

　　同理，測得的礦石數據見(jiàn)表2，由表2中的數據得到的關(guān)系曲線(xiàn)見(jiàn)圖3。

表2 礦石下料過(guò)程中的相關(guān)數據

圖3 礦石質(zhì)量流速和料流調節閥開(kāi)度關(guān)系曲線(xiàn)

　　從圖2和圖3可以看出，焦炭/礦石質(zhì)量流速和料流調節閥開(kāi)度之間曲線(xiàn)擬合程度均不錯。利用數理統計方法，分別對焦炭/礦石的質(zhì)量流速和料流調節閥的開(kāi)度做回歸分析，可以計算出焦炭/礦石的曲線(xiàn)函數。

　　焦炭：

4、結束語(yǔ)

　　該鋼鐵廠(chǎng)高爐自投產(chǎn)以來(lái)，系統運行穩定，料流調節閥開(kāi)度控制準確，滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)需要，為高爐的穩產(chǎn)、高產(chǎn)提供了可靠的保證，受到了業(yè)主的好評。實(shí)踐證明，該控制方法設計合理。