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智能均勻噴吹技術是現(xiàn)代高爐冶煉工藝的又一次技術突破，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)勢進行整體闡述。
關鍵詞：FH智能系統(tǒng)；均勻；降本增效
河北三石節(jié)能環(huán)保科技有限公司的一家集環(huán)保、節(jié)能的高科技企業(yè)，自成立以來本著科學技術就是第一生產力的宗旨，主要針對鋼鐵、焦炭、電力等企業(yè)進行高科技智能項目的開發(fā)、推廣及應用。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。
高爐噴煤技術始于1840年，法國科學家關于噴吹焦炭和無煙煤的設想。世界最早的工業(yè)應用即是根據這一設想于1840～1845年間在法國博洛涅附近的馬恩省煉鐵廠實現(xiàn)的。在此項技術產生的一百多年間，發(fā)展卻相對緩慢，基本無進展。70年代末，第二次石油危機的出現(xiàn)，加快了高爐噴煤技術的研究和發(fā)展。高爐噴煤的實質，就是指從高爐風口向爐內直接噴吹磨細了的煤粉（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，國內普遍采用純人工操作或半自動操作進行煤粉噴吹，這種方式噴吹速率波動大，煤量精準控制難以做到，倒罐過程中斷煤時產生空噴、壓力波動現(xiàn)象，會造成熱風壓力波動，影響爐溫穩(wěn)定、爐況順行。再有員工素質、責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行聯(lián)合攻關，經過不懈努力，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。進而起到高爐利于操作、穩(wěn)定爐況、節(jié)能降耗、保護設備的作用。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：程序科學升級，采用FH專利系統(tǒng)。
智能一流：設定好生產參數(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。
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：根據高爐要求煤量通過系統(tǒng)控制自動調節(jié)，精準微調，實現(xiàn)煤粉穩(wěn)定均勻進入高爐
節(jié)約一流：精準控制各種介質流量煤粉流速，節(jié)約介質實現(xiàn)濃相噴吹。
安全一流：系統(tǒng)自動化程度高，各類保護連鎖齊全，工藝操作水平達到國內領先，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)備有應急通道，如因部分設備出現(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，通過提前做好前期準備，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、 計算機控制系統(tǒng)采用的西門子硬件，由自動化專家進行專門的針對性編程。該軟件功能強大、靈活，硬件擴展方便。采用科學數(shù)學模型，通過對噴煤量影響的參數(shù)的精準計算，諸如能源介質流量、罐內壓力、煤粉重量、煤粉流速、噴槍壓力、高爐熱風壓力等，從而實現(xiàn)噴煤系統(tǒng)的準確性、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、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。
經久耐用 — 已通過現(xiàn)場檢驗的儀表自帶的電子設備已經完全密封，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—二級式定位器設計利于快速響應較大的階躍更改和精確控制微小的設定點變更。
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，自動轉換到 I/P 轉換器模式以保證閥門正常運轉。
C、應用靈活
增強了安全性— 數(shù)字式閥門控制器是一個HART 通信設備，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目標位置。
調試速度更快—HART 通信便于用戶利用各種工具快速調試本地或遠程閥門組件上的回路。
易于維護— 數(shù)字式閥門控制器采用模塊化設計。無需拆下現(xiàn)場接線和氣動管路，即可更換關鍵的工作組件。
D、使用經濟
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定值的長期穩(wěn)定運行誤差＜100Kg，并且能夠迅速自動補償實現(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)對高爐生產的不利影響，爐況更趨穩(wěn)定，產量提高，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)質的技術會走進鋼鐵企業(yè)，為企業(yè)的成功添磚加瓦，為企業(yè)的輝煌助力！