济钢2＃、3#1750m3高炉烧结矿喷洒氯化钙溶液自动控制系统设计与应用

1 前言 因烧结矿低温还原粉化率高，会大大降低高炉透气性，对炉况顺行和高产十分不利。目前最好的解决办法是在烧结矿表面喷洒CaCl2溶液。1#1750m3高炉利用了350m3高炉的喷洒系统，实现了烧结矿喷洒氯化钙(CaCl2)溶液，原系统是采用人工手动配置溶液,运行效率低,很难满足新上2#、3＃1750 m3高炉的需求,且很难配成所需任意浓度的溶液。2#、3＃1750 m3高炉喷洒CaCl2溶液自动控制系统从根本上解决了以上难题，此系统的投用和高炉开炉投产时间同步，确保了高炉开炉顺利、达产达效。 2 主要控制思路及工艺参数 2．1 本次设计的CaCl2喷洒系统，考虑采用浓度35％的液体氯化钙为原料，配备自动加料、自动喷洒、自动倒罐和远距离操作功能，喷洒点设在振动筛下料口处和供矿皮带上以便实现自动控制达到最佳喷洒效果。 2．2 按一座1750 m3高炉利用系数2.6 t/m3d，入炉综合品位60%，烧结配比70%计算，得出日耗矿8268吨/天，日耗烧结5788吨/天。 2．3 按氯化钙溶液喷洒量1％计算，一座炉子日需要氯化钙溶液5788吨×1％＝57.88≈58吨，按60吨/日炉，60吨/3＝20吨/班。本次设计考虑喷洒、倒罐、配制全自动及两个高炉同时喷洒，则稀溶液储存装置有效容积按20m3设计。 2．4 按稀氯化钙溶液浓度2.5％计算，日需纯氯化钙量为58×2.5％×2座高炉＝2.9吨。采用浓度35％的液体氯化钙原料，则该氯化钙溶液储存装置容积为：2.9÷35％＝8.3吨/日，储存系数按2.5考虑，则浓氯化钙储存装置有效容量应为20吨左右,考虑到与喷洒系统的一致性，其有效容积也按20m3。 2．5 氯化钙容器（罐）3个，一致性有效容积均按20m3，考虑到通过液位换算流量，罐的截面积按5m2，即直径按2.524m，这样液位每下降200mm即为1.0 m3。 2．6 总共3台泵，要求是耐腐蚀管道泵，输出压力0.4±0.02 Mpa；流量按8～10m3/h。 3 控制系统设计原理 3．1 控制工艺设计说明 该系统设置稀溶液罐两个，浓溶液罐一个，喷洒泵两台，多用泵一台。多用泵通过调整阀门功能可以实现卸车、配药和搅拌三个功能，即在卸车和配药工作完成之后，对刚配好药的罐自动打循环，达到搅拌目的。每个罐均设置液位测量系统，通过液位实现系统自动化。所有阀门均采用电控气动球阀，保证系统切换迅速。喷头安装在振动筛出料口和矿皮带处，喷头阀门开关相应设备联动；当喷头阀门停止喷洒后，对应喷洒泵系统压力过大，自动打开自循环阀进行卸压循环，从而保护泵的不停止运行，喷洒时自循环阀自动关闭，保证有足够压力喷洒。 3．2 控制系统画面及设计功能说明 3．2．1 系统画面及工艺流程:图1 图1 系统画面及工艺流程 3．2．2 均匀的喷洒控制：保证烧结矿能均匀地喷到CaCl2溶液,在振筛下料口和供矿皮带处安装阀门。和振筛联动的阀门，阀门随振动筛启停开关，喷洒CaCl2溶液就随着启停。供矿皮带阀门跟烧结矿的料头和料尾联动，总共有5个烧结矿秤量斗，称量斗闸门的开关不是同时的而是有选择顺序的，通过时间监控5个闸门任意一个闸门的第一个打开，烧结矿漏到皮带上作为料头，当料头到达阀门处，矿皮带阀开启，就向皮带上的烧结矿喷洒溶液，按顺序轮训后最后一个闸门关闭，作为料尾结束排料，当料尾达到阀门处从而关闭阀门结束喷洒，料头料尾的检测时间都是可设定的。在振筛处和在皮带处可以同时喷洒，也可以单独喷洒。 3．2．3 液位控制：本系统所有计量都是来自液位；配置一定浓度的稀溶液，程序可自动手动计算所得液位值，浓氯化钙从储存罐向稀氯化钙溶液罐内自动进行输送，加浓溶液到达此值后停止，加水到4.5米即可配成所需浓度的稀溶液，同时发出稀溶液已配好和等待喷洒的信号，当加水到4.5米加水阀在任何时候都自动关闭，防止溶液溢出（罐总高5米）；喷洒也通过液位计量换算并显示瞬时量和累计量；系统自动是通过液位的指示进行倒罐喷洒和低液位报警。 3．2．4多用泵三个功能连续利用控制：1、卸车：本次使用的是外购35％的浓CaCl2溶液，当运输车运到配药场地时，开启多用泵，打开入灌阀和卸车阀，可以完成从运输车上卸入浓药灌中。2、配药和搅拌：无论那个稀药灌喷完且需要配药时，开启多用泵，浓灌输出阀和搅拌入口阀打开，浓灌中的浓溶液就会泵入稀药灌中，当液面达到程序计算的高度时，此时关浓灌输出阀，同时开加水阀和搅拌出口阀，完成加水稀释和搅拌均匀，到达计算高度后关加水阀，继续搅拌一段时间关搅拌出口和搅拌入口阀，就可以停止运行多用泵。 3．2．5无限循环控制：当某一罐稀氯化钙溶液喷洒液位低于设定最低液面时，立即关闭此罐的输出阀、泵停止运行，等待下次配置配置稀溶液，同时发切换罐喷洒的信号，检测另罐等待切换的信号，如检测到信号就自动切换到另一个罐继续喷洒，如此进行无限循环。 3．2．6 集中的画面控制：总控制画面上要能够显示整个工艺流程，可以看到任一阀门、罐、泵的工作状态，各罐液液位情况及喷洒系统压力、来水压力；有设置手动和自动点击画面的操作功能；可以根据料批的大小设定开关矿皮带阀门时间；可以在画面上调整稀溶液的浓度；要能够调阅累计喷洒量历史趋势。 3．2．7 2＃、3#1750m3喷洒系统分散控制：2＃、3#1750m3共用溶液配置系统和主供稀溶液管道，喷洒、加药、启停泵、加水等操作系统全部设计在2＃1750m3高炉槽下，2＃1750m3槽下喷洒系统检测两台喷洒泵运行和两台高炉总阀开关状态信号来确定主供稀溶液的管道是否供有稀溶液，并发送是否正在供稀溶液信号，3＃1750m3槽下喷洒系统读起此信号，3＃1750m3高炉槽下喷洒系统只有与振动筛同步的喷头阀门和向皮带上喷的阀门的操作，根据3＃1750m3槽下烧结矿的排料情况，联动或手动开关自己喷洒系统的矿皮带阀和5个振筛喷头阀开关，同时发送给2＃1750m3喷洒系统是否要稀溶液的信号。 4喷洒系统应用效果 本系统自从调试运行后，一直都在稳定的运行中，2＃、3#1750m3高炉烧结矿从均匀地喷洒氯化钙溶液后低温还原分化率大幅度降低，大幅减小了高炉上部烧结矿碎裂产生的小颗粒和粉末，从而改善了料柱透气性，炉内局部位置透气性基本相同，使得炉内煤气流分布均匀，促进矿铁石的铁的氧化物与上升煤气发生充分的还原反应，促进炉况稳定顺行，从而大大的降低了焦比 (正常炉况焦比360kg/吨铁,失常炉况590kg/吨铁) ，提高了利用系数0.05，即降低了炼铁成本，提高高炉的产量（1750*0.05=87.5吨铁）等一系列指标。此系统给新上2＃、3#1750m3高炉开炉顺行、达产达效提供了保证。 作者简介：袁望浪；1979年7月出生；江西省万年县；工程师；大学本科；我系第一炼铁厂电气工程师，主要负责济钢1750高炉电气自动化设备维护，确保正常生产，负责创新创效技改项目立项、实施，来达到节能降耗效果。