【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 9 20 總體配置方案 20 SIMATIC S7300通用型PLC簡(jiǎn)介 20 CPU 21 PS 307 電源模塊5A 6ES7 3071EA000AA0 25 模擬量輸入模板 SM 331 AI 8 12 位(6ES7 3317KF020AB0) 26 數(shù)字量輸入模板 SM 321。DI 16120 VAC（6ES7 3211EH010AA0） 29 繼電器輸出模板SM 322 DO 16繼電器120VAC（6ES7 3221HH000AA0） 30 PLC接線圖（見附錄D） 33結(jié) 論 34參考文獻(xiàn) 35致 謝 36附錄A 模擬量I/O表 37附錄B 數(shù)字輸入量I/O表 39附錄C 數(shù)字輸出量I/O表 41附錄D PLC接線圖 431 前言 高爐噴煤技術(shù)背景高爐噴煤技術(shù)始于1840年S．M．Banks關(guān)于噴吹焦炭和無煙煤的設(shè)想；世界最早的工業(yè)應(yīng)用即是根據(jù)這一設(shè)想于1840～1845年間在法國博洛涅附近的馬恩省煉鐵廠實(shí)現(xiàn)的。但此后的一百多年，發(fā)展卻相對(duì)緩慢，基本無進(jìn)展；直至20世紀(jì)60年代初，歐洲、中國、美國的一些工廠才陸續(xù)開始在高爐上試驗(yàn)噴煤。7O年代末，第二次石油危機(jī)的出現(xiàn)，加快了高爐噴煤技術(shù)的研究和發(fā)展，特別是歐洲和日本更是在實(shí)際應(yīng)用上取得了重大突破。到90年代初，歐洲和日本已有小部分高爐月均噸鐵噴煤超過了200kg大關(guān)，如：1991年l0月英國鋼鐵公司斯肯索普工廠維多利亞女王號(hào)高爐201kg(粒煤)，1992年11月德國蒂森公司施韋爾根1號(hào)高爐200．6kg，1992年11月荷蘭霍戈文公司艾莫依登廠6號(hào)高爐205kg，1993年11月日本新日鐵君津廠3號(hào)高爐200kg、1994年l0月NKK公司福山廠4號(hào)高爐218kg等指標(biāo)均已是當(dāng)時(shí)的世界一流水平。高爐噴煤對(duì)現(xiàn)在高爐煉鐵技術(shù)來說是一項(xiàng)重要的技術(shù)革命。所謂高爐噴煤，就是指從高爐風(fēng)口向爐內(nèi)直接噴吹磨細(xì)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。它的意義在于：，降低了焦化，使高爐煉鐵的成本大幅下降。，是高爐穩(wěn)定順行。因?yàn)閲姶得悍蹠?huì)使風(fēng)口前理論燃燒溫度降低，導(dǎo)致理論燃燒溫度降低的主要原因有：1） 高爐噴吹煤粉后煤氣量增加，加熱煤氣需要消耗熱量；2） 噴吹煤粉帶入的熱量少，而焦炭進(jìn)入風(fēng)口區(qū)時(shí)已被充分加熱，溫度高達(dá)1450~1500℃，而噴吹的煤粉溫度不超過100℃；3） 煤粉中的碳?xì)浠衔锓纸庑枰獰崃?。，氫氣提高了煤氣的還原能力和穿透擴(kuò)散能力，有利于礦石的還原和高爐操作指標(biāo)的改善。，不僅緩解了焦煤的供需緊張狀況，也減少了對(duì)煉焦設(shè)施的投資和建設(shè)，更降低了煉焦生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染。根據(jù)制粉裝置到高爐距離的遠(yuǎn)近、煤粉倉，噴吹罐安放位置的差異、噴吹管路的粗細(xì)、噴吹壓力的高低、輸送濃度的大小以及噴槍形式的不同，可以有直接噴吹、間接噴吹；串罐噴吹、并罐噴吹；總管噴吹、多支管噴吹；高壓噴吹、常壓噴吹；濃相噴吹、稀相噴吹和氧煤槍噴吹、常規(guī)槍噴吹等各種形式的噴吹。不同的設(shè)備結(jié)構(gòu)和組合可以產(chǎn)生以下幾種較成熟的工業(yè)性生產(chǎn)流程。 1．德國KvTTNER流程煤粉罐、中間罐、噴吹罐三罐串接→流化小罐→噴吹支管→噴槍；支管上裝有流量計(jì)和二次風(fēng)入口，安裝位置前者靠近噴吹罐出口，后者靠近高爐。近十多年來，KvTTNER公司又推出了一種新流程：煤粉倉→并列噴吹罐→流化小罐→總管一分配器一支管一氧煤噴槍，并得到了更多的推廣。新流程為雙罐、雙總管和雙分配器形式，仍然使用氮?dú)饧訅?、流化，采用濃相輸送。上鋼一廠2500m3高爐噴煤選用的即是KvTTNER新流程，但是未用氧煤噴槍。此外，重鋼高爐噴煤也選用了KvTTNER新流程(常規(guī)噴槍)，所不同的是該廠5號(hào)三座高爐共用一套噴吹裝置，這套裝置已于2001年11月投產(chǎn)，運(yùn)行正常。2. 美國阿姆科(ARMCO)流程煤粉倉→并列噴吹罐→總管→分配器→支管→常規(guī)噴槍。與新KuTrNER流程不同的是ARMCO流程使用3個(gè)噴吹罐，一根總管、一個(gè)分配器；總管既變徑，局部還要變形，為確保足夠的分配精度，分配器必須置于高爐爐頂，所有支管也必須等徑、等長、等形狀。加壓、流化使用氮?dú)?，因?yàn)槭窍∠噍斔?，所以還需添加壓縮空氣。寶鋼1高爐噴煤即屬阿姆科流程。3．日本住友流程煤粉倉→并列噴吹罐→旋轉(zhuǎn)給料器→噴吹小罐→總管→第一分配器→第二分配器→支管→噴槍。住友流程總管上裝有壓差式流量計(jì)與旋轉(zhuǎn)給料器共同調(diào)節(jié)噴煤總量，控制和設(shè)備組成均較復(fù)雜，和歌山5高爐噴煤即為這種流程。4．日本川崎流程煤粉罐、中間罐、噴吹罐三罐串接→多支管→噴槍；噴吹罐上出料，底部設(shè)有攪拌器并在支管出口處接人二次風(fēng)(壓縮空氣)稀釋。寶鋼2高爐噴煤即屬川崎流程。5．盧森堡Paul Wurth流程歷史上PW公司與KvTTNER公司曾有過一段較長時(shí)間的合作，因此無論新流程還是老流程，兩家的差異都不大，基本上大同小異，僅在個(gè)別設(shè)備的選用上有出入。如老流程中PW用旋轉(zhuǎn)給料器代替了KvTTNER的流化小罐；新流程中用聲納管代替了阻損管、用流化噴嘴代替了流化罐、增設(shè)泄壓氣回收裝置等。武鋼5號(hào)高爐噴煤選用的即是PW流程，已于2002年投產(chǎn)。6．混合型流程煤粉罐、中間罐、噴吹罐三罐串接→總管→分配器→支管→噴槍；這是在上述多支管流程基礎(chǔ)之上的一種改良流程。也可以稱作混合流程。寶鋼3號(hào)高爐噴煤用的即是該種流程。7．英鋼聯(lián)粒煤噴吹流程煤粉倉、中間罐、噴煤泵三罐串接→總管→分配器→支管→噴槍；主要特點(diǎn)是用噴煤泵代替了傳統(tǒng)的噴吹罐，中間罐與噴煤泵之間使用圓頂閥聯(lián)接，同樣條件下，噴煤泵工作壓力通常小于傳統(tǒng)噴吹罐工作壓力，噴煤泵出口設(shè)有由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)給料閥。斯肯索普安娜女王號(hào)高爐及克里夫蘭4號(hào)高爐采用的即是典型的粒煤噴吹流程；其中，克里夫蘭4號(hào)高爐的設(shè)計(jì)噴煤比競(jìng)高達(dá)匪夷所思的400kg／t，是迄今為止煤比最高的設(shè)計(jì)。以上各流程均有噸鐵噴吹200kg的能力和生產(chǎn)實(shí)績(jī)，但無論是濃相或稀相，無論使用氧煤噴槍與否，抑或噴吹粉煤粒煤，近十年來新建噴煤裝置采用較多的流程當(dāng)屬并罐、總管加分配器流程。本世紀(jì)60年代高爐噴煤技術(shù)開始發(fā)展和應(yīng)用，至8O年代得到廣泛應(yīng)用。最近10年，世界高爐噴煤技術(shù)發(fā)展很快，普及率、噴吹量、計(jì)量及自動(dòng)控制水平在不斷提高，噴吹技術(shù)也有創(chuàng)新，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。高爐鼓風(fēng)中含氧每增加1％，可增產(chǎn)3％，可多噴煤8～lOkg／t。原蘇聯(lián)是世界上富氧率最高的國家，鼓風(fēng)中含氧一般在3O％左右。西歐、日本由于鋼鐵限產(chǎn)，鼓風(fēng)含氧一般只有22％～23％（有的高爐不富氧鼓風(fēng))。我國鞍鋼2號(hào)高爐在“七五”期間進(jìn)行富氧大噴煤量試驗(yàn)，鼓風(fēng)含氧由21％％，噴煤量由73 kg／t提高到170kg／t，／m3d、焦比428 kg／t的好成績(jī)。高爐富氧大噴煤量操作與常規(guī)的富氧鼓風(fēng)不同，是用煤氧噴槍提高煤粉燃燒區(qū)局部氧氣濃度，以促進(jìn)煤粉在風(fēng)口區(qū)的燃燒和氣化。國內(nèi)外理論和實(shí)踐都證明在相同富氧量條件下，采用高爐直吹管及風(fēng)口區(qū)局部富氧的方式出提高整個(gè)鼓風(fēng)含氧量更合理。富氧大噴畋是投資少、增鐵節(jié)焦有效且簡(jiǎn)單易行的措施，已成為當(dāng)今世界煉鐵技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。比利時(shí)和法國等國的煉鐵工作者正在研究和開發(fā)等離子加熱器促進(jìn)煤粉燃燒的技術(shù)，以提高噴煤數(shù)量。利用高爐噴煤設(shè)施開發(fā)復(fù)合噴吹技術(shù)，除噴吹煤粉外，可根據(jù)高爐冶煉的需要同時(shí)噴吹鐵礦粉或熔劑。如日本住友金屬工業(yè)公司利用停爐的和歌山3號(hào)高爐，在一個(gè)風(fēng)口進(jìn)行了超復(fù)合鼓風(fēng)法的試驗(yàn)。從風(fēng)口同時(shí)大量噴吹煤粉(200kg／t)和礦粉(200 kg／t)，在煤粉的燃燒性、礦粉的熔融還原性方面得到了有益的經(jīng)驗(yàn)。日本川崎鋼鐵公司開發(fā)了多功能噴煤裝置。除噴吹煤粉外，還可噴吹礦粉和石灰粉。該裝置已應(yīng)用于千葉廠5號(hào)、水島廠4號(hào)高爐上，效果良好。英國鋼鐵公司的斯肯索普廠、雷文斯克雷格廠首先采用粒煤噴吹技術(shù)并獲成功。斯肯索普廠噴吹的粒煤粒度95％雖小于2 mm，但只有10％～3O％小于74μm， 其三座高爐通常噴煤量為150kg／t。在1991年1O月到1992年2月進(jìn)行的l8周試驗(yàn)期間，維多利亞女王號(hào)高爐平均噴煤量為196 kg／t，最后4周的平均噴煤量達(dá)207 kg／t，焦比降至289kg／t，達(dá)到世界領(lǐng)先水平。原西德的克勒克納鋼鐵公司，瑞典的律勒歐鋼鐵廠、德國的洛爾豐特鋼鐵廠的高爐也相繼采用了粒煤噴吹技術(shù)，美國伯利恒鋼鐵公司也正在伯恩斯港廠C、D兩座高爐上安裝粒煤制備和噴吹系統(tǒng)。高爐應(yīng)用噴煤技術(shù)始于6O年代，進(jìn)入9O年代后，西歐、美國和日本的一批焦?fàn)t開始老化，由于焦煤資源日益短缺，加上環(huán)保及投資等原因，很難新建和改造焦?fàn)t，必須大幅度降低焦炭消耗。因此，噴煤成為彌補(bǔ)焦炭缺口的有效措施，并成為高爐技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。目前，這些國家的高爐噴煤已較普遍，噴煤量和用氧量不斷提高，噴煤工藝與配套技術(shù)日臻完善。日本、西歐國家約2/3的高爐噴煤，一些高爐的平均噴煤量已達(dá)140～l8O千克／噸鐵，日本鋼管公司福山廠4號(hào)高爐自l994年10月創(chuàng)造和保持了218千克／噸鐵的噴煤記錄。英國、意大利、荷蘭在聯(lián)營公司的支持下，準(zhǔn)備投資600萬英鎊，在一座爐缸直徑為6米的高爐上進(jìn)行富氧噴煤煉鐵試驗(yàn)，其目標(biāo)噴煤量為300～400千克／噸鐵，國外大噴煤量高爐用氧量達(dá)到40～70m3／噸鐵，噴吹的煤種已向煙煤或煙煤加無煙煤發(fā)展。我國由于優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源和運(yùn)輸供應(yīng)日益緊張，冶金企業(yè)近1/3的焦?fàn)t接近老化，優(yōu)質(zhì)焦炭的生產(chǎn)供應(yīng)已成為鋼鐵工業(yè)發(fā)展的限制的限制之一。但我國非煉焦煤資源豐富，并且分布較廣，用這些煤部分替代焦炭已成為保證鋼鐵工業(yè)發(fā)展的必要措施和煉鐵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的中心環(huán)節(jié)。高爐大量噴煤粉可以大幅度降低成本和消耗，利于提高鋼鐵產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。我國現(xiàn)在1000m3以上的高爐有38座，若噴煤量增加到100千克／噸鐵，就可節(jié)約焦炭130萬噸，生鐵成本降低約4元／噸，噴煤時(shí)富氧量增加1％，可增產(chǎn)鐵3～5％。發(fā)展煤氧強(qiáng)化煉鐵工藝可以改造現(xiàn)有高爐，從而少建新高爐、新焦?fàn)t，節(jié)約大量投資，還有利于環(huán)保。因此，發(fā)展和采用高爐氧煤強(qiáng)化煉鐵新工藝意義十分重大。我國是世界上高爐采用噴煤技術(shù)較早的國家之一，近年來冶金部大力推動(dòng)噴煤技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，取得了重大效果。全國噴煤量從l990年的218萬噸，到1995年將近翻一番，1996年計(jì)劃達(dá)到450萬噸。噴煤比也持續(xù)上升，重點(diǎn)企業(yè)平均噴煤比大于60千克／噸鐵。目前，重點(diǎn)企業(yè)有噴煤裝置的高爐已占全部高爐的90％。從l990年到l993年，噴煤代替的焦炭可多生產(chǎn)鐵160萬噸，少建焦?fàn)t節(jié)約投資約l0億多元，我國的噴煤工藝技術(shù)也有很大提高。1995年在鞍鋼3號(hào)高爐所進(jìn)行的工業(yè)試驗(yàn)連續(xù)個(gè)月噴煤量達(dá)到203千克／噸鐵，成為世界上高噴煤量連續(xù)操作時(shí)間最長的高爐。焦比降到367千克／噸鐵，／天立方米，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。這標(biāo)志著我國已掌握了高爐富氧噴煤時(shí)高爐操作調(diào)劑、噴吹設(shè)備和相關(guān)條件等全套技術(shù)，使我國氧煤煉鐵技術(shù)總體水平有很大提高。開發(fā)的新工藝如煙煤噴吹工藝、噴吹系統(tǒng)新流程、制粉系統(tǒng)新流程、高濃度輸送、分配、檢測(cè)和控制新技術(shù)都達(dá)到很高水平，高爐氧槍及安全技術(shù)、高爐的一些特殊檢測(cè)設(shè)備、氧煤燃燒等一些應(yīng)用理論研究已躍居世界領(lǐng)先水平。噴煤技術(shù)還給包鋼復(fù)合礦的強(qiáng)化冶煉提供了新途徑，“八五”前，我國高爐僅能噴吹無煙煤，現(xiàn)在鞍鋼、寶鋼、酒鋼、唐鋼、蘇鋼、石家莊鋼鐵廠都可噴煙煤，煙煤噴吹安全技術(shù)也在實(shí)際中得到應(yīng)用。可以說我國高爐噴吹煙煤的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)過關(guān)。高爐氧煤強(qiáng)化煉鐵新工藝的推廣應(yīng)用不僅給鋼鐵企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益，還促進(jìn)了鋼鐵工業(yè)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，很好地引導(dǎo)了基建和技術(shù)改造的投資。盡管我國高爐噴煤技術(shù)有了長足的進(jìn)步和發(fā)展，但還存在下列問題：1）噴煤量增長速度不能滿足要求統(tǒng)計(jì)表明，從l990年到l994年問平均年增噴煤量28萬噸，年增噴煤總量最多的1995年達(dá)到55萬噸。據(jù)預(yù)測(cè)，“九五”末期我國高爐噴煤量將努力爭(zhēng)取達(dá)到l000萬噸，需要年均增加100萬噸以上，顯然，目前的增長速度不能滿足要求，需要大力普及，加快發(fā)展。2）噴煤整體水平較低因?yàn)槲覈^大部分高爐噴煤設(shè)備是在70～80年代建設(shè)的，工藝流程已經(jīng)落后，設(shè)備陳舊，僅鞍鋼等少數(shù)企業(yè)對(duì)噴煤系統(tǒng)進(jìn)行了現(xiàn)代化改造。雖然近年一些新建的現(xiàn)代化高爐新建了噴煤設(shè)備，但大多數(shù)卻依然采用老流程 這些老流程存在下列共性問題：制粉設(shè)備陳舊、不配套，制約了制粉能力，限制了噴煤量的增加；熱風(fēng)爐風(fēng)溫普遍呈下降趨勢(shì)，在這種條件下要擴(kuò)大噴煤量是困難的，甚至是不可能的。改造熱風(fēng)爐提高風(fēng)溫迫在眉捷；噴煤量要提高到120千克／噸鐵上，富氧是必不可少的工藝條件。但我國高爐尚無專用氧氣機(jī)，使用煉鋼親氧常常得不到保證，致使噴煤量不可能達(dá)到150～200千克／噸鐵；原燃精條件差，不利于改善料往透氣性，從而阻礙噴煤量的增加。統(tǒng)計(jì)表明，生鐵產(chǎn)量約占5％的重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)噴煤量占全國噴煤總量的80％，其余為生鐵產(chǎn)量約占27％的地方骨干企業(yè)的噴煤量；從噴煤設(shè)施的建設(shè)來看，18家重點(diǎn)企業(yè)中還有1家沒有噴煤設(shè)備，36家地方骨干企業(yè)中有15家沒有噴煤設(shè)備，地縣鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的高爐，全無噴煤設(shè)備?？梢?，高爐噴煤普及不夠。1．噴煤目標(biāo)綜合考慮焦炭平衡能力、原燃料質(zhì)量、高怕設(shè)備狀況以及其它條件，我國高爐噴煤技術(shù)將形成分層次發(fā)展的格局。在“九五”末期，我國重點(diǎn)企業(yè)和地方骨干企業(yè)基本上都要噴煤，多數(shù)高爐在不富氧條件下噴煤80～100千克／噸鐵，在富氧2～4％時(shí)噴謀量達(dá)到150千克／噸鐵，有條件的企業(yè)，可進(jìn)一步提高富氧率，噴煤量達(dá)到150～200千克／噸鐵，少數(shù)大型高爐噸鐵噴煤量將超過200千克。2．超高噴煤量噸鐵250千克工業(yè)試驗(yàn)?zāi)壳?，西歐、日本的一些高爐實(shí)現(xiàn)了200千克／噸鐵的目標(biāo)后，正在向350千克／噸鐵的目標(biāo)努力；我國天津鐵廠也將于1996年進(jìn)行250千克／噸鐵的超高噴煤量工業(yè)試驗(yàn)。目前，各項(xiàng)技術(shù)準(zhǔn)備工作正在按計(jì)劃進(jìn)行。3．噴煤設(shè)備的現(xiàn)代化改造目前，鞍鋼完成了全國10座高爐的l3套噴煤設(shè)備的現(xiàn)代化改造，形成了150萬噸／年的噴吹能力，并在制粉能力80萬噸的基礎(chǔ)上，計(jì)劃新擴(kuò)建80萬噸制粉能力的車間，現(xiàn)已進(jìn)人施工設(shè)計(jì)、設(shè)備訂貸階段，1996