浓相固体流量系统在安钢三号高炉的应用

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应用研究 I APPLICATION RESEARCH CHINA INSTRUMENTATION甲阑豫嚣佩丧浓相固体流量系统在安钢三号高炉的应用2013年 第10期Dense Phase Solids Flow System in the 3rd Anyang Ironand Steel Blast Furnace苗 辉l (安阳钢铁股份有限公司，河南安阳455004)摘 要：浓相固体流量计及物料流动探测仪系统应用于安阳钢铁股份有限公司三号高炉的喷煤系统，该系统的原理及功能。该系统可跟据高炉工艺要求使喷吹到高炉风口的煤粉 i流股稳定，各风口喷吹煤量均匀、不堵塞，对高炉节焦增产，节能降耗都十分有益。

关键词：浓相固体流量计 物料流动探测仪节能降耗Abst ract：Describes the dense phase solidsflowmeters and material flow detector system isapplied Anyang Iron and Steel Co．，Ltd．3rd Blast(hereinafter referred to as 3rd Blast Angang)ofcoal injection system，and outlines the principlesand functions of the system．The system can followthe blast furnace process requires the blast furnacepulverized coal injection to stabilize stream，theair blowing amount of coal uniform，non-blocking，the blast furnace coke production section，energysaving and are very usefu1.

Key words：Dense phase solids flowmetersMaterial flow detector Energy saving高炉喷煤是现代炼铁工艺的一项新技术，是从高炉风口向炉内直接喷吹磨细的煤粉 (无烟煤、烟煤或者两者混合的煤粉，以及褐煤)以代替焦碳向高炉提供热量和还原剂。它的意义在于：以低价的煤代替日趋贫乏且价格昂贵的冶金焦碳，降低焦比，使高炉炼铁的成本大幅下降；还可以作为一种调剂炉况的手段，改善炉缸工作状态，使高炉稳定运行，为高炉提高风温和富氧鼓风创造条件。目前，喷煤技术向大喷吹率浓相输送方向发展，在大喷吹量浓相输送前提下，如何稳定、均匀、准确地调节煤粉喷吹量，是维持炉温稳定，保证炉况顺行，使得高炉达到最佳冶炼状态的基本前提之一。

目前常用的喷吹量计量方法主要是电子称计量方式。它采用两次采样间隔内所喷吹的煤粉质量除以采样间隔时间得到煤粉喷吹率大小，这种喷吹量的测量误差比较大。近年来一些国外公司研制的总管浓相固体流量计装置，是一种特殊电容方式的流量装置。它不仅考虑因两相流介电常数变化，而且利用相关算法及波形分析法检测出煤粉的流动速度等参数计算出喷吹量大小，可实现煤粉浓相输送时喷吹量的连续检测。通过这种方式测量煤粉的流速、浓度值、质量流量，可以很清楚、直观、准确地中阅俄嚣诹表CHINA INSTRUMENTATION2013年 第10期APPLICATION RESEARCH I应用研究得到在高炉喷煤系统的各方面参数，对喷吹系统的均匀喷吹及高炉顺行高产都有重要的意义。

1概况安钢三号高炉是由中冶赛迪设计院设计，上海宝冶承建的5000m 级大型高炉，包括高炉本体及辅助设施。即：原料及上料系统、高炉本体、炉顶、出铁场及风口平台系统、热风炉系统、干法除尘系统、喷煤系统以及其他辅助设施。其中喷煤系统设计两套制粉和喷吹系统保证给高炉不问断的多喷煤，以达到降焦比，稳炉温，保证高炉高产顺行。为达到以上目的喷吹系统要均匀喷吹，各风口喷吹煤量均匀不堵塞。借鉴国内外同级别的高炉喷吹经验，并根据安钢三号高炉的实际情况，在高炉喷吹系统上了一 套浓相固体流量测量仪及物料流动探测仪系统。

该系统喷煤量计量精度可以控制在1％-3％误差范围内，各风口喷吹煤粉的均匀性控制在3％的误差范围内，同时物料流动探测系统实时监测喷吹支管是否堵塞。现在喷煤量可以按照高炉要求自动调节，高炉喷吹更多的煤粉，大幅降低了焦比。

2系统的组成及功能整套系统包括浓相固体流量计Den sFlow、CERA调节阀及物料流动探测仪FlowJam。

(1)浓相固体流量计 (DensFlow)的工作原理是通过特殊的电容耦合在测量管中产生一个均匀的高频交流电磁场，利用测量场的能量变化测量物料的在管道内的混合浓度。不仅考虑因两相流介电常数变化，而且利用相关算法及波形分析法检测出煤粉的流动速度等参数计算出喷吹量大小，可实现煤粉浓相输送时喷吹量的连续检测。其主要工作原理是基于最新的微波技术，通过与～个高频、交流电磁场连接的特殊电容在测量管中产生一个均匀的测量场。进入到管道中的固体物料与电磁波发生相互作用，所产生信号的频率和振幅在中央处理单元中计算处理。用两个电容传感器产生相互作用的信号，通过相互作用就能测量出固体物料的流速。

一 套完整的测量系统由传感器 (测量管)和中央处理单元组成。如图1所示。

Auswerteelektronik ■1浓相固体流量计通过测量煤粉的流速、浓度值、质量流量，可以很清楚、直观、准确的得到用户在高炉喷煤系统的各方面参数，对喷吹系统的设计、运行、调试和均匀喷吹以及控制具有重要的意义。

(2)喷吹支管物料流动探测仪检堵装置FlowJam，利用多普勒效应检测物料的流动，传感器有微波发射和接收装置，如图2所示。传感器发射微波，同时检测被反射回来的微波的频率。如果频率发生改变，则判断被测空间有物料流动，没有频率的变化，则判断被测的空间没有物料流动。不受物料流动方向的影响。对传感器的视窗表面堆积不敏感，在微波能够穿透的情况下不会影响测量。

图2探测 范FlowJam在国内的高炉上取得了广泛的应用，现场实验和实际测量结果证明，利用FlowJam来检测喷煤支管有无煤粉流量，准确率是非常高，效果不错，可以很好的配合现场的自动反吹系统。

(3)CERA陶瓷调节阀采用、陶瓷AL：O 和51应用研究 j APPLICATION RESEARCH CHINA INSTRUMENTATION中阅豫嚣佩表ZrO ，具有很强的耐磨性，采用的浮动球设计保证陶瓷球在使用过程中能够自由灵活的转动。陶瓷阀的完全对称性还可以实现一阀当两台阀使用。

3 高炉喷煤工艺过程及意义3．1煤粉的输送工艺流程：煤粉仓 输煤阀 输煤管 喷吹罐- 喷吹主管。

3．2煤粉的喷吹煤粉的喷吹装置包括喷吹罐、喷吹主管、煤粉分配器和喷枪。

煤粉喷吹装置应具备的主要功能：(1)安全、可靠、连续不断地把符合高炉要求的煤粉喷入高炉内；(2)具有完善的煤粉计量手段，并能按照高炉要求随时调节喷入高炉的煤粉量；(3)能产现高炉周围的均匀喷吹和使煤粉在风口区域内充分燃烧。

3．3喷煤对高炉生产的意义从能源角度看，高炉喷煤是炼铁工艺最主要的节能降耗措施；从工艺角度看，它既有利于节焦增产，又有利于改进高炉冶炼工艺和促进高炉顺行，其经济效益和社会效益都十分显著。喷吹煤粉的多少直接影响高炉炉温走向，随着喷吹煤粉的增加高炉将向热发展，但是并不总是一成不变的。在高炉炉缸热储备较低又没有富氧的情况下，陡然把喷吹煤粉流量提高，则可能造成燃烧不完全，恶性料柱透气性，使高炉难行。各风口喷吹的均匀和不间断(不堵塞)也十分重要，各个风口间喷吹量差异过大，可能导致高炉圆周方向工作不够均匀，长期下去，可能造成高炉失常。由此可见高炉的顺行高产跟喷煤有着非常直接的联系。

4浓相固体流量计及物料流动探测仪系统对高炉生产的作用高炉喷煤技术的提高主要集中表现在喷煤自动522013年 第10期、控制、计量和调节精度方面，喷煤量需要按照高炉要求自动调节，喷煤量计量精度最好控制在1％-3％误差范围内，各风口喷吹煤粉的均匀性要控制在3％的误差范围内。要达到以上工艺要求，在煤粉喷吹过程中，测量出煤粉在管道内的流量是非常重要的。那么使用DensFlow~量煤粉流量，就像是在管道内装了一只眼睛，了解管道内的工艺参数，为改善煤粉喷吹提供了可靠的依据。在整个喷吹系统中，可以应用DensFlow~量管道内的煤粉流量、FlowJam检测喷吹支管内煤粉是否堵的情况、陶瓷阀门调节煤粉流量，组成一个煤粉的自动喷吹系统。整套系统可以根据炉况调整喷吹量，稳定炉温，保障高炉顺行，已达到节焦增产，提高经济效益。

5结束语在喷吹总管上使用浓相固体流量计检测准确的喷吹煤粉流量参与PID串级闭环控制；在喷煤支管使用物料流动探测仪以准确地判断是否有堵塞并指导操作工进行维护操作。使用浓相固体流量计及物料流动探测仪系统后，安钢三号高炉喷煤自动控制系统控制效果好，煤粉调节均匀、稳定，操作人员可以根据系统控制信号，很方便地调整喷煤罐压力、补气量，从而有效地避免了输煤管道、喷煤支管堵煤和堵枪事故的发生，风口前煤粉燃烧均匀。保证高炉炉况的稳定顺行，稳定炉温，有效提高煤气利用率。同时大幅降低焦比，投用设备前的焦比为320kg／t，现在的焦比基本稳定在290kg／t左右，高炉明显提高了产量。

参考文献1金艳娟．高炉喷煤技术．冶金工业出版社，201 1：86-91.

2贾艳，李文兴．高炉炼铁基础知识．冶金工业出版社 ，2005：78.

作者简介：苗辉，仪表助理工程师，现从事自动化仪表维护工作。