高炉炉前供氧与安全控制系统及其计算机控制

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1998.02.025 第20卷第2期 北京科技大学学报 Vol.20 No.2 1998年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.1998 高炉炉前供氧与安全控制系统 及其计算机控制 刘应书杨天钧苍大强 北京科技大学冶金学院，北京100083 摘要在分析高炉富氧喷煤对炉前供氧系统的要求之基础上，研究开发了高炉炉前供氧与安全控 制技术所研制的我国首台高炉炉前供氧及安全控制系统可分别在氟煤枪和风口出现事故时对单 支管进行断氧吹氨保护，为了满足不同等级高炉的要求，进行了系列化设计并采用计算机控制，可 以实现参数设置、系统监控、流量及压力显示和记录， 关键词高炉；喷煤；富氧；安全控制 分类号T℉538.53,0353.5 当高炉采用氧煤枪进行局部富氧喷吹煤粉时，需要把氧气输送至高炉炉前氧煤枪人口处 由于高炉炉前环境要求很高以及氧煤枪供应的氧气量和煤粉量都很大，为了保障安全，需要提 供相应的供氧及安全控制技术本文分析了高炉氧煤喷吹工艺对高炉炉前供氧及安全控制系 统的要求，介绍了炉前供氧及安全控制综合系统及其系列设计方案和计算机控制技术. 1高炉氧煤枪富氧喷吹对供氧系统的要求 应用氧煤枪富氧喷吹，需要把氧气输送到高炉炉前氧煤枪人口处.由于高炉炉前环境要求 很高，供氧系统除满足常规用氧的安全规程外，还要满足下列要求 (1)每一风口每一支氧煤枪应能均匀地供氧在喷煤工艺中，为了使多风口的喷煤量均匀， 煤粉输送系统中采取高精度分配器或其他方式进行煤粉分配.同样，喷煤工艺也要求各风口的 氧气流量均匀，以便与均匀分配的煤粉相匹配，保证高炉操作稳定 (2)当氧煤枪出现故障时，供氧系统能及时切断该氧煤枪的氧气并补吹氮气进行安全保 护.随着高炉喷煤量的增加，通过每一支枪的煤粉和氧气分别达到1~2th和200~400mh, 甚至更高：即使1支枪出现故障，例如枪头烧损或堵塞，导至氧气和煤粉泄漏，引起安全事故，都 会带来不可估量的损失 (3)供氧系统要有足够的灵敏度，可对每一支枪进行控制和保护，一般说来，高炉的每一风 口配置1支或2支氧煤枪整座高炉的氧煤枪数量较多这些氧煤枪一起出现故障的概率是很 小的，可能性最大的是某一时间内有一支氧煤枪出现故障因此，供氧系统应该具有高灵敏度， 能对单枪进行保护，且对任何氧煤枪的保护可以单独进行. (4)当风口烧损或出现其他事故时，氧煤枪喷出的氧气和煤粉可能进人热风围管，粒度很 199706-25收稍刘应书男，36岁，副教授，博士后 ·国家“八五”重点科技攻关项目

第2 0 卷 19 8 年 第2期 4 月 北 京 科 技 大 学 学 报 JO u r n a l o f U n i v e r s i ty o f 反i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e ij i n g V o l . 2 0 A p r . N o . 2 19 9 8 高炉炉前供氧与安全控制 系统 及其计算机控制 ’ 刘应 书 杨 天钧 苍大 强 北京科技大学冶金学院 . 北京 10 0 0 83 摘要 在分 析高炉富氧喷煤对炉前供 氧系统的要求之 基础上 ,研 究开发了 高炉炉前供 氧与安全控 制技 术 . 所研制的我 国首台高炉炉前供氧及安全 控制系统可分别在氧煤枪 和风 口 出现事故 时对单 支管进行断 氧吹氮保护 . 为了 满足不 同等级高炉的要求 , 进行 了系列化设计并采 用计算 机控制 , 可 以 实现参数设置 、 系 统监控 、 流量及压力显示和记录 . 关健 词 高炉; 喷煤; 富氧; 安全控制 分类号 T 5F 3 8 . 53 , 0 35 3 . 5 当高炉 采用 氧煤 枪进行 局部 富氧 喷吹煤粉 时 ,需要把 氧气输送至 高炉炉前 氧煤枪 人 口 处 . 由于高 炉炉 前环 境要 求很 高 以及 氧煤 枪供应 的氧气 量和煤粉 量都很 大 ,为 了保 障安 全 ,需要提 供相 应 的供氧 及 安全控 制技 术 . 本 文分析 了 高 炉氧煤 喷吹 工艺对 高炉 炉前供氧及 安全 控制 系 统的要 求 , 介 绍 了炉前供 氧及 安全控 制综合 系统及其 系列设 计方案 和计算 机控 制技术 . 1 高炉氧煤枪富氧喷吹对供氧 系统的要求 应用 氧煤枪 富氧喷 吹 ,需 要把 氧气输送到 高炉炉前氧煤枪人 口 处 . 由于 高炉炉前 环境 要求 很高 , 供 氧 系统 除满足 常规用氧 的安全规程 外 ,还要满足下列要 求 . ( l) 每一风 口 每 一支 氧煤枪 应 能均匀 地供 氧 . 在喷煤工艺 中 ,为了使多风 口 的喷煤 量均 匀 , 煤粉 输送 系统 中采 取高精 度分 配器 或其他 方式进 行煤粉分 配 . 同样 , 喷煤 工 艺也要求 各 风 口 的 氧气 流量 均匀 , 以便 与均 匀分 配 的煤粉相 匹 配 , 保证 高炉操作 稳定 . ( 2) 当氧煤 枪 出现 故 障时 ,供氧系 统能 及 时切 断该 氧煤 枪 的氧气并 补 吹氮气进行 安全 保 护 . 随 着高 炉 喷煤 量 的增 加 ,通 过 每一 支 枪 的煤粉 和 氧气分 别达 到 1一 2 比 和 2 0 一 4 0 m ,低 甚至 更高 : 即使 1 支枪 出现故 障 , 例如 枪头烧 损 或堵塞 , 导至氧 气和 煤粉泄 漏 ,引起 安 全事故 ,都 会带来不 可估量 的损失 . ( 3) 供氧 系 统要有 足够 的灵 敏 度 ,可对每 一支 枪进 行控 制和 保护 一般说来 , 高炉 的每 一风 口 配 置 l 支或 2 支 氧煤枪 ,整 座高 炉 的氧煤枪 数量 较多 . 这些 氧煤枪 一起 出现 故障的概率是很 小 的 ,可能 性最 大 的是 某 一 时间 内有 一支 氧煤 枪 出现故 障 . 因 此 ,供氧 系 统应该 具 有高灵敏 度 , 能 对单枪 进行 保护 , 且 对任 何氧煤 枪 的保护 可以 单 独进行 . (4) 当风 口 烧损 或 出现 其他 事故 时 ,氧煤 枪 喷 出的氧气 和煤 粉 可能 进人 热风 围管 , 粒 度很 19 9 7一 6 一 2 5 收稿 刘应书 男 , 36 岁 , 副教授 , 博士 后 . 国 家 “ 八五 ” 重 点科技攻关 项 目 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1998. 02. 025

Vol.20 No.2 刘应书等：高炉炉前供氧与安全控制系统及其计算机控制 ·109* 细的煤粉在富氧的热风中可以剧烈燃烧，导致爆炸因此，供氧系统应能在任何风口故障时及 时切断相应支管的氧气并补吹氮气， (5)供氧系统的控制阀门、监测仪表造价昂贵，投资较大，因此，要求系统具有较长的使用 寿命由于高炉炉前环境温度高、噪声大、粉尘多，要提高设备的使用寿命，需要采取相应的保 护措施.由此可知，高炉炉前供氧系统不仅要具有供应氧气的功能，而且安全性要求很高因此， 它常常称为高炉炉前供氧及安全控制系统 2高炉炉前供氧及安全控制综合系统 为了确保高炉氧煤喷吹工艺 的安全进行，我们研究开发了高 炉炉前供氧及安全控制综合系 15 统.图1为其工作原理示意图.该 系统主要由供氧及控制管路、吹 扫用氨气及控制管路、控制用氮 20 20 气供应及控制管路、高炉风口堵 塞检测线路、阀门和控制仪表等 组成.该系统采用了集中管理的 方式，将流量计、差压变送器等重 要仪表和供氧系统、氮气供应系 图1高炉炉前供氯及安全控制综合系统示意图 统以及管路中的截止阀、逆止阀、 1-氧气主管；2-调压站；3-氧气总管；4氧气支管；5控制单元； 快速切断阀、压力调节阀、流量调 6抢前控制阀门；7-氨气主管；8-氯气调压站；9-氨气总管； 节阀、快速开放三通阀等重要阀 10氯气支管；11-氯气控制阀门组；12-安全用氨入口； 门集中在管理站内，并与高炉生 13-氨气放散管；14热风图管；15-弯头；16-差压变送器； 产现场隔离.供氧系统和氨气供17-控制用氨蕾压器；18调压站；19-控制用氯管路；20-管理站 应系统是利用供氧支管中的氧气压力差（流量）以及热风围管和弯头之间的热风压力差作为 控制信号来工作的在氧煤喷吹过程中，当氧煤枪枪头烧毁或枪头堵塞时，氧气支管内的流量 或压力差发生变化，当其变化值超过设定值时，差压变送器或流量调节器给出控制信号，快速 切断阀动作，切断氧气；同时氮气控制三通阀开启，使氮气迅速通人氧气支管.控制管路与热风 围管、弯管通过压差变送器相联，当高炉风口发生事故时，热风围管与弯管之间的压力差减小， 小到临界值时，差压变送器给出控制信号，快速切断阀工作，切断氧气，并迅速开启氮气切入氧 气支管，从而起到安全保护作用. 该系统的优点是将气体供应及控制装置中的重要仪表及阀门集中管理，整个系统灵敏度 高，工作可靠，便于维护保养，可以大幅度提高仪表和设备的使用寿命，从而保证氧煤喷吹工艺 的安全顺利进行.该管理站为集装箱式，由制造厂组立，检验合格后直接送到工地就位，接上各 种气体的进出口管路即可运行.系统的全部设备置于正压通风室内，无气体腐蚀、无灰尘堵死 等问题如有氮气泄露，也将排出室外，可以确保检修人员的安全 按着上述原理早期开发的试验装置已在瑞典钢铁公司南方厂运行，取得了满意的效果山， 天津铁厂在“八五"科技攻关中安装我国首台炉前供氧及安全控制综合系统已达到】t铁喷吹

v .lo 20 No Z 刘应 书等 : 高炉炉前供氧与 安全控制系统及其计算机控制 . 10 9 . 细 的煤粉在 富氧 的热 风 中可 以 剧 烈燃 烧 , 导致爆 炸 . 因此 ,供氧 系 统应 能在 任何 风 口 故 障 时及 时切 断相 应支 管 的氧气并 补吹氮 气 . ( 5) 供氧 系 统的控 制 阀 门 、 监 测仪表 造价 昂贵 ,投 资较 大 , 因此 ,要 求 系 统具有 较 长的使用 寿命 . 由于 高 炉炉前 环 境温 度高 、 噪声大 、 粉尘 多 ,要 提 高设 备 的使 用 寿命 , 需要 采取 相 应 的保 护措施 . 由此可 知 ,高炉炉前 供氧 系统 不仅要 具有 供应 氧气的 功能 ,而 且安全 性 要求很 高 . 因此 , 它 常常称为高炉炉前供氧及安全 控制系统 . 2 高炉炉前供氧及安全控制综合系统 为 了确保高炉 氧煤喷 吹工艺 的安 全 进行 , 我 们研 究 开 发 了高 炉 炉 前 供氧 及 安 全 控 制 综 合 系 之 统 . 图 1 为 其 工作 原 理示 意 图 . 该 系统主要 由供氧 及 控制 管路 、 吹 「 一 一 一 ’ } 扫用 氮气及 控 制管路 、 控制 用氮 气供应及控制管路 、 高炉风 口 堵 塞检测 线路 、 阀门和控 制仪表等 组 成 . 该 系 统 采 用 了集 中管 理 的 方式 , 将流量 计 、 差 压变送 器 等重 要 仪 表和 供 氧系 统 、 氮气 供 应系 统以 及管路 中的截止 阀 、 逆止 阀 、 快速切 断阀 、 压力调 节阀 、 流量调 节 阀 、 快速开 放 三通 阀等重 要 阀 门集 中在 管理 站 内 , 并 与 高炉 生 产现 场隔 离 . 供氧系 统和 氮气供 20 } l 一哗 圈 1 离炉炉前供权及 安全控制综合 系统示意图 1一权气主管 ; 2 - 调压站; -3 权气总管; -4 权气支管; ` 控 制单 元 ; 企枪前控制闷门; -7 孩气主管; 卜氮气调压站 ; -9 氮气 总管 ; 1卜氮气支管; n - 氮气控制阁门组 ; 1-2 安全用氮入 口 ; 1-3 氮气放散管; 1-4 热风圈管; 1-5 夸头 ; 1-6 差压变送 器; 17刊险制用氮 , 压器 ; 1卜调压站 ; 19刊座制用氮管路 ; 2卜管理站 应系 统是利 用供氧 支管 中的氧气压力差 (流量 ) 以及 热风 围管 和弯头之 间的 热风 压力 差作 为 控 制信号来 工作的 . 在氧煤 喷 吹过程 中 , 当氧 煤枪枪 头烧 毁 或枪 头堵 塞 时 , 氧气 支 管 内的流 量 或 压力 差发 生变 化 , 当其变 化值 超过 设定值 时 ,差 压变 送器 或流 量调 节 器给 出控 制信号 , 快 速 切 断阀 动作 ,切断氧气 ; 同 时氮 气控制 三通 阀开启 ,使氮 气迅 速通人 氧气支管 . 控 制管 路 与热风 围管 、 弯管通过压 差变送 器相联 , 当高炉风 口 发生事 故时 , 热 风 围管与 弯管 之 间的压力 差减 小 , 小 到临 界值时 ,差压变送 器 给出控制 信号 , 快速 切断 阀工作 ,切 断氧气 , 并 迅速 开启 氮气切人 氧 气支管 ,从而起到安全 保护作用 . 该 系统的优点是将气体供应及 控制 装置 中的重要 仪表 及 阀 门集 中管 理 ,整个 系 统灵敏 度 高 ,工 作 可靠 ,便于 维护保养 ,可 以 大幅度 提高仪表 和设 备 的使 用寿命 , 从而 保证 氧 煤喷 吹工 艺 的安全顺利 进行 . 该 管理 站为集装箱 式 , 由制造 厂组 立 , 检验 合格 后 直接 送到 工地 就位 , 接上 各 种气体 的进 出 口 管 路 即可 运行 . 系统 的全部 设备 置于 正 压 通风 室 内 , 无气 体腐蚀 、 无灰尘 堵 死 等 问题 . 如有 氮气泄露 ,也将排 出室外 ,可 以 确保检 修人 员的安全 . 按着 上述原理 早期开 发的试验 装置 已 在瑞典 钢铁 公 司南方 厂运行 ,取 得 了 满意 的效果 1] . 天 津铁厂 在 “ 八 五 ” 科技攻 关中安装 我 国首台炉前 供 氧及安 全 控制综 合系 统 已 达到 I t铁喷 吹

·110· 北京科技大学学报 1998年第2期 200~250kg的煤.同时，石家庄钢铁厂、太原钢铁公司也将使用同样的装置，以期将喷煤量提 高到一个新的水平 由于高炉炉前供氧及安全控制系统阀件较多，且氧气阀门、仪表均采用铜材或不锈钢制 做，价格昂贵，因此其造价较高为了满足不同等级高炉的要求，有必要进行改进设计，并采用计 算机控制技术进一步降低造价，提高自动化水平，提高可靠性和灵敏度. 3炉前供氧及安全控制方案的系列设计 实践表明：流量或压力差都可以作为控制信号，而且利用压力差控制时灵敏度更好；其次， 对一般高炉，风口压差控制项也可以不设置；另外，可以建立计算机数据采集及控制系统代替 二次仪表控制系统，通过软件进行参数设置、控制报警按照上述思路，根据不同等级高炉的要 求，可以形成如表1所示的系列设计方案，其控制原理示于图2 表1炉前供氧及安全控制系统系列设计 型号 结构特点 功能说明 氧气总管上分别并联与风口数相同的支管数氧气 1氧气总压控制； GYAQ0 总管和氨气总管上分别设置氧气快速切断阀和氨 2氮气总压报警： 气快速开放三通阀氧气总管只与氮气总管相连通. 3任一支管需要断氧吹氮保护时， 氧气支管上设置氧气压差或流量检测装置 所有支管都断氧吹氨 氧气总管和氨气总管上分别并联与风口数相同的 支管数每一氧气支管和氨气支管上分别设置氧气 】氧气总压控制； GYAQ-1 快速切断阀和氨气快速开放三通阀.氧气支管上设 2氮气总压报警： 置氧气压差或流量栓测装置.氮气支管与相应的氧 3每一支管实行单独控制 气支管相连 氧气总管和氨气总管分别并联数量为0.5倍风口 1氧气总压控制； 数的支管.每一氧气支管上并联2根风口输氧管.氧 2氮气总压报著： GYAQ-2 气支管和氮气支管上分别设置氧气快速切断阀和 3一根输氧管需要断氧吹氮保护 氨气快速开放三通阀风口输氧管上设置氧气压差 时，与其并联另一根输氧管同时断 或流量检测装置. 氧吹氮 氧气总管和氮气总管分别并联数量为13倍风口 1氧气总压控制： 数的支管每一氧气支管上并联2根风口输氧管氧2氨气总压报普： GYAQ-3 气支管和氨气支管上分别设置氧气快速切断阀和 3一根输氧管需要断氧吹氮保护 氨气快速开放三通阀.风口输氧管上设置氧气压差 时，与其并联另1根输氧管同时断 或流量检测装置， 氧吹氮 氧气总管和氨气总管分别并联数量为0.25倍风口1氧气总压控制； 数的支管数每一氧气支管上并联4根风口输氧管.2氨气总压报警； GYAQ一4氧气支管和氨气支管上分别设暨氧气快速切断阀 3一根输氧管需要断氧吹氨保护 和氨气快速开放三通阀.风口输氧管上设置氧气压 时，与其并联另3根风口输氧管同 差或流量检测装置. 时断氧吹氮，不能单独控制

. 1 10 . 北 京 科 技 大 学 学 报 1 9 98 年 第 2期 20 0一 2 50 kg 的煤 . 同 时 ,石家 庄 钢铁 厂 、 太原 钢铁 公 司也 将使 用 同样 的装 置 , 以 期将 喷煤量 提 高到 一个 新 的水 平 . 由于 高 炉炉 前供氧 及安 全控 制系 统 阀件 较多 ,且 氧气 阀门 、 仪表 均 采用 铜 材 或不锈 钢制 做 , 价格 昂贵 ,因此 其造 价 较高 . 为 了满 足不 同等级 高炉 的要 求 , 有必 要进 行 改进设计 ,并 采用计 算机 控制 技术 进一步降低造价 , 提 高 自动化水平 , 提 高可 靠性和 灵敏 度 . 3 炉前供氧及安全控制方案的系列设计 实 践表 明 : 流 量或 压力 差都可 以作为控制信号 ,而 且利用 压力 差控制 时灵 敏度 更好 ; 其次 , 对一 般高 炉 , 风 口 压 差 控制 项也 可 以 不设置 ; 另外 ,可 以 建 立计算 机 数 据采 集及 控 制系 统代 替 二次 仪表控 制 系 统 ,通过 软件进 行参数设置 、 控 制报警 . 按照上 述 思路 ,根 据不 同等 级 高炉 的要 求 ,可 以 形成 如表 1 所示 的系 列设计方案 ,其控 制原理示 于 图 2 . 表 1 炉前供权及安全控制系统 系列设计 型号 结构特点 功能说 明 氧气总管上分别并联与风 口 数相同的支管数 . 氧气 1 氧气总压控制 ; C Y A Q 一。 总管和氮气总 管上分别设置氧气快速切 断阀和氮 2 氮气总压报警 ; 气 快速开放 三通 阀 . 氧气总管只 与氮气总管相连通 . 3 任一支 管需要 断氧吹氮 保护 时 , 氧气支管上设置 氧气压差或流量检测装置 . 所有支管都断氧吹氮 . 氧气总管和 氮气总管上分别并联 与风 口 数相 同的 支管数 . 每一氧气支管 和氮气支管上分别设置氧气 快速切断 阀和氮气快速 开放三通阀 . 氧气支管上 设 置氧气压差或流 量检侧装置 . 氮气支管与相应的氧 气支管相连 . 1 氧气 总压控制 ; 2 氮气 总压 报警 ; 3 每一支管实行 单独控制 . 氧气 总管 和氮气总 管分别并 联数量 为 .0 5 倍 风 口 数 的支管 . 每一 氧气支管上并联 2 根风 口 输氧管 . 氧 GY A Q 一 2 气支 管和 氮气支管 上分 别设置氧气快速切断阀和 氮气快速 开放 三通阀 . 风 口 枪氧管上设置氧气压差 或流量检侧装置 . 1 氧气总压控制; 2 氮气总压报警 ; 3 一 根 输 氧管需 要 断氧 吹氮 保护 时 , 与其并联另 一根输氧管 同时断 氧吹氮 . 氧气 总管 和氮气总 管分别并 联数量为 1/ 3 倍风 口 数 的支管 . 每一氧气支管上并联 2 根风 口 抢氧管 . 氧 GY A 令 一 3 气支管 和氮气支管 上分 别设置氧气快速切断 阀和 氮气快速 开放 三通阀 . 风 口 输氧管上 设置氧气压差 或流量检测装置 . 氧气总管和 氮气总管分别并联数量为 .0 25 倍风 口 数的支管数 . 每一氧气支管上并联 4 根风 口 输氧管 . C Y A Q 一 4 氧气支 管和氮气支 管上分别设置氧气快速切 断阀 和氮气快速开放 三通阀 . 风 口 输氧管上设置氧气 压 差或流量检测装置 . l 氧气总压控制 ; 2 氮气总压报警 ; 3 一 根输 氧管 需要 断 氧吹氮 保护 时 ,与其并联另 1 根输氧管 同时断 氧吹氮 . 1 氧气总压控制 ; 2 氮气总压报警 ; 3 一 根输 氧 管需 要断 氧吹氮 保护 时 , 与其并 联另 3 根风 口 输氧管 同 时断氧吹氮 , 不能单独控制

Vol.20 No.2 刘应书等：高炉炉前供氧与安全控制系统及其计算机控制 111· 0 图2炉前供氯及安全控制改进方案 1-GYAQ-1;2-GYAQ-2;3-GYAQ-3;4GYAQ-4;5-GYAQ-0 4炉前供氧及安全控制系统的计算机控制 4.1计算机控制系统的硬件组成 如图3所示，高炉炉前供氧及安全控 制系统的计算机控制系统的硬件组成主要 包括3个部分：计算机及多通道AWD转换 板及数字O1板；信号处理柜；多路气体差 压传感器及现场执行机构 现场的工况采集过程是，气体差压通 过差压传感器转化为电压模拟信号，经信 图3计算机控制系统的硬件组成 1-计算机；2-AD版；301板；4信号控制柜： 号处理柜放大，送人计算机由AWD转换板 5多路气体差压信号；6-多路现场执行信号 转换为电压数字信号，经CPU运算将电压 数字转化为气体差压数字量，同时计算机程序根据该气体差压及可判断系统决定是否起动相 应执行机构. 系统启动现场执行机构的过程是，计算机由数字O/I板送出开关数字信号，进人信号处理 柜后驱动中间继电器，由中间继电器启动现场执行机构.系统可多路信号采集，即信号处理柜 同时接受放大并送出多路气体差压信号，由AD板通过切换分时采集；同样，系统可对多路现 场执行机构进行同时控制或独立控制， 42计算机控制系统的软件组成 计算机控制系统的控制软件采用Visual Basic for Windows编制，主要由参数设置、压

V o l . 2 0 蚀〕 . 2 刘应书等 : 高炉炉前供氧 与安全控制系统及 其计算机控 制 「丫 门广 丫 门 口 图 2 炉前供权及安全控制改进方案 l - 《 ; Y A令 1; 2曰 G Y A令 2 ; 手心 Y A令 3; 今心 Y A Q . 4 ; 乡《又Y A Q刁 4 炉前供氧及安全控制 系统的计算机控 制 .4 1 计算机控制 系统的硬件组 成 如 图 3 所示 , 高炉炉 前供氧及 安全 控 制系 统的计算机控制 系统的硬件 组成主要 包括 3 个部分 : 计算机及 多通 道 川 D 转换 板及 数字 0 八 板 ; 信号处 理柜 ; 多路 气体差 压传感 器及现 场执行机 构 . 现 场 的工 况 采集 过程 是 ,气体差 压通 过差 压传 感 器转 化 为 电压 模 拟信 号 , 经信 号处理 柜 放大 , 送人 计算 机 由 刀 D 转换 板 转换 为 电压数字信号 , 经 C P U 运算 将 电压 2 I , 4 3 r we se . l 图3 计算机控制系统的硬件组成 l es 计算机 ; 2一 A ID板; 手0 1 板 ; -4 信号控制柜 ; -5 多路气体差压信号; -6 多路现场执行信号 数字 转化为气体差压数 字量 , 同时计算 机程序 根据 该气 体差压 及可 判 断系 统决定 是否起 动相 应执行 机构 . 系统启动现 场执行 机构 的过程是 , 计 算机 由数字 0/ 1板 送 出开 关数字 信号 ,进人信号处理 柜后 驱动 中间继 电器 , 由中 间继 电器启动现 场 执行 机构 . 系统 可多 路 信号 采集 ,即信号处理 柜 同时接受 放大并 送 出多路气 体差 压信 号 , 由 刀D 板 通过 切换 分 时采集 ; 同样 ,系 统可 对多路 现 场执行机构进 行 同时控 制或独 立控制 . .4 2 计算机控制 系统的软件组成 计 算机控 制 系统 的控制 软件 采用 vi s au l B as ic fo r w idn o w s 编制 , 主要 由参数设 置 、 压

·112· 北京科技大学学报 1998年第2期 力显示、流量显示、监视画面、系统概貌等模块及其相对应的画面所组成 当计算机控制系统启动后，系统即进入监示画面通过监视画面可以了解全高炉各风口的 富氧喷煤状态.同时，在监视画面上还显示氮气总管和氧气总管中气体的压力.由该画面下方 的命令菜单可以使系统进行参数设置，查看流量、压力，监视系统工作状态或退出 5结论 (1)为了保证采用氧煤枪进行高炉富氧大量喷吹煤粉，高炉炉前供氧及安全控制系统除 了满足常规的用氧规程外，还要满足下列要求：1)能对每一支氧煤枪均匀供氧；2)当氧煤枪出 现故障时，能及时地切断该氧煤枪的氧气并补吹氨气，对氧煤枪进行独立控制和保护；3)当高 炉风口出现事故时，能及时切断相应氧煤枪的氧气并补吹氮气；4)维护方便，使用寿命长 (2)高炉炉前供氧及安全综合控制系统利用供氧支管中的氧气压力差以及热风围管和弯 头之间的热风压力差作为控制信号来工作在氧煤喷吹过程中，当氧煤枪枪头烧毁或枪头堵塞 时，氧气支管内的压力差发生变化且超过设定值时，系统使该支管断氧吹氮；当高炉风口发生 事故时，热风围管与弯管之间的压力差减小，小到临界值时，系统使相应支管断氧吹氮，从而起 到安全保护作用. (3)根据不同等级高炉的要求，系列化设计了GYAQ-0、GYAQ-1、GYAQ-2、GYAQ-3、 GYAQ-4等供氧及安全控制方案. (4)开发了高炉炉前供氧及安全控制系统的计算机控制系统，可以通过计算机实现参数 设置、系统监视与控制、压力及流量显显示 参考文献 1 Wikstrom J O,Skold B E.Karsrud K.SSAB/MEFOS Oxy-coal System-3 Yeas of Industrial Experince.In:1996 Ironmaking Conference Proceedings,1996.6 Oxygen Supply and Safe-control System for BF Oxy-coal Process and Its Computer Control Liu Yingshu Yang Tianjun Cang Dagiang Metallurgy School,UST Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT Based on the analysis of the requirement of oxygen supply system for BF oxy-coal process,oxygen supply and safe-control technology is investigated.And inte- grated oxygen supply and safe-control system is developed which can be qualified for safe-guard of individual oxy-coal lance when oxy-coal lance is burnt out or inserted or when the tuyere is inserted.To meet the needs of different blast furnaces,different oxygen supply and safe-control systems are developed,which enable to change initial parameters,to supervise and to control the oxygen supply and safe-control system,to measure and to display the pressures and flow rates of both oxygen and nitrogen. KEY WORDS blast furnace;coal injection;oxygen enrichment;safe-control

北 京 科 技 大 学 学 报 19 98年 第 2期 力显示 、 流量 显示 、 监 视 画 面 、 系 统概貌 等模块 及其相 对应 的 画 面所 组成 . 当计 算机 控制 系 统启 动后 ,系 统即进 人监示 画 面 . 通 过监视 画 面 可 以 了 解全 高 炉各 风 口 的 富氧 喷煤 状 态 . 同 时 ,在 监视 画 面 上还 显示 氮气总 管和 氧气 总 管 中气 体的压 力 . 由该 画 面 下 方 的命令菜 单可 以使系 统进 行参数设 置 ,查 看流量 、 压力 , 监 视系 统工作状 态 或退 出 . 5 结论 ( l) 为 了保证采 用 氧煤枪进 行高炉 富氧 大量 喷 吹煤 粉 ,高炉 炉 前供氧 及安 全控 制 系 统除 了满 足常 规的用 氧规程外 ,还 要满 足下 列要 求 : l) 能对每一支 氧煤 枪均 匀供 氧 ; 2) 当氧煤枪 出 现故 障 时 , 能及 时地 切 断该氧 煤枪 的氧气并 补 吹氮气 , 对氧煤 枪 进行 独立 控 制和保护 ; 3) 当高 炉风 口 出现事 故 时 ,能 及 时切 断相 应氧煤 枪 的氧 气并补 吹氮气 ; 4) 维 护方便 , 使 用 寿命长 . (2 ) 高炉 炉前 供氧 及安 全综合 控制 系统利 用供氧支 管 中的氧气压力差 以 及 热风 围管和 弯 头之 间 的热 风压 力差作 为 控制信号来工 作 . 在氧煤喷吹过程 中 , 当氧 煤枪枪 头烧毁或枪头堵塞 时 ,氧 气支管 内的压 力差 发 生变化 且 超过设 定值时 ,系 统使 该支 管断 氧吹氮 ; 当高炉 风 口 发 生 事 故时 ,热风 围管与弯管之 间 的压力 差减小 , 小到 临界 值时 , 系 统使相 应 支管断氧吹氮 ,从而起 到 安全保护 作用 . (3 ) 根 据 不 同 等级 高 炉 的要 求 , 系列 化 设 计了 C Y A Q 一 。 、 C Y A q l 、 C Y A Q 一 2 、 G Y A Q , 3 、 G Y A Q 一 4 等供氧及 安全 控制方 案 . (4 ) 开 发 了 高炉 炉前 供氧及 安全 控制 系 统的计 算机 控 制系 统 ,可 以 通 过计 算机 实现参数 设置 、 系统 监视 与控制 、 压 力及 流量显 显示 . 参 考 文 献 W i k s tr o m J O , xE pe ir 邢e . nI : 1 996 S k o ld B E , K习巧田d K SS A B / M E I刃5 o x y 一 e o al S y s te m 一 3 eY as o f I n d us itr al 】m n m 瓦如n g C o n fe re cn e P 找犯e e id gn s , 19 96 . 6 O x y g e n S u P P l y a n d S a fe 一 c o n tr o l S y s t e m fo r B F O x y 一 e o a l P r o e e s s a n d It s C o m P u t e r C o n tr o l 石u 枷g s h u aY n g 刀a nj u n aC ng D a q i a n g M e alt l u gr y S e h o l , U S T B e ij i gn , B e ij i n g 10 0 0 8 3 , C hl an A B ST R A C T B as e d o n ht e an al y s i s o f hte re iqu re m e n t o f o x y g e n s u PPl y s y s te m of r B F ox y 一 c o al P ocr e s s , ox y g e n s u p ly an d s afe 一 c o n t or l et c hn o log y 1 5 i n v e s it g a et d . A n d i n et - g ar et d o x y g e n s u p p l y a n d s a fe 一 e o n tr o l s y s et m 1 5 d e v e l o 详d w hi c h e a n be q u al iif e d fo r s afe 一 g aU r d o f i n d i v i d u al o x y 一 e o a l l a n e e w h e n o x y 一 e o al l a n e e 1 5 b u m t o u t o r i n s e ert d o r w h e n ht e ut y e er 1 5 i n s e ’Iet d . OT m e e t ht e n e e d s o f d i fe er n t b las t fu m ac e s , d i fe er n t o x y g e n s u PPl y a n d s a fe 一 c o n tr o l s y s et m s aer d e v e l o ep d , w ih c h e n a b l e ot e h an g e iin it al p a n u n e et sr , ot s u pe vr i s e an d ot c o n t r o l ht e o x y g e n s u P P l y a n d s a fe 一c o n otr l s y s ot m , ot m e as uer an d t o d i s P l a y ht e P er s s u er s a n d fl o w ar et s o f bo ht o x y g e n a n d in otr g e n . K E Y W O R D S b l as t fu m ac e ; c o a l inj e e it o n ; o x y g e n e n ir e h m e n t : s a fe 一 e o n t or l