高炉煤粉喷吹控制系统述评.pdf

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高炉煤粉喷吹控制系统述评

刘克显，王玉涛，魏颖，王师

（东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳))"""(）

摘要：通过对高炉煤粉喷吹系统各环节工作特性及煤粉喷吹量各调节方式的分析，指出煤
粉喷吹量调节系统是一个动态、时变、随机干扰严重的多输入单输出非线性对象·总结并分析了煤
粉喷吹量计量和控制技术的发展现状，指出目前煤粉喷吹量调节控制系统存在计量信号不准确、
控制规律无自适应性等问题，并对智能控制技术用于解决喷煤量调节控制系统存在的难题作了展
望·
关键词：高炉煤粉喷吹；煤粉喷吹率；煤粉流量计量；煤粉流量控制；喷吹率调节；智能控制
中图分类号：CD$,文献标识码：E

高炉喷吹煤粉冶炼具有大幅度降低焦比、提的煤粉流动性能有较大差异·湿度太大的煤粉和
高经济效益、减轻环境污染等优点·目前，喷煤技煤粉中所含有的杂质如纤维等容易造成分配器或
喷枪阻塞，使得喷吹管道通畅程度具有随机性
术向大喷吹率浓相输送方向发展·国外有)6铁水·
［］给料器工作特性
喷吹!("!!,"FG煤粉的报道)，我国宝山钢铁!"#
若不考虑罐压及载送气流量波动等因素，混
集团（公司）)号高炉)&&&年曾进行过)6铁水喷
合器给料器及可调煤粉给料器的开度或旋转给料
吹!,"!!$"FG煤粉的实验·在大喷吹量浓相输
送前提下，如何稳定、均匀、准确地调节煤粉喷吹器（星形给料器、螺旋给料器）的转速与给料器出
量，是维持炉温稳定、保证炉况顺行，使得高炉达料量在一定范围内是一种近似的线性关系，但当
开度／转速超过某一范围后，其输入、输出将偏离
到最佳冶炼状态的基本前提之一·
高炉煤粉喷吹量的调节方式主要有给料器开线性关系，呈现明显的非线性特性·
度（转速）调节、载送气体流量调节、喷吹罐罐压调流态化给料方式是使煤粉呈现流化状态而从
喷吹管道导出，通过改变注入喷吹管道的载送气
节等方式，现代高炉一般同时具有两种或两种以
体流量来调节喷煤量·由于煤粉流化过程的动态
上调节方式·
特性，导致煤粉流出量不均匀给料器出料口上下
为实现喷煤量的精确控制，喷吹量的准确计量·
压差的波动也使得喷煤量呈波动状态·所以，这种
是一个必不可少的环节·目前常用的喷吹量计量方
给料方式不仅具有非线性特性，而且具有很强的
法主要有电子称和煤粉流量计两种计量方式·
动态特性·
)高炉煤粉喷吹对象的分析!"$煤粉的气力输送
粉体在气力输送管道中的流动存在复杂的流
喷煤量调节的控制由于受煤粉流动性能、给
型变换和压力波动·流型的变换将使喷吹管道内
料器的工作特性、煤粉在气力输送过程中的流动、
的压力平衡关系遭到破坏，给料器出料口上下压
高炉炉况的波动、喷吹量的检测精度等影响很大，
差改变，影响给料器输出特性·由于管道内压力恢
使得喷吹系统的控制比较困难
·复平衡能力较弱，故喷吹量经常处于波动状态·另
!"!煤粉流动性能外，管道压力的频繁波动还可能引起载送气流量
影响煤粉流动性能的因素主要有煤粉的粒
的大幅振荡，使得喷吹系统无法稳定工作·
度、湿度、挥发分含量、煤种、煤质等粒度的大小
·!"%检测环节
和均匀性对煤粉流动性影响较大·煤种、煤质不同喷吹量的计量主要有电子称和流量计两种方

收稿日期：!"""#"$#%"
基金项目：“九五”国家重点科技攻关计划资助项目（&’#’!(#"!#"’）·
作者简介万方数据：刘克显（)&*!+），男，安徽寿县人，东北大学博士研究生；王师（)&%%+），男，江苏泰州人，东北大学教授，博士生导师·
!#*东北大学学报（自然科学版）第!!卷

式，目前，两种检测方式的精度都不高；另外，电子知识的智能控制技术的应用还较少·
称检测方式存在较大的时间滞后，流量计检测方!"#各调节方式的控制手段
式因煤粉输送过程中的波动特性，测得喷吹量波目前，各种调节方式的自动控制主要是将调
动性较强，给实现闭环控制增加了难度·节对象简化为线性系统来处理·对于同时存在的
通过上述分析可见，高炉煤粉喷吹是一个动多种调节方式，一般采用单独的闭环回路实现各
态、非线性、时变、受强干扰作用、存在时间滞后和调节方式分离的半自动控制·
对象参数变化的多输入单输出系统·目前主要的给料器开度（转速）调节及罐压调节的控制方
喷煤量调节方式有调节给料器开度（转速）、调节式是将各自的调节对象简化为单输入、单输出
载送气体流量、调节喷吹罐罐压