高爐噴煤噴吹自動化控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計說明書[1].doc

摘要本次畢業(yè)設(shè)計主要闡述了高爐噴煤噴吹自動化控制系統(tǒng)，不包括制粉過程的控制，控制范圍是從煤粉倉、中間罐、噴吹罐、噴吹總管、由爐前煤粉分配器到噴吹支管的自動控制過程。本次畢業(yè)設(shè)計只考慮了一個噴煤噴吹序列作為控制對象。本次設(shè)計包含：課題本身的背景、由來、意義、主要工藝類型、國內(nèi)外高爐噴煤噴吹技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及對未來發(fā)展的展望；闡述了所需傳感器、閥、開關(guān)等硬件設(shè)備，主要進(jìn)行了煤粉從煤粉倉到中間罐倒罐控制，煤粉從中間罐到噴吹罐倒罐控制，煤粉從噴吹罐噴到高爐風(fēng)口中的控制，停噴控制，中間罐和噴吹罐的壓力控制，煤粉倉、中間罐及噴吹罐溫度、壓力的安全連鎖控制，噴吹風(fēng)壓力的自動測量等控制項目；本設(shè)計主要選用的PLC控制系統(tǒng)的選型、硬件配置選擇、I/O表編寫、硬件接線圖的繪制的工作。關(guān)鍵詞：PLC；高爐噴煤；傳感器AbstractThe graduation project focused on the automatic control of blast furnace coal injection system, does not include coal grinding process control. Cntrol the process of automation and control, includingo coal powder storage warehouse, the middle tank,the injection tank, injection Explorer, front-end from the blast furnace coal injection powder distribution device to the branch pipe. The graduation project, a PCI only consider as a controlled injection sequence. The design includes: That the issue of background, origin, meaning, the main type of technology, at home and abroad PCI jet technology development prospects and the future development of. On the need for the sensors, valves, switches and other hardware equipment.Mainly carried out coal powder from the coal powder position to control the middle of the tank,pulverized coal injection in the middle tank to tank can back control from the pulverized coal injection into blast furnace tuyere spray cans of control, stop the injection control, the middle tank and the injection pressure control tank, coal stores, intermediate and spray cans blow tank temperature and pressure control of the security chain, hair spray, such as automatic measurement of the pressure control projects; the design of the main selection of the PLC control system selection, hardware configuration options, I / O table prepared mapping hardware wiring work.KeyWords：PLC; blast furnace pulverized coal injection; sensor詳細(xì)摘要高爐噴煤技術(shù)始于1840年SMBanks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18401845年間在法國博洛涅附近的馬恩省煉鐵廠實(shí)現(xiàn)的。由此背景引出本次畢業(yè)設(shè)計的題目高爐噴煤噴吹技術(shù)的自動化控制。課題主要闡述了高爐噴煤系統(tǒng)的噴吹工藝控制，不包括制粉工藝。在此項技術(shù)產(chǎn)生的一百多年間，發(fā)展卻相對緩慢，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。第一部分前言中闡述了高爐噴煤的定義，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。然后由定義引出了采用此項技術(shù)的意義，它以低價的煤代替了日趨貧乏且價格昂貴的冶金焦，降低了焦化，使高爐煉鐵的成本大幅下降。它是一種調(diào)劑爐況的手段，也改善爐缸工作狀態(tài)，是高爐穩(wěn)定順行。然后，又介紹了此工藝的常用基本流程，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。簡介描述了幾種較成熟的工業(yè)性生產(chǎn)流程：1、德國KvTTNER流程；2、美國阿姆科(ARMCO)流程；3、日本住友流程；4、日本川崎流程；5、盧森堡Paul Wurth流程；6、混合型流程；7 英鋼聯(lián)粒煤噴吹流程。再后簡要介紹了幾種新噴煤工藝，包括：1、富氧大噴煤量技術(shù)；2、利用等離子大量噴吹煤粉；3、復(fù)合噴吹技術(shù)；4、粒煤噴吹技術(shù)。在第一部分最后介紹了我國噴煤噴吹技術(shù)現(xiàn)狀，進(jìn)十幾年這項技術(shù)在國內(nèi)的進(jìn)步和存在的問題，還包括對我國高爐發(fā)展前景的展望。第二大部分主要闡述了高爐噴煤噴吹自動化控制整體方案。首先對噴吹工藝及檢測點(diǎn)布置進(jìn)行了講解，其中包括了所選用的三罐串罐噴吹所需放散閥、流化閥、充壓閥、均壓閥、滅火氮?dú)忾y、下錐形閥、上錐形閥、給料器和下煤球閥的分配進(jìn)行了比較細(xì)致的敘述并附圖對安裝位置進(jìn)行說明，又對各種所需測量設(shè)備（如壓力、溫度、重量、氣體含量等）、所需數(shù)量、安裝位置進(jìn)行了描述。然后在附圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行噴吹控制過程描述。先介紹了基本操作方式：全自動操作、手動操作和檢修操作，然后是主要進(jìn)行的操作過程總述（包括煤粉從煤粉倉到中間罐倒罐控制，煤粉從中間罐到噴吹罐倒罐控制，煤粉從噴吹罐噴到高爐風(fēng)口中的控制，停止向高爐噴吹煤粉的控制，安全連鎖控制程序），最后詳細(xì)說明了具體操作過程。中間罐加料：中間罐加料前的條件為中間罐必須為“空信號”， 壓力必須小于0.02MPa，放散閥處于“打開”狀態(tài)，充壓閥、流化閥、上錐閥和下錐閥處于“關(guān)閉”狀態(tài)、中間罐與噴吹罐之間的均壓閥處于“關(guān)閉”狀態(tài)；滿足上述條件后在進(jìn)行倒罐操作開煤粉倉下錐形閥，開中間罐上錐形閥，關(guān)煤粉倉放散閥，開煤粉倉流化閥，中間罐“料滿”信號發(fā)出時再進(jìn)行以下操作，關(guān)煤粉倉流化閥，開煤粉倉放散閥，關(guān)煤粉倉下錐形閥，關(guān)中間罐上錐形閥，煤粉從煤粉倉到中間罐倒罐順序結(jié)束，中間罐處于“料滿”位置。噴吹罐加料：噴吹罐內(nèi)煤量顯示下限，自動發(fā)出允許加料信號，噴吹罐內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值，中間罐“料滿”； 倒罐，關(guān)中間罐放散閥，開中間罐充壓閥，中間罐與噴吹罐壓差小于設(shè)定值時，關(guān)閉充壓閥，打開兩罐間均壓閥，開中間罐下錐形閥，開噴吹罐上錐形閥，開中間罐流化閥，中間罐“料空”信號來后，進(jìn)行下列操作，關(guān)中間罐流化閥，關(guān)中間罐下錐形閥，關(guān)噴吹罐上錐形閥，關(guān)中間罐充壓閥，關(guān)中間罐與噴吹罐間均壓閥，開中間罐放散閥，煤粉從中間罐到噴吹罐倒罐順序完成。噴吹控制：前提條件得到高爐“允許噴吹”信號，噴吹罐內(nèi)料位不低于下限，滿足安全連鎖要求，檢查噴煤管路上手動閥門的狀態(tài)，人工輸入正常；噴吹控制，開噴吹風(fēng)閥，開安全閥，開噴吹罐下煤球閥，開噴吹罐流化閥，啟動給料器。最后是停噴控制（發(fā)出停噴指令終止各“倒罐”操作，關(guān)噴吹罐下煤球閥，停給料器，關(guān)安全閥，關(guān)噴吹風(fēng)閥）和對三罐及噴吹管道的壓力、溫度的安全連鎖控制。第三部分主要闡述了所用的各種測量設(shè)備（包括料位、壓力、溫度、氧含量、一氧化碳含量和重量測量設(shè)備）的選型和其技術(shù)指標(biāo)的說明，所選用控制設(shè)備采用SIEMENS公司的SIMATIC S7系列的SIMATIC S7-300通用型PLC的CPU（6ES7 315-2AG10-0AB0），模擬量I/O模塊（6ES7 331-7KF02-0AB0），數(shù)字量輸入I/O模塊（6ES7 321-1EH01-0AA0），數(shù)字量輸出I/O模塊(6ES7 322-1HH00-0AA0)的選型和詳細(xì)數(shù)據(jù)說明。關(guān)鍵詞：PLC；高爐噴煤；傳感器Detailed SummaryBlast furnace pulverized coal injection technology in 1840 at S. M. Banks on the injection of coke and anthracite idea; the worlds first industrial applications are based on the idea that in 1840 1845 in the French province of Bologna near the iron works to achieve the Isle of Man. This background leads to the topic of graduation PCI design automation control injection technology. The main topics of the blast furnace pulverized coal injection system to control the injection process, does not include the milling process. In the technologies used to produce more than one hundred years, the development is relatively slow, the basic lack of progress; the 20th century until the early 60s, Europe, China, the United States before some of the factory started in the blast furnace pulverized coal injection on the test. 7O at the end of the second oil crisis in the emergence of the blast furnace pulverized coal injection technology to speed up research and development, especially in Europe and Japan is in the practical application has been made a major breakthrough. Foreword to the first part of the definition of a blast furnace pulverized coal injection is from the blast furnace tuyere direct injection to the ground of the coal (anthracite, bituminous coal, or both, as well as a mixture of pulverized lignite), to replace the coke to the blast furnace to provide heat and reducing agent. Led by the definition of the meaning of the use of this technology, it replaces the low-cost coal and increasingly scarce expensive metallurgical coke, coking reduced so that the cost of blast furnace substantially reduced. It is a means of regulating the status of furnace, but also work to improve the hearth, and is stable antegrade blast. And then introduced the basic process technology used, under the milling device to the distance from the blast furnace, coal stores, injection tank placement differences in the thickness pipeline injection, injection pressure is high or low concentrations of the size of transmission as well as different forms of spray, you can have a direct injection, indirect injection; string injection cans and cans of injection; Explorer injection, multi-branch injection; high-pressure injection, pressure injection; dense phase injection, dilute coal injection and oxygen injection machine, injection machine and other conventional forms of injection. Profile describes some of the more mature industrial production processes: 1, Germany KvTTNER process; 2, the United States armco (ARMCO) process; 3, Japans Sumitomo processes; 4, flow Kawasaki, Japan; 5, Luxembourg Paul Wurth process; 6 , mixed-type process; 7 British Steel Union Coal particle injection process. Again after a brief introduction of several new coal technology, including: 1, the volume of oxygen-rich large coal technology; 2, the use of a large number of plasma pulverized coal injection; 3, compound injection techniques; 4, tablets coal injection technology. Finally, in the first part of the status quo of Chinas coal injection technology, more than ten years into the technology progress in China and problems, but also the development prospects of Chinas outlook for blast furnace. The second most of the major coal injection on blast furnace automation control package. First point of injection and detection process carried out on the layout, including the choice of three cans of string emission requirements can injection valve, fluid valve, charge pressure valve are pressure valves, fire nitrogen valve, conical valve under , the cone valve, under the coal feeder and the distribution of the ball valve were compared and described in detail on the installation drawings indicate the location, but also all the necessary measuring equipment (such as pressure, temperature, weight, gas content, etc.) , the required number, a description of the installation location. And then in the graph on the basis of the control process described injection. First introduced the basic mode of operation: fully automatic operation, manual operation, and maintenance operations, and then is a major operation carried out by Overview (including coal from the coal inverted position to the intermediate tank can control, to the pulverized coal injection in the middle tank cans cans back control from the injection of pulverized coal to blast furnace tuyere spray cans of control, stop the blast furnace pulverized coal injection control, security control procedures for the chain), and finally a detailed description of the specific operation. Tank feeding the middle: the middle of the pre-conditions can feed tank for the middle must be an empty signal, the pressure must be less than 0.02MPa, emission valves in the open status, filling pressure valve, fluid valve, cone valve and the valve under the cone in the off state, intermediate between the cans and the cans are injection valve in the off state; to meet the above conditions can operate in open coal was under the cone valve position, open the middle of the cone-shaped tank valve, Bleeding valve clearance warehouse coal, the coal flow position of valve, the middle tank full feed signal when the following closing of coal flow valve position, the valve emission coal warehouse, customs warehouse under the cone of pulverized coal valve off the middle of the cone-shaped tank valve, coal from the coal warehouse cans down to the middle of the order of the end cans, cans in the middle of full feed position. Feed tank injection: injection volume of the tank showed that the lower limit of coal, to allow automatic feeding signal injection tank pressure settings to reach the middle tank full feed; inverted cans, Bleeding Tundish valve clearance, the tank filling the middle pressure valve, intermediate pressure tank and the injection tank is less than set value, the filling valve shut down, open the two cans were pressure between the valve and open the next among the tank valve cone, the cone-jet on the tank valve, open the middle fluid tank valve, the middle tank feed air signals, the following operations, clearance of middle-tank flow valve, clearance under the middle of tank valve cone, the cone-shaped tank clearance injection valve, filling tank clearance intermediate pressure valve, intermediate clearance between tank and tank-pressure injection valve, the valve emission Tundish, pulverized coal injection in the middle tank to tank down the order can be completed. Injection control: a prerequisite for blast furnace to be allow injection signal injection tank of not less than the minimum level to meet the security requirements of the chain, check the PCI manual control valves on the road, and entered into the normal; injection control , the injection valve, the safety valve, the injection of coal under the tank ball valve, open valve injection fluid can start to feed. Finally, there is cessation of injection control (injection instructions issued to stop the termination of the anti-tank to operate, clearance under the coal injection tank ball valve, stop feeder off safety valve, injection valve clearance) and the three cans and the injection pipe pressure, temperature control of the security chain. The third part mainly used on a variety of measuring equipment (including level, pressure, temperature, oxygen content, carbon monoxide content and weight measuring equipment) selection and description of its technical indicators, the use of control equipment selected by SIEMENS companys SIMATIC S7 series of SIMATIC S7-300-size-fits-PLC-CPU (6ES7 315-2AG10-0AB0), analog I / O module (6ES7 331-7KF02-0AB0), Digital Input I / O module (6ES7 321-1EH01-0AA0 ), digital output I / O module (6ES7 322-1HH00-0AA0) the selection and detailed data. Keywords: PLC; blast furnace pulverized coal injection; sensor目錄摘要IAbstractII詳細(xì)摘要IIIDetailed SummaryV1 前言11.1 高爐噴煤技術(shù)背景11.2高爐噴煤的意義11.3高爐噴煤基本流程21.4噴吹技術(shù)的發(fā)展31.4.1富氧大噴煤量技術(shù)41.4.2利用等離子大量噴吹煤粉41.4.3復(fù)合噴吹技術(shù)41.4.4粒煤噴吹技術(shù)41.5我國噴煤噴吹技術(shù)51.5.1我國噴煤噴吹技術(shù)現(xiàn)狀51.5.2我國高爐噴煤技術(shù)的進(jìn)步61.5.3我國高爐噴煤存在的問題61.5.4我國高爐發(fā)展前景72 高爐噴煤噴吹自動化控制整體方案92.1 噴吹工藝及檢測點(diǎn)布置92.2 工藝流程示意圖92.3 噴吹控制過程描述102.3.1 噴吹系統(tǒng)操作方式102.3.2 噴吹過程描述113 設(shè)備選型143.1 所用測量設(shè)備選型143.1.1 料位測量設(shè)備選型143.1.2 溫度測量設(shè)備選型163.1.3 壓力測量設(shè)備選型163.1.4 氧含量測量設(shè)備選型173.1.5 一氧化碳測量設(shè)備選型183.1.6 重量測量設(shè)備選型193.2系統(tǒng)硬件配置方案203.2.1 總體配置方案203.2.2 SIMATIC S7-300通用型PLC簡介203.2.3 CPU213.2.4 PS 307 電源模塊5A 6ES7 307-1EA00-0AA0253.2.5 模擬量輸入模板 SM 331 AI 8 12 位(6ES7 331-7KF02-0AB0)263.2.6 數(shù)字量輸入模板 SM 321;DI 16120 VAC（6ES7 321-1EH01-0AA0）293.2.7 繼電器輸出模板SM 322 DO 16繼電器120VAC（6ES7 322-1HH00-0AA0）303.2.8 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DPLC接線圖431 前言1.1 高爐噴煤技術(shù)背景高爐噴煤技術(shù)始于1840年SMBanks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18401845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高爐201kg(粒煤)，1992年11月德國蒂森公司施韋爾根1號高爐2006kg，1992年11月荷蘭霍戈文公司艾莫依登廠6號高爐205kg，1993年11月日本新日鐵君津廠3號高爐200kg、1994年l0月NKK公司福山廠4號高爐218kg等指標(biāo)均已是當(dāng)時的世界一流水平。1.2高爐噴煤的意義高爐噴煤對現(xiàn)在高爐煉鐵技術(shù)來說是一項重要的技術(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：1.以低價的煤代替了日趨貧乏且價格昂貴的冶金焦，降低了焦化，使高爐煉鐵的成本大幅下降。2.高爐噴煤可以作為一種調(diào)劑爐況的手段。3.高爐噴煤可以改善爐缸工作狀態(tài)，是高爐穩(wěn)定順行。4.為高爐提高風(fēng)溫和富氧鼓風(fēng)創(chuàng)造條件。因為噴吹煤粉會使風(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)時已被充分加熱，溫度高達(dá)14501500，而噴吹的煤粉溫度不超過100；3） 煤粉中的碳?xì)浠衔锓纸庑枰獰崃俊?.噴吹煤粉中的氫含量比焦炭帶入的多，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。6.噴吹煤粉代替了部分焦炭，不僅緩解了焦煤的供需緊張狀況，也減少了對煉焦設(shè)施的投資和建設(shè)，更降低了煉焦生產(chǎn)對環(huán)境的污染。1.3高爐噴煤基本流程根據(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3、4、5號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個噴吹罐，一根總管、一個分配器；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)?，因為是稀相輸送，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4、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4、5號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)動的旋轉(zhuǎn)給料閥。斯肯索普安娜女王號高爐及克里夫蘭4號高爐采用的即是典型的粒煤噴吹流程；其中，克里夫蘭4號高爐的設(shè)計噴煤比競高達(dá)匪夷所思的400kgt，是迄今為止煤比最高的設(shè)計。以上各流程均有噸鐵噴吹200kg的能力和生產(chǎn)實(shí)績，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。1.4噴吹技術(shù)的發(fā)展本世紀(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、計量及自動控制水平在不斷提高，噴吹技術(shù)也有創(chuàng)新，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。1.4.1富氧大噴煤量技術(shù)高爐鼓風(fēng)中含氧每增加1，可增產(chǎn)3，可多噴煤8lOkgt。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2223（有的高爐不富氧鼓風(fēng))。我國鞍鋼2號高爐在“七五”期間進(jìn)行富氧大噴煤量試驗，鼓風(fēng)含氧由21增至28.59，噴煤量由73 kgt提高到170kgt，取得了利用系數(shù)2.4tm3d、焦比428 kgt的好成績。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。1.4.2利用等離子大量噴吹煤粉比利時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。1.4.3復(fù)合噴吹技術(shù)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號高爐，在一個風(fēng)口進(jìn)行了超復(fù)合鼓風(fēng)法的試驗。從風(fēng)口同時大量噴吹煤粉(200kgt)和礦粉(200 kgt)，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。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、水島廠4號高爐上，效果良好。1.4.4粒煤噴吹技術(shù)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103O小于74m， 其三座高爐通常噴煤量為150kgt。在1991年1O月到1992年2月進(jìn)行的l8周試驗期間，維多利亞女王號高爐平均噴煤量為196 kgt，最后4周的平均噴煤量達(dá)207 kgt，焦比降至289kgt，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)。1.5我國噴煤噴吹技術(shù)1.5.1我國噴煤噴吹技術(shù)現(xiàn)狀高爐應(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。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)140l8O千克噸鐵，日本鋼管公司福山廠4號高爐自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，其目標(biāo)噴煤量為300400千克噸鐵，國外大噴煤量高爐用氧量達(dá)到4070m3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)品的競爭力。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，年經(jīng)濟(jì)效益為1.24億元，噴煤時富氧量增加1，可增產(chǎn)鐵35。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。1.5.2我國高爐噴煤技術(shù)的進(jìn)步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號高爐所進(jìn)行的工業(yè)試驗連續(xù)個月噴煤量達(dá)到203千克噸鐵，成為世界上高噴煤量連續(xù)操作時間最長的高爐。焦比降到367千克噸鐵，利用系數(shù)達(dá)到2.185噸天立方米，各項技術(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，高爐利用系數(shù)由原來的1.472提高到近1.7，“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?？梢哉f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。1.5.3我國高爐噴煤存在的問題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，“九五”末期我國高爐噴煤量將努力爭取達(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為我國絕大部分高爐噴煤設(shè)備是在7080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，在這種條件下要擴(kuò)