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西門(mén)子數(shù)字化高爐解決方案在韶鋼3200m3高爐的應(yīng)用———西門(mén)子數(shù)字化高爐解決方案在韶鋼3200m3高爐的應(yīng)用
西門(mén)子(中國(guó))有限公司工業(yè)自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)技術(shù)集團(tuán)——自動(dòng)化系統(tǒng)

前言:         目前,我國(guó)正處于工業(yè)化的中后期,較之以往更加注重推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。鋼鐵產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè),涉及面廣、產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度高、消費(fèi)拉動(dòng)大,在經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展、財(cái)政稅收、國(guó)防建設(shè)以及穩(wěn)定就業(yè)等方面發(fā)揮著重要作用,同時(shí),鋼鐵產(chǎn)業(yè)也面臨著產(chǎn)能過(guò)剩、低端產(chǎn)能較多的問(wèn)題。為此,2009年國(guó)務(wù)院辦公廳公布了《鋼鐵產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》,旨在確保鋼鐵產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)運(yùn)行,加快結(jié)構(gòu)調(diào)整,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。鋼鐵行業(yè)的不斷發(fā)展對(duì)與其相對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化與信息化水平提出了更新、更高的要求。   韶關(guān)鋼鐵集團(tuán)有限公司         廣東省韶關(guān)鋼鐵集團(tuán)有限公司1966年建廠,歷經(jīng)40多年的發(fā)展,現(xiàn)已成為年產(chǎn)鋼600萬(wàn)噸能力,集鋼鐵制造、物流、工貿(mào)為一體的大型國(guó)有企業(yè)集團(tuán);成為世界鋼鐵企業(yè)100強(qiáng),中國(guó)企業(yè)500強(qiáng)、廣東企業(yè)50強(qiáng);成為廣東重要的鋼鐵生產(chǎn)基地、高新技術(shù)企業(yè)和中國(guó)重要的船板鋼生產(chǎn)基地。2009年,面對(duì)全球金融危機(jī),韶鋼抓管理、練內(nèi)功、調(diào)結(jié)構(gòu)、強(qiáng)創(chuàng)新,積極應(yīng)對(duì),年產(chǎn)鋼422.68萬(wàn)噸,鐵418.54萬(wàn)噸,鋼材405.57萬(wàn)噸,實(shí)現(xiàn)銷售收入141億元,總資產(chǎn)221億元。         “韶鋼”鋼材品牌獲首屆廣東省優(yōu)秀自主品牌稱號(hào),船板鋼通過(guò)了中國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、挪威、法國(guó)、日本、韓國(guó)、意大利等九國(guó)船級(jí)社工廠認(rèn)證;橋梁用結(jié)構(gòu)鋼板首批通過(guò)中國(guó)船級(jí)社產(chǎn)品認(rèn)證;熱軋螺紋鋼筋、船板、Q345板獲得了國(guó)家冶金產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量金杯獎(jiǎng)。在珠三角、整個(gè)華南地區(qū),韶鋼產(chǎn)品有著舉足輕重的影響。眾多高層建筑、重點(diǎn)工程、高速公路、地鐵項(xiàng)目等都指定使用韶鋼產(chǎn)品。 2010年,韶鋼提出鞏固成果防反復(fù),內(nèi)降成本、外拓市場(chǎng)、管理精益、技術(shù)創(chuàng)新、增強(qiáng)持續(xù)盈利能力工作思路。培育“韶華永鑄、鋼鐵意志、集思廣益、團(tuán)隊(duì)一流”品質(zhì)文化,以“誠(chéng)信、規(guī)范、業(yè)績(jī)、奉獻(xiàn)”的企業(yè)文化,全力打造裝備先進(jìn)、品質(zhì)精良、績(jī)效卓越,環(huán)保生態(tài)型、品種效益型、和諧穩(wěn)健型,華南地區(qū)最具競(jìng)爭(zhēng)力的鋼鐵精品基地。         據(jù)韶關(guān)鋼鐵集團(tuán)有限公司煉鐵部主任工程師畢勇先生介紹,在本次建設(shè)的3200m3 高爐投產(chǎn)之前,韶鋼已建有7座高爐。根據(jù)韶鋼發(fā)展的遠(yuǎn)程規(guī)劃,早期的5座350 m3小高爐因技術(shù)設(shè)備相對(duì)落后、產(chǎn)能低下,將逐步被淘汰(淘汰產(chǎn)能250萬(wàn)噸/年),截至目前已關(guān)停其中的3座,另外2座也即將完成各自的歷史使命。         韶鋼8號(hào)高爐由中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司(CISDI)設(shè)計(jì)施工總承包,于2008年2月27日奠基,隨后開(kāi)始進(jìn)行基礎(chǔ)施工。深圳市域展工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)有限公司作為西門(mén)子高級(jí)系統(tǒng)集成商為用戶提供全套自動(dòng)化系統(tǒng)集成解決方案。

韶鋼8號(hào)高爐 高爐生產(chǎn)的工藝流程和特點(diǎn)         高爐冶煉是把鐵礦石還原成生鐵的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程。鐵礦石、焦炭和熔劑等固體原料按規(guī)定配料比由爐頂裝料裝置分批送入高爐,并使?fàn)t喉料面保持一定的高度。焦炭和礦石在爐內(nèi)形成交替分層結(jié)構(gòu)。礦石料在下降過(guò)程中逐步被還原、熔化成鐵和爐渣,聚集在爐缸中,定期從鐵口、渣口放出。

高爐工藝流程簡(jiǎn)圖         本項(xiàng)目以高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣為燃料,球團(tuán)礦、燒結(jié)礦為原料,采用4座內(nèi)燃式熱風(fēng)爐,富氧噴煤系統(tǒng),攪籠法爐渣處理裝置,4個(gè)鐵口循環(huán)出鐵,高爐每天出鐵12次,每次出鐵時(shí)間112min。干法煤氣除塵系統(tǒng)、TRT余壓發(fā)電裝置將高爐煤氣全部回收。         為了減少粉塵對(duì)環(huán)境污染,本次設(shè)計(jì)對(duì)原料供應(yīng)系統(tǒng)、礦槽、風(fēng)口平臺(tái)出鐵場(chǎng)及爐頂設(shè)置環(huán)境除塵設(shè)施,使排放含塵濃度<100mg/Nm3。         高爐自動(dòng)化過(guò)程主要包含高爐本體控制、上料和配料控制、熱風(fēng)爐控制,以及除塵系統(tǒng)控制等。高爐自動(dòng)化的目的,主要是保證高爐操作的四個(gè)主要問(wèn)題:正確配料并以一定的順序及時(shí)裝入爐內(nèi);控制爐料均勻下降;調(diào)節(jié)爐料分布及保持其與熱煤氣流的良好接觸;保持高爐整體有合適的熱狀態(tài)。高爐自動(dòng)化系統(tǒng)主要包括儀表檢測(cè)及控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和過(guò)程及管理用計(jì)算機(jī)。   適應(yīng)需求的最佳選擇         畢主任認(rèn)為,高爐控制系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)龐雜,為滿足連續(xù)生產(chǎn)的要求,主控制器的處理能力首當(dāng)其沖成為了選型的關(guān)鍵指標(biāo)之一。而從工藝角度來(lái)看,高爐上料系統(tǒng)(含料車上料系統(tǒng)和爐頂布料系統(tǒng))是煉鐵高爐中最重要的一環(huán),及時(shí)準(zhǔn)確的上料是保證高爐產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量的前提。如果上料慢,趕不上料線,將影響產(chǎn)量;如果上料錯(cuò),則會(huì)導(dǎo)致高爐拉風(fēng)、休風(fēng)的嚴(yán)重后果。此外,變頻器在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)及高次諧波所形成的干擾,是嚴(yán)重影響控制和通訊系統(tǒng)安全運(yùn)行的主要因素,因此,高爐生產(chǎn)的特點(diǎn)對(duì)控制系統(tǒng)的性能與穩(wěn)定性都提出了很高的要求。         經(jīng)過(guò)慎重篩選和綜合論證,基于PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線的SIMATIC PCS7 V7.0過(guò)程控制系統(tǒng)最終脫穎而出,擔(dān)負(fù)起了韶鋼8號(hào)高爐數(shù)字化生產(chǎn)的重任。談到這套系統(tǒng),畢主任不無(wú)感慨:“我們和西門(mén)子公司一直保持著良好的合作關(guān)系,7號(hào)高爐使用的PCS7系統(tǒng)以及之前大量的成功應(yīng)用都已證明,西門(mén)子公司具備的國(guó)際領(lǐng)先的技術(shù)、優(yōu)異的產(chǎn)品質(zhì)量和可靠的服務(wù)保障能力是值得我們信賴的!”   項(xiàng)目具體實(shí)施 工藝概況         韶鋼8號(hào)高爐工程包括1座容積3200m3的高爐及相應(yīng)的配套設(shè)施。主要工藝設(shè)施有:   (1)礦焦槽及上料系統(tǒng),共設(shè)礦焦槽20個(gè)。其中燒結(jié)礦槽6個(gè);焦槽6個(gè);球團(tuán)礦槽3個(gè);塊礦槽2個(gè);雜礦槽2個(gè);小塊焦槽1個(gè),以及皮帶輸送和小塊焦回收設(shè)備等。   (2)上料系統(tǒng),上料主皮帶機(jī)及皮帶清洗設(shè)備等。   (3)無(wú)料鐘爐頂系統(tǒng),包括無(wú)料鐘裝料設(shè)備,布料設(shè)備,爐頂液壓設(shè)備,干油潤(rùn)滑設(shè)備,水冷卻設(shè)備等。   (4)高爐本體系統(tǒng),包括爐體冷卻裝置,32個(gè)風(fēng)口。   (5)出鐵場(chǎng)系統(tǒng),包括南(C1),北(C2)雙出鐵場(chǎng), 4個(gè)出鐵口,泥炮及開(kāi)鐵口裝置等。   (6)煤氣除塵系統(tǒng),包括重力除塵器,干法煤氣布袋除塵(韶鋼院),減壓閥組,煤氣切斷閥等。   (7)熱風(fēng)爐及余熱回收系統(tǒng),包括4座內(nèi)燃式熱風(fēng)爐,2臺(tái)助燃風(fēng)機(jī),余熱回收裝置等。   (8)煤粉制備及噴吹系統(tǒng),包括干燥爐,中速磨,收粉設(shè)施,噴吹設(shè)施,供煤設(shè)施等。   (9)爐頂余壓發(fā)電(TRT)系統(tǒng)(陜鼓成套),包括透平機(jī)及其他檢測(cè)和調(diào)節(jié)設(shè)備等。   (10)水渣系統(tǒng),包括嘉恒水渣處理設(shè)施。   (11)除塵系統(tǒng),包括礦焦槽除塵,出鐵場(chǎng)除塵,以及爐頂除塵等 (12)水處理系統(tǒng)。 (13) 焦?fàn)t煤氣加壓站 (14)原燃料供料系統(tǒng)         通過(guò)PCS7控制及監(jiān)視的范圍包括:高爐礦焦槽系統(tǒng),上料系統(tǒng),無(wú)料鐘爐頂系統(tǒng),高爐本體系統(tǒng),出鐵場(chǎng)系統(tǒng),爐渣處理(水渣),煤氣除塵系統(tǒng),熱風(fēng)爐及余熱回收系統(tǒng),煤粉制備及噴吹系統(tǒng),水處理系統(tǒng),焦?fàn)t煤氣加壓站,原燃料供料系統(tǒng)等。 系統(tǒng)配置