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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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西門子數(shù)字化高爐解決方案在韶鋼3200m3高爐的應(yīng)用

西門子數(shù)字化高爐解決方案在韶鋼3200m3高爐的應(yīng)用

前言:
        目前,我國正處于工業(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)、社會發(fā)展、財(cái)政稅收、國防建設(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)能過剩、低端產(chǎn)能較多的問題。為此,2009年國務(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。鋼鐵行業(yè)的不斷發(fā)展對與其相對應(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600萬噸能力,集鋼鐵制造、物流、工貿(mào)為一體的大型國有企業(yè)集團(tuán);成為世界鋼鐵企業(yè)100強(qiáng),中國企業(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)和中國重要的船板鋼生產(chǎn)基地。2009年,面對全球金融危機(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,年產(chǎn)鋼422.68萬噸,鐵418.54萬噸,鋼材405.57萬噸,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,船板鋼通過了中國、美國、德國、英國、挪威、法國、日本、韓國、意大利等九國船級社工廠認(rèn)證;橋梁用結(jié)構(gòu)鋼板首批通過中國船級社產(chǎn)品認(rèn)證;熱軋螺紋鋼筋、船板、Q345板獲得了國家冶金產(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、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“誠信、規(guī)范、業(yè)績、奉獻(xiàn)”的企業(yè)文化,全力打造裝備先進(jìn)、品質(zhì)精良、績效卓越,環(huán)保生態(tài)型、品種效益型、和諧穩(wěn)健型,華南地區(qū)最具競爭力的鋼鐵精品基地。
        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)備相對落后、產(chǎn)能低下,將逐步被淘汰(淘汰產(chǎn)能250萬噸/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)有限公司作為西門子高級系統(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。
        為了減少粉塵對環(huán)境污染,本次設(shè)計(jì)對原料供應(yīng)系統(tǒng)、礦槽、風(fēng)口平臺出鐵場及爐頂設(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)主要包括儀表檢測及控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和過程及管理用計(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)行過程中產(chǎn)生的強(qiáng)磁場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)過慎重篩選和綜合論證,基于PROFIBUS現(xiàn)場總線的SIMATIC PCS7 V7.0過程控制系統(tǒng)最終脫穎而出,擔(dān)負(fù)起了韶鋼8號高爐數(shù)字化生產(chǎn)的重任。談到這套系統(tǒng),畢主任不無感慨:“我們和西門子公司一直保持著良好的合作關(guān)系,7號高爐使用的PCS7系統(tǒng)以及之前大量的成功應(yīng)用都已證明,西門子公司具備的國際領(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)無料鐘爐頂系統(tǒng),包括無料鐘裝料設(shè)備,布料設(shè)備,爐頂液壓設(shè)備,干油潤滑設(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)出鐵場系統(tǒng),包括南(C1),北(C2)雙出鐵場, 4個(gè)出鐵口,泥炮及開鐵口裝置等。
  (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),無料鐘爐頂系統(tǒng),高爐本體系統(tǒng),出鐵場系統(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
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