西门子数字化高炉解决方案在韶钢3200m3高炉的应用_高炉_PCS7

西门子数字化高炉解决方案在韶钢3200m3高炉的应用

2010/11/4 10:50:00

前言：

目前，我国正处于工业化的中后期，较之以往更加注重推进产业结构调整、实现可持续发展。钢铁产业是国民经济的重要支柱产业，涉及面广、产业关联度高、消费拉动大，在经济建设、社会发展、财政税收、国防建设以及稳定就业等方面发挥着重要作用，同时，钢铁产业也面临着产能过剩、低端产能较多的问题。为此，2009年国务院办公厅公布了《钢铁产业调整和振兴规划》，旨在确保钢铁产业平稳运行，加快结构调整，推动产业升级。钢铁行业的不断发展对与其相对应的自动化与信息化水平提出了更新、更高的要求。

韶关钢铁集团有限公司

广东省韶关钢铁集团有限公司1966年建厂，历经40多年的发展，现已成为年产钢600万吨能力，集钢铁制造、物流、工贸为一体的大型国有企业集团；成为世界钢铁企业100强，中国企业500强、广东企业50强；成为广东重要的钢铁生产基地、高新技术企业和中国重要的船板钢生产基地。2009年，面对全球金融危机，韶钢抓管理、练内功、调结构、强创新，积极应对，年产钢422.68万吨，铁418.54万吨，钢材405.57万吨，实现销售收入141亿元，总资产221亿元。

“韶钢”钢材品牌获首届广东省优秀自主品牌称号，船板钢通过了中国、美国、德国、英国、挪威、法国、日本、韩国、意大利等九国船级社工厂认证；桥梁用结构钢板首批通过中国船级社产品认证；热轧螺纹钢筋、船板、Q345板获得了国家冶金产品实物质量金杯奖。在珠三角、整个华南地区，韶钢产品有着举足轻重的影响。众多高层建筑、重点工程、高速公路、地铁项目等都指定使用韶钢产品。

2010年，韶钢提出巩固成果防反复，内降成本、外拓市场、管理精益、技术创新、增强持续盈利能力工作思路。培育“韶华永铸、钢铁意志、集思广益、团队一流”品质文化，以“诚信、规范、业绩、奉献”的企业文化，全力打造装备先进、品质精良、绩效卓越，环保生态型、品种效益型、和谐稳健型，华南地区最具竞争力的钢铁精品基地。

据韶关钢铁集团有限公司炼铁部主任工程师毕勇先生介绍，在本次建设的3200m3 高炉投产之前，韶钢已建有7座高炉。根据韶钢发展的远程规划，早期的5座350 m3小高炉因技术设备相对落后、产能低下，将逐步被淘汰（淘汰产能250万吨/年），截至目前已关停其中的3座，另外2座也即将完成各自的历史使命。

韶钢8号高炉由中冶赛迪工程技术股份有限公司（CISDI）设计施工总承包，于2008年2月27日奠基，随后开始进行基础施工。深圳市域展工业自动化技术有限公司作为西门子高级系统集成商为用户提供全套自动化系统集成解决方案。

韶钢8号高炉

高炉生产的工艺流程和特点

高炉冶炼是把铁矿石还原成生铁的连续生产过程。铁矿石、焦炭和熔剂等固体原料按规定配料比由炉顶装料装置分批送入高炉，并使炉喉料面保持一定的高度。焦炭和矿石在炉内形成交替分层结构。矿石料在下降过程中逐步被还原、熔化成铁和炉渣，聚集在炉缸中，定期从铁口、渣口放出。

高炉工艺流程简图

本项目以高炉煤气、焦炉煤气为燃料，球团矿、烧结矿为原料，采用4座内燃式热风炉，富氧喷煤系统，搅笼法炉渣处理装置，4个铁口循环出铁，高炉每天出铁12次，每次出铁时间112min。干法煤气除尘系统、TRT余压发电装置将高炉煤气全部回收。

为了减少粉尘对环境污染，本次设计对原料供应系统、矿槽、风口平台出铁场及炉顶设置环境除尘设施，使排放含尘浓度＜100mg/Nm3。

高炉自动化过程主要包含高炉本体控制、上料和配料控制、热风炉控制，以及除尘系统控制等。高炉自动化的目的，主要是保证高炉操作的四个主要问题：正确配料并以一定的顺序及时装入炉内；控制炉料均匀下降；调节炉料分布及保持其与热煤气流的良好接触；保持高炉整体有合适的热状态。高炉自动化系统主要包括仪表检测及控制系统、电气控制系统和过程及管理用计算机。

适应需求的最佳选择

毕主任认为，高炉控制系统需要处理的数据庞杂，为满足连续生产的要求，主控制器的处理能力首当其冲成为了选型的关键指标之一。而从工艺角度来看，高炉上料系统（含料车上料系统和炉顶布料系统）是炼铁高炉中最重要的一环，及时准确的上料是保证高炉产量和产品质量的前提。如果上料慢，赶不上料线，将影响产量；如果上料错，则会导致高炉拉风、休风的严重后果。此外，变频器在运行过程中产生的强磁场及高次谐波所形成的干扰,是严重影响控制和通讯系统安全运行的主要因素，因此，高炉生产的特点对控制系统的性能与稳定性都提出了很高的要求。

经过慎重筛选和综合论证，基于PROFIBUS现场总线的SIMATIC PCS7 V7.0过程控制系统最终脱颖而出，担负起了韶钢8号高炉数字化生产的重任。谈到这套系统，毕主任不无感慨：“我们和西门子公司一直保持着良好的合作关系，7号高炉使用的PCS7系统以及之前大量的成功应用都已证明，西门子公司具备的国际领先的技术、优异的产品质量和可靠的服务保障能力是值得我们信赖的！”

项目具体实施

工艺概况

韶钢8号高炉工程包括1座容积3200m3的高炉及相应的配套设施。主要工艺设施有：

（1）矿焦槽及上料系统，共设矿焦槽20个。其中烧结矿槽6个；焦槽6个；球团矿槽3个；块矿槽2个；杂矿槽2个；小块焦槽1个，以及皮带输送和小块焦回收设备等。

（2）上料系统，上料主皮带机及皮带清洗设备等。

（3）无料钟炉顶系统，包括无料钟装料设备，布料设备，炉顶液压设备，干油润滑设备，水冷却设备等。

（4）高炉本体系统，包括炉体冷却装置，32个风口。

（5）出铁场系统，包括南（C1），北（C2）双出铁场， 4个出铁口，泥炮及开铁口装置等。

（6）煤气除尘系统，包括重力除尘器，干法煤气布袋除尘（韶钢院），减压阀组，煤气切断阀等。

（7）热风炉及余热回收系统，包括4座内燃式热风炉，2台助燃风机，余热回收装置等。

（8）煤粉制备及喷吹系统，包括干燥炉，中速磨，收粉设施，喷吹设施，供煤设施等。

（9）炉顶余压发电（TRT）系统（陕鼓成套），包括透平机及其他检测和调节设备等。