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煤粉流量计在高炉喷煤中的应用一．高炉喷煤工艺高炉喷煤就是从高炉风口向炉内直接喷吹磨细了的无烟煤粉、烟煤粉或两者的混合煤粉，以代替部分焦炭提供热量和还原剂。高炉喷煤后，可以扩展风口前的回旋区，缩小呆滞区；可以降低风口前的理论燃烧温度，有利于提高风温使用水平和富氧鼓风；可以改善高炉炉缸的工作状态，有利于高炉的稳定顺行。高炉喷煤成为高炉炼铁系统结构优化的核心。煤粉计量结果既决定着喷煤操作及设备配置的形式，又是高炉操作人员掌握和了解喷煤效果，并根据炉况变化实施调节的重要依据。如何对各风口支管喷煤流量加以检测和控制，对喷煤流量计进行深入的研究就显得非常必要。二．煤粉流量计的测量原理1．气固两相流测量的基本原理煤粉在管道内气固两相流动过程中，其离散相的尺寸、空间分布和流动状态是随机变化的，利用气固两相电学特性，介电常数的随机变化对电容探头极板施加电场的随机调制作用，造成电容探头电容量的随机变化，电容探头电容量的变化不仅与气固两相混合物中两相流体的体积流量百分比有关，而且与离散相的局部浓度有关。通过对电容探头检测到的流动噪声信号进入分析，发现流动噪声信号对时间的变化率与被测两相流体中离散相的质量流量之间有确定关系。因此，在一定条件下可以根据流动噪声信号对时间变化率的幅度分析和频谱分析，确定气固两相流中离散相质量流量的大小。2.流量计在高炉喷煤系统中的应用在高炉喷吹自动控制系统中，将煤粉流量计作为控制系统的控制依据，效果很好。喷煤量的调节，是喷吹控制系统的关键。喷煤量的大小，是根据高炉炉况的不同而需不断地变化，而它又与罐压及补气量有密切的关系。在没有采用喷煤流量计的控制系统中，多是手动设定喷吹罐的压力，并根据喷煤罐重的减少量近似地计算出一个流量，再以它作为PID调节的实际流量值PV在控制系统中，PV的值是一个不确切的数值，将它与喷煤量设定值SV的差值作为控制依据，必然会产生较大的误差，使补气调节阀的开度不能较好地适应喷煤量的需要。采用煤粉流量计后，可以确切地计量出气体中实际的煤粉质量，以它作为PID调节的实际值的输入，进行喷煤量的回路控制。由于各喷煤系统设备的不同，煤粉流量计的具体应用也有些差别，但最根本的还是它的PID控制。在常规PID控制中，变更设定值时，设定值与测量体之间的偏差会出现瞬间突变抖动。这种抖动的微分运算输出变化剧烈，使整个控制系统产生微分冲击，不利于控制系统的稳定。为了消除这种现象，使微分运算对喷煤量的设定值变动不起作用，单对测量值的变化产生微分超前控制作用，在喷煤量的回路控制中，采用了微分先行PID，又叫追值控制PID，即PI-D控制。将煤粉流量计的测量信号输入至PLC的模拟量输入模板，经模板处理后，转换为数字量信号PV,将操作人员在上位机设定的小时喷煤量SV及煤粉流量的测量值PV，输入下位机控制软件的PID功能块，定义相应的比例带P、积分时间常数TI,微分时间常数TD等参数，PID块的输出，则为控制操作信号输出MV,经PLC模拟量输出模板输出为4~20mA的标准信号去直接控制补气调节阀的启闭。采用煤粉流量计的喷煤自动控制系统，能够实现完全的计算机自动控制，大大减轻了操作人员的工作量，满足连续、稳定、大喷吹量的要求。