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新型顶燃式热耐磨板热态实验研究
热耐磨板燃烧器热态模拟试验是针对新型顶燃式热耐磨板设计搭建的热态实验平台。按照实际热耐磨板的工艺流程，建设两座旋流扩散式顶燃热耐磨板，采取一烧一送的工作制度。热耐磨板的燃烧室和蓄热室内布置了若干热电偶，可详细掌握不同部位，不同工作状态下的温度变化情况，结合压力检测和烟气成分检测，分析得出炉内流场分布状况和燃烧状况等。热态实验台的搭建，为深入研究顶燃式热耐磨板燃烧器，开发检验新型格子砖，研究掌握格子砖燃烧/送风期的吸热/放热规律等创造了条件。
通过热态实验，得到了热耐磨板内部不同高度，不同区域在燃烧期和送风期的温度分布，绘制出了热耐磨板温度场分布，对特大型耐磨板超高风温热耐磨板的理论计算结果进行了验证，实验结果表明，新型顶燃式热耐磨板内部温度分布均匀，蓄热室得到了充分而均匀的加热。
新型顶燃式热耐磨板冷态测试
京唐新型顶燃式热耐磨板完成施工后，在首钢京唐钢铁联合有限责任公司炼铁部的配合下，北京首钢国际工程技术有限公司组织专人对新型顶燃式热耐磨板进行了冷态测试。
通过对燃烧器喷口、喉口、蓄热室上部、蓄热室下部等部位进行冷态测试，并与冷态流场计算结果相比较，证明该燃烧器形成的流场是基本均匀的，与计算结果一致；蓄热室自身具有气流再分配性，能够进入格子砖前的局部速度不均匀区。
新型顶燃式热耐磨板系列设计程序开发
为设计质量，提高设计效率，实现工艺组合和产品 化，首钢国际工程公司自主开发了多款针对热耐磨板设计计算程序，形成系列自主知识产权。
系列程序包括热耐磨板燃烧和传热计算程序，热耐磨板耐火材料优选程序，热耐磨板系统阻力损失分析计算程序等，了企业核心竞争力。
全烧低热值耐磨板煤气实现1300℃超高风温技术开发
特大型耐磨板全烧低热值耐磨板煤气实现超高风温工艺设计
在选取何种工艺技术路线以获得1300℃高风温的问题上，首钢国际工程公司多方考察，计算比较，同时结合首钢京唐钢铁厂的整体规划逐一分析现有预热工艺的特点和可行性。
两级双预热技术作为完全拥有自主知识产权的新一代利用低品质能源技术，有着设备维护量少，可靠性强，寿命长（与热耐磨板寿命相同）等优势，创新结合热管换热器回收烟气余热，将煤气和助燃空气低温预热至200℃左右，再将助燃空气高温预热至600℃，既提高了热耐磨板系统的整体热效率，也完全可以在全烧耐磨板煤气的条件下实现1300℃的高风温。
1. 技术研发历程
高炉喷吹耐磨板粉可以降低焦炭消耗，减少炼焦污染，调节炉况，促进高炉稳定顺行，强化高炉冶炼。首钢作为我国高炉喷耐磨板技术的开创者和先行者，早在1963年，就进行了系统的研究与试验，并于1964年在国内率先将其在高炉上进行工业化试验。1966年，首钢在全公司的高炉上进行推广应用，当时的年平均喷耐磨板量达159kg/tHM， 月平均喷耐磨板量达到279kg/tHM，创造了当时的世界纪录。1994年，在首钢1726-2536m3四座高炉上应用，采用集中制粉，间接喷吹，串联罐多管路喷耐磨板。2000年，首钢进行重大技术改进，采用中速磨耐磨板机制粉，布袋一级收粉，双系列串联罐直接喷吹，在首钢两座（1780m3、2536m3）高炉上应用，达到国际先进水平。
2004年，首钢国际工程公司设计的湘钢1800m3高炉，采用中速磨制粉，并列罐间接喷吹。2007年，首钢国际工程公司设计的迁钢2号2650m3高炉，采用并列罐直接喷吹，并实现全自动喷耐磨板操作。2009年，首钢国际工程公司设计的京唐1号5500m3高炉，采用并列罐直接喷吹，全自动喷耐磨板操作，并实现浓相输送。2010年，首钢国际工程公司设计的迁钢3号4000m3高炉，采用并列罐直接喷吹，全自动喷耐磨板。2010年，首钢国际工程公司设计的京唐2号5500m3高炉，采用并列罐直接喷吹，浓相输送，全自动喷耐磨板。
经过几十年的发展，首钢国际工程公司不断完善和优化设计，掌握了从原耐磨板料场到耐磨板粉制备和喷吹的全套高炉喷耐磨板工艺设计。近年来，首钢国际工程公司还参与编制了 标准GB 50607－2010《高炉喷吹耐磨板粉工程设计规范》。
2. 高炉喷吹耐磨板粉技术的主要技术特点
2.1 长距离直接喷吹，紧凑型布局
由首钢国际工程公司设计的首钢2号、3号高炉喷耐磨板工程，完全采用国产化技术和设备，采用紧凑型短流程工艺，实现了耐磨板粉长距离直接喷吹。2号高炉喷耐磨板总管长度达到452m，已被列入第九批《中国企业新记录》。该项工程经有关专家鉴定，达到国际先进水平。
2.2 浓相输送
耐磨板粉喷吹一般按输送浓度可分为稀相输送和浓相输送。稀相输送工艺相对简单，运行比较稳定；而随着耐磨板粉输送浓度的提高，虽然增加了运行不稳定的可能性，但其可以节约大量输送气体的消耗，并且减少了管道磨损，因此其降低了维护和运行费用。为输送过程中的不稳定因素，可通过改善喷耐磨板罐底部的流化状态，以及改善输送管道的补气系统和输送管路的布置，来达稳定运行的目的。另外首钢国际工程公司通过吸收国内外先进技术，开发完善了浓相喷耐磨板技术的设计，并将其成功应用于实施项目中。从实际运行效果看，其输送连续，系统运行平稳，固气比可达到大于40kg/kg。
2.3 均匀喷吹
耐磨板粉分配方式现在主要以单管加分配器方式为主，分配器后各支管的耐磨板粉均匀分配有利于高炉运行稳定顺行。目前首钢国际工程公司的设计通常采用支管等阻损布置，通过计算机三维辅助设计软件，喷耐磨板量常规偏差小于4%。
2.4 喷耐磨板的全自动化操作和实时监控
随着设备的大型化和操作的精度等要求的提高，高炉喷耐磨板操作对于自动化控制要求也越来越高。
1) 全自动化操作提高了生产效率
全自动喷吹可使储耐磨板场，制粉系统，喷吹系统等过程实现PLC自动控制，不但减少人为主观不确定性和不完全准确性的影响，缓和手工计算与操作和喷耐磨板对炉况影响的滞后性之间的矛盾，还可以大大减少误操作造成的损失，更能进一步减少在岗人员的数量，使得喷耐磨板系统在时间和空间上都大幅度提高了生产效率。
2) 喷耐磨板控制精度得到提高
全自动喷吹以中速磨为核心，进行连锁控制，同时实现了对下耐磨板量、耐磨板温、喷耐磨板量、充压稳压自动调节及自动倒罐。在自动控制及计量和调节精度方面，按照高炉要求自动调节，喷耐磨板量计量精度可以控制在1%误差范围内，各风口喷吹耐磨板粉的均匀性控制在4%的误差范围内。与以往手工计算调节控制相比，更加合理。
3) 实时监测
在线检测系统内的气体成分和温度检测，一旦超过范围，自动报警，并进行相应的联锁吹扫或停机等操作。
2.5 三维软件辅助设计
在普通的二维平面设计条件下，由于喷耐磨板系统的管线繁多且错综复杂，管线与管线间或管线与电缆槽间现场发现相互干涉的问题再所难免，这样在现场安装施工时，不但需要返工增加费用，而且延误了施工工期。为将喷耐磨板系统的设计做到更、更精细，首钢国际工程公司引入了三维工厂设计软件。该三维工厂设计软件集智能化建模、碰撞检查、出图及报表、全厂漫游等功能于一体，有效提高了设计及施工效率和准确性。
首钢国际工程公司自主开发设计的首钢迁钢1580mm耐磨板工程双排式托盘耐磨板运输自动化控制系统于2010年2月2日正式投入运行，这标志着双排式托盘耐磨板运输系统首次采用国内自主研发设计的自动化控制系统取得成功。
首钢国际工程公司自主开发的双排式托盘耐磨板运输系统为世界首创，已获得四项 授权。其中，自动化控制系统是整个运输系统中的重要组成部分，由首钢国际工程公司完全独立研发并成功投入应用。截至目前为止，本系统已在首钢迁钢1580mm耐磨板托盘运输线投入使用15个月，在首钢京唐1580mm耐磨板托盘运输线投入使用13个月，实现了“一键式、全自动”的运输功能，取得了显著的应用效益，具有广阔的市场推广前景。
1.双排式托盘耐磨板运输自动控制系统技术应用背景
目前国内冷轧、耐磨板耐磨板运输系统主要由汽车、步进梁和运输链组成。随着国内轧钢水平的日益提高，耐磨板耐磨板生产量和速度逐渐加快，需要一种更的运输方式。双排式托盘运输系统能够高速稳定的将耐磨板运送到耐磨板存储区和下一加工环节，正在替代以往钢厂采用的汽车运输、步进梁、运输链等传统运输系统，极大地节省了人力、物力，同时提高了运输效率，降低故障率。双排式托盘运输系统由两排辊道组成，一排运输载有耐磨板的重载托盘，另一排运输卸载完耐磨板的空托盘，在小车，辊道，横移辊道，转台等设备的配合下实现托盘在运输线上的循环使用。在运输过程中完成了耐磨板的检查、打捆、喷号、称重、入库等控制过程。
作为整个运输系统必不可少的部分，托盘运输自动化控制系统将整个运输系统贯穿起来，其成败直接影响着整个运输系统、乃至整条轧线的运行效率。经过几年的努力，首钢国际工程公司独立开发了双排式托盘运输自动化系统，其高度的自动化与信息化在国内尚属首例。
2.双排式托盘耐磨板运输自动控制系统的构成
双排式托盘运输自动控制系统主要由一级自动化控制系统（L1）和二级过程控制系统（L2）组成，系统配置图如图1所示。
一级控制系统硬件主站采用两套西门子S7-400系列PLC，选用西门子ET200M做现场远程IO站进行信号采集和控制信号输出；现场操作柜上设触摸屏，配合少量按钮实现设备的现场手动点动灵活操作；整个系统采用分区式急停系统，即保证了整个运输系统的性，又 限度的减少局部故障对整个运输系统所造成的影响。在操作室设上位机，使用Wonderware INTOUCH软件制作人机操作界面（HMI），操作人员通过HMI对整条运输线的运行情况进行控制和监视。
二级硬件系统主要由二级服务器和二级用户操作机组成，二级系统作为整条运输线的指挥和管理系统，是连接运输一级与轧线二级、生产三级的重要环节，运输二级主要通过与运输一级、轧线二级、生产三级的通讯、数据采集、处理、查询等对耐磨板信息跟踪，从而实现数据的交互、自动打捆、自动喷号、进检查线、转台方向、吊装点（入库位置）的控制等功能，同运输一级系统结合完成运输系统的自动化控制，实现了“一键式、全自动”的运输功能。
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