萊鋼3200m3高爐軸流旋風(fēng)除塵器排灰系統(tǒng)自動控制

摘 要：本文結(jié)合萊鋼3200m3高爐煤氣除塵工藝，設(shè)計了軸流旋風(fēng)除塵器排灰自動控制系統(tǒng)，重點闡述了控制系統(tǒng)的控制功能及控制系統(tǒng)的硬件配置和軟件組成。

關(guān)鍵詞：高爐煤氣；軸流旋風(fēng)除塵器；控制系統(tǒng)

中圖分類號：TF547

在冶金行業(yè)中，傳統(tǒng)高爐煉鐵工藝粗煤氣除塵通常采用重力除塵器，這種除塵器體積大，占地多，而且由于除塵效率低，不利于環(huán)保和節(jié)能降耗。萊鋼3200m3高爐是其所有高爐中首個采用高爐軸流旋風(fēng)除塵器除塵的，旋風(fēng)除塵器設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、布局靈活、易于制造、安裝和維護管理，設(shè)備投資和操作費用都較低。隨著高爐煉鐵技術(shù)的不斷發(fā)展和進步，旋風(fēng)除塵技術(shù)在高爐粗煤氣系統(tǒng)中應(yīng)用日益廣泛。

1 旋風(fēng)除塵工藝

萊鋼3200m3高爐旋風(fēng)除塵器分三個區(qū)域：上部導(dǎo)流區(qū)，中部旋流除塵區(qū)，下部貯灰。其主要組成部分有：進氣管道、出氣管道、導(dǎo)向錐體、旋流板、反射錐體、灰倉錐體、上卸灰閥、儲灰罐、下卸灰閥、出灰管道等，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。旋風(fēng)除塵器的灰倉錐體下方的排灰口設(shè)有兩個錐形導(dǎo)灰斗，每個導(dǎo)灰斗連接一個儲灰罐，儲灰罐與導(dǎo)灰斗之間有閘板閥和上卸灰閥控制，儲灰罐下面又有下卸灰閥控制排放灰，所以此套旋風(fēng)除塵器共有2套排灰系統(tǒng)。平時生產(chǎn)時，兩個排灰系統(tǒng)是可以互為備用。儲灰罐滿后，上卸灰閥自動關(guān)閉，罐體放散打開，氮氣吹掃打開，此時連接好真空泵車后，下排灰閥打開即可放灰。

2 系統(tǒng)的控制功能

2.1 系統(tǒng)運行前檢測。為了保證旋風(fēng)除塵系統(tǒng)工作穩(wěn)定，首先，要在系統(tǒng)運行前，檢測相關(guān)設(shè)備順序動作，確保閥門在各自的工作位上。兩個儲灰罐中，以某罐為例，系統(tǒng)會自動關(guān)閉罐上排灰閥，打開上排灰閥氮氣密封閥。當(dāng)密封氮氣壓力大于0.28Mpa時，打開放散閥，關(guān)閉均壓閥，然后關(guān)閉下排灰閥，打開下排灰閥氮氣密封閥。當(dāng)密封氮氣壓力大于0.28Mpa，氣控柜氮氣入口壓力大于0.35Mpa時，滿足條件時，系統(tǒng)檢測通過。如果不滿足條件，系統(tǒng)會到時發(fā)出報警，提醒操作人員排除故障。

2.2 自動裝灰控制。為防止儲灰罐泄露煤氣，造成頂壓波動，影響生產(chǎn)，儲灰罐在裝灰前進行耐壓檢測。系統(tǒng)會自動先關(guān)閉放散閥，打開均壓閥，將儲灰罐內(nèi)壓力均壓到0.3Mpa時，關(guān)閉均壓閥。若能持續(xù)30秒的時間，保持罐內(nèi)壓力大于0.27Mpa，則執(zhí)行裝灰程序。否則，繼續(xù)做耐壓檢測，超過3次未通過檢測，報警提示。通過檢測后，關(guān)閉上排灰閥氮氣密封閥，且密封氮氣壓力小于0.005Mpa時，打開上排灰閥，儲灰罐開始裝灰，直至罐內(nèi)灰滿發(fā)出信號。當(dāng)裝填達到設(shè)定值或高料位報警時，程序自動判斷儲灰罐已經(jīng)裝滿。這時，打開吹掃閥，關(guān)閉上排灰閥，打開上排灰閥氮氣密封閥。當(dāng)密封氮氣壓力大于0.28Mpa時，關(guān)閉吹掃閥，打開排灰斗放散閥。此時，系統(tǒng)完成了裝填過程。

2.3 自動排灰控制。儲灰罐排灰前再次進行耐壓檢測，保證儲灰罐不會泄氣。當(dāng)通過檢測時，系統(tǒng)自動打開放散閥，將罐內(nèi)溫度降到低于120℃時，真空泵車到位。程序檢測到車輛，關(guān)閉罐下排灰閥氮氣密封閥，同時密封氮氣壓力小于0.005Mpa，打開下排灰閥，開始排灰。伺服閥采用PID自動調(diào)節(jié)，控制放灰速度，防止堵塞出灰口。當(dāng)排灰期罐重達到下限值時，調(diào)節(jié)放散閥和均壓閥的開關(guān)控制，盡量將罐內(nèi)灰塵排空。排空后，關(guān)閉下排灰閥，進行吹掃清理。清理完成后，氮氣密封閥打開，吹掃閥關(guān)閉。此時系統(tǒng)A罐完成排灰。向B罐發(fā)出可以排灰指令。B罐滿足排灰條件時立即排灰，A罐返回裝填。兩路交替，周而復(fù)始，直到檢測集塵室低灰位，一個卸灰周期完成，排灰停止工作。

3 控制系統(tǒng)組成

3.1 硬件系統(tǒng)配置。本系統(tǒng)配置了一套施耐德Quantum PLC，中央處理器采用Quantum系列型號為65150的CPU，選擇即插即用的高精度I/O模塊，一臺工程師站及兩臺操作員站來構(gòu)成自動化控制系統(tǒng)。這套PLC布置在一個控制柜內(nèi)，只有一個主控制站直接與現(xiàn)場的各類裝置相連，進行監(jiān)測和控制?？刂普镜闹匾獢?shù)據(jù)經(jīng)光纖以太環(huán)網(wǎng)可到主控室進行集中顯示、集中管理。

3.2 軟件控制系統(tǒng)?？刂凭幊誊浖蜕衔粰C監(jiān)控軟件，都是由施耐德提供的。分別是Unity Pro V4.1和Vijeo Citect 7.1。前者是主要實現(xiàn)過程控制策略，后者主要給操作員提供監(jiān)視操作的過程人機接口。工程師站通過以太環(huán)網(wǎng)與PLC通信，利用編程軟件Unity Pro，實現(xiàn)控制程序的上裝和下載，完成畫面組態(tài)程序的維護工作。操作站以監(jiān)控軟件Vijeo Citect為平臺，實現(xiàn)以下功能：（1）顯示工藝流程畫面。監(jiān)控程序畫面動態(tài)顯示運行設(shè)備的工作稱重、溫度、壓力及閥門狀態(tài)，供操作人員了解系統(tǒng)生產(chǎn)狀況。系統(tǒng)工藝畫面如圖3；（2）控制方式。畫面控制系統(tǒng)提供兩種控制方式：自動控制方式和手動控制方式?？稍诒O(jiān)控界面上通過按鈕選擇設(shè)定，進行切換操作；（3）趨勢顯示。監(jiān)控程序提供了溫度，壓力等趨勢的顯示，通過選擇按鈕，可以顯示不同的趨勢曲線；（4）畫面報警。設(shè)備出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)將通過動畫閃爍或語音報警提示操作人員。

4 結(jié)束語

目前，此高爐旋風(fēng)除塵排灰自控系統(tǒng)生產(chǎn)運行情況良好。與廠內(nèi)其他高爐相比，3200m3高爐旋風(fēng)除塵可達到20-24kg/t（噸鐵除塵量），除塵效率很高，自動排灰系統(tǒng)能夠短時間內(nèi)完成灰塵的排放收集，能為其后的煤氣凈化工序創(chuàng)造較好的生產(chǎn)條件。結(jié)果表明，該系統(tǒng)配置合理，功能完善，人機界面簡潔清晰，操作方便，系統(tǒng)完全可滿足生產(chǎn)要求。

參考文獻：

[1]范小鋼，黃威鋼.高爐軸流旋風(fēng)除塵器技術(shù)及應(yīng)用[J].煉鐵，2006（05）：17-21.

[2]劉元揚，劉德溥.自動檢測和過程控制[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2000.

作者簡介：武曉文（1984-），男，2009年畢業(yè)于遼寧科技學(xué)院通信工程專業(yè)，助理工程師，從事自動化控制計算工作。

作者單位：山東鋼鐵萊蕪分公司自動化部，山東萊蕪 271104