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自動(dòng)控制技術(shù)在高爐煤氣凈化系統(tǒng)中的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2021-04-01 15:34:49 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

0引言
高爐煤氣凈化系統(tǒng)過去采用濕法除塵, 該方法雖然能達(dá)到一定的除塵效果, 但存在水污染及煤氣熱值降低等問題。 近年來隨著高溫濾料的問世和自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展, 為高爐煤氣干法除塵控制技術(shù)開辟了新的途徑。 高爐煤氣干法除塵技術(shù), 不僅可以顯著降低煉鐵過程的水消耗, 還可以提高二次能源的利用效率, 減少環(huán)境污染, 已經(jīng)成為高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展方向, 屬于冶金工業(yè)的綠色環(huán)保技術(shù), 在當(dāng)今國(guó)內(nèi)嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)下, 具有重要意義。
筆者論述了干法除塵技術(shù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的工藝
流程、 煤氣溫度的控制工藝、 自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件、軟件、 及整個(gè)過程控制的范圍。
1布袋除塵工藝流程
高爐荒煤氣經(jīng)重力除塵器旋風(fēng)除塵器后進(jìn)人布袋除塵器進(jìn)氣總管, 經(jīng)各支管進(jìn)人布袋除塵器筒體, 除塵后的凈煤氣經(jīng)布袋除塵器出氣總管進(jìn)人凈煤氣管道, 經(jīng)調(diào)壓閥組或 TRT, 人凈煤氣管網(wǎng)。 在旋風(fēng)除塵器和布袋除塵器之間一旁路, 加設(shè)冷熱交換器, 用于煤氣的升溫和降溫。 主要難點(diǎn)在于調(diào)溫系統(tǒng): 采用全干法布袋除塵工藝技術(shù), 各方面的綜合效益非常顯著,  對(duì)企業(yè)而言有很強(qiáng)的吸引力,  之所以推廣困難, 最主要的原因是大流量的煤氣在瞬間內(nèi)完成調(diào)溫( 特別是升溫) 非常困難, 一旦發(fā)生燒布袋或糊布袋, 不但造成更換布袋的直接經(jīng)濟(jì)損失, 更嚴(yán)重的是無法維持高爐正常生產(chǎn), 況且更換布袋需要較長(zhǎng)的時(shí)間, 這正是干法布袋工藝難以推廣的原因之一。目前, 精料、 熟料方針的推廣、 操作管理水平的提高, 布袋耐用、 耐溫水平的提高, 都使這一矛盾相對(duì)減弱, 但從根本上講, 采用全干法除法工藝技術(shù)的先決條件是必須有長(zhǎng)期可靠的煤氣調(diào)溫控制系統(tǒng)。  大高爐長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí), 煤氣溫度偏高的情況多余偏低的情況, 但低溫情況仍然存在, 溫度高燒布袋, 溫度低糊布袋, 因此應(yīng)同時(shí)具備工業(yè)區(qū)氣的升溫和降溫兩種措施。

布袋除塵工藝流程圖

2干法除塵器對(duì)煤氣溫度的控制
2. 1干法除塵器對(duì)煤氣溫度的要求
為了保證干法除塵器的正常運(yùn)行, 煤氣溫度的控制對(duì)干法除塵器的濾袋材質(zhì)起到?jīng)Q定性的影響。如果除塵器的煤氣人口溫度在 110 ℃ ~ 250 ℃ , 則會(huì)延長(zhǎng)濾袋壽命, 溫度過高, 會(huì)燒毀濾袋現(xiàn)象, 溫度過低, 煤氣中的水蒸氣凝結(jié), 會(huì)導(dǎo)致糊袋。 因此, 人口煤氣溫度的控制, 對(duì)干法除塵器非常重要。
2.2煤氣溫度的控制方法
當(dāng)干法除塵器的人口煤氣溫度低于 40 ℃ ~ 80 ℃ 時(shí), 理論上會(huì)發(fā)生結(jié)露和糊袋現(xiàn)象, 實(shí)際操作中, 不需要增設(shè)增溫設(shè)備, 結(jié)合鼓風(fēng)中的水和焦炭水分含量, 在操作工藝上采取措施即可。 為了防止煤氣溫度過高對(duì)除塵器濾袋造成影響, 一般工藝上, 在重力除塵器和干法除塵器之間安裝熱交換器, 當(dāng)煤氣溫度過高時(shí), 熱交換器投人使用, 當(dāng)煤氣溫度達(dá)到規(guī)定值時(shí), 熱交換器退出, 以此達(dá)到控制溫度的目的。
3自動(dòng)化控制系統(tǒng)
3.1 自動(dòng)化控制系統(tǒng)硬件
3#高爐煤氣的全干法除塵系統(tǒng)采用硬件結(jié)構(gòu)堅(jiān)固的可編程控制器即 plc, 主機(jī)選用 10 槽結(jié)構(gòu), 遠(yuǎn)程 I / 0 機(jī)架為 10 槽和 16 槽結(jié)構(gòu), PLC 主機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架的連接也采用遠(yuǎn)程 I / 0 模塊, 雙纜方式連接, 進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性, 上位系統(tǒng)工控機(jī)位于高爐主控室內(nèi), 用于監(jiān)視系統(tǒng)的工作情況。
3.2 自動(dòng)化控制系統(tǒng)軟件
3#高爐煤氣干法除塵自動(dòng)化控制系統(tǒng)的上位操作系統(tǒng)軟件選用 windows 2000 Professional 中文版操作系統(tǒng)。 上位組態(tài)軟件選用 Intouch 8. 0 中文版,通過上位組態(tài)軟件, 可以將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)快速顯示在屏幕上, 可以通過 CRT 上的按鈕來取代真正的按鈕完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作, 記錄數(shù)據(jù)曲線, 實(shí)時(shí)完成現(xiàn)場(chǎng)情況的分析和操作。

高爐煤氣干法除塵自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

系統(tǒng)選用的 Concept 操作員站組態(tài)軟件具有以下功能:
( 1) 信息量大, 極大方便應(yīng)用開發(fā)人員的使用
( 2) 支持多種操作平臺(tái): windows NT / 2000 等
( 3) 具有軟件保護(hù)功能, 安全、 可靠
( 4) 符合 IEC 1131 _ 3 標(biāo)準(zhǔn)的多種編程模式
3. 3自動(dòng)化系統(tǒng)的控制范圍
3. 3. 1 自動(dòng)控制在換熱器系統(tǒng)中的應(yīng)用
自動(dòng)化控制系統(tǒng)在自動(dòng)方式時(shí),當(dāng)荒煤氣總管溫度大于 250  ℃ 或者重力除塵器后荒煤氣溫度大于270 ℃ , 程序會(huì)自動(dòng)把換熱器管道旁路的蝶閥打開并開到位, 再關(guān)閉主管道的蝶閥; 當(dāng)重力除塵器后荒煤氣溫度小于 240 ℃ 或者荒煤氣總管道溫度小于190 ℃ 的時(shí)候打開主管道的蝶閥并在開到位后, 關(guān)閉旁路蝶閥。 上述操作也可在手動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行。 保證從重力除塵器出口的煤氣通向干法除塵系統(tǒng)的一條通道是打開的。
3. 3. 2 自動(dòng)控制在卸灰系統(tǒng)的應(yīng)用
卸灰系統(tǒng)通過球閥、 卸灰閥和倉(cāng)壁振動(dòng)器實(shí)現(xiàn)對(duì)干法除塵系統(tǒng)的自動(dòng)卸灰。  當(dāng)除塵器箱體的灰位達(dá)到高灰位時(shí), 自動(dòng)打開球閥、 卸灰閥、 開啟倉(cāng)壁振動(dòng)器開始卸灰。 當(dāng)達(dá)到低灰位時(shí), 反向操作停止卸灰。 每次只能操作一個(gè)箱體, 防止同時(shí)有兩個(gè)以上箱體達(dá)到高灰位, 堵塞輸灰管道。 布袋除塵灰最終輸送至大灰倉(cāng)。
3. 3. 3 自動(dòng)控制在料位計(jì)系統(tǒng)的應(yīng)用
自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)料位計(jì)的控制, 大大減少了料位計(jì)信號(hào)的誤報(bào), 分體式料位計(jì), 消除了高位灰塵及倉(cāng)壁振動(dòng)器對(duì)系統(tǒng)干擾的隱患。
3. 3. 4 自動(dòng)控制在含塵量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用
煤氣含塵量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖 3 所示, 通過測(cè)量靜電荷的變化, 判斷布袋除塵系統(tǒng)運(yùn)行是否正常, 使插人箱體管道中的傳感器及時(shí)檢測(cè)到電荷量值, 并輸出給變送器, 即通過顆粒與管壁、 布袋之間的碰撞和摩擦, 形成靜電場(chǎng)的變化, 通過這個(gè)變化來反映粉塵含量的變化。

高爐煤氣自動(dòng)控制在含塵量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖

在圖 3 中: 傳感器, 包括布袋除塵各箱體凈煤氣出口傳感器、 荒煤氣總管傳感器和凈煤氣總管傳感器檢測(cè)電荷信號(hào), 根據(jù)箱體數(shù)量的增加, 傳感器數(shù)量也相應(yīng)增加; 變送器進(jìn)行從電荷信號(hào)到電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換, 并進(jìn)行硬件補(bǔ)償, 根據(jù)傳感器數(shù)量的增加, 變送器數(shù)量也相應(yīng)增加; 安全柵具有防爆功能; 系統(tǒng)主板具有 A / D 轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)補(bǔ)償功能; 供電 ups 單元為系統(tǒng)供電; 液晶顯示器顯示各布袋凈煤氣出口。
由傳感器測(cè)得電信號(hào)進(jìn)人變送器, 經(jīng)過電荷信號(hào)到電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換并進(jìn)行補(bǔ)償后, 進(jìn)人安全柵陣列進(jìn)行防爆隔離, 然后進(jìn)人系統(tǒng)主板進(jìn)行 A / D 轉(zhuǎn)換及補(bǔ)償, 再以 4mA _ 20mA 標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出。 任意箱體有布袋破裂時(shí), 此箱體含塵量值上升, 此時(shí), 凈煤氣總管的含塵量也會(huì)有所上升, 系統(tǒng)此時(shí)在監(jiān)視盤和上位機(jī)上現(xiàn)實(shí)故障并報(bào)警, 方便維護(hù)人員發(fā)現(xiàn)和及時(shí)處理問題。
布袋除塵自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和亮點(diǎn)是:
( 1) 傳感器表面采用特殊涂覆材料。
( 2) 接地網(wǎng)的制作采用傳感器端懸空, 變送器端接地的連接方式。
( 3) 通過測(cè)量靜電荷的變化, 判斷除塵系統(tǒng)的運(yùn)行是否正常。
( 4) 硬件和軟件都采用了補(bǔ)償?shù)姆绞健?br /> ( 5) 系統(tǒng)的各個(gè)畫面可以自由切換, 所有重要的數(shù)據(jù)都有自動(dòng)記錄曲線。
( 6) 使用 UPs 供電, 系統(tǒng)掉電后可保證 15 分鐘自動(dòng)供電。
( 7) PLC 系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)接口, 通過交
換機(jī)可以實(shí)現(xiàn) PLC 與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。
安鋼 3#高爐煤氣全干法除塵技術(shù), 填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)的空白, 技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平, 特別是系統(tǒng)中的自動(dòng)控制技術(shù), 為該系統(tǒng)在冶金行業(yè)的重點(diǎn)推廣應(yīng)用,做出了積極貢獻(xiàn)。
4自動(dòng)控制技術(shù)在 3#高爐煤氣凈化系統(tǒng)中的應(yīng)用效果、 工藝效果及應(yīng)用效果自動(dòng)控制技術(shù)在 3#高爐煤氣凈化系統(tǒng)中應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程集中控制和自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行, 其在達(dá)到的應(yīng)用效果如下。
( 1) 全干法除塵在運(yùn)行中通過脈沖反吹布袋除塵技術(shù), 基本實(shí)現(xiàn)了粉塵的充分回收。
( 2) 排出煤氣壓力損失小, 溫度高, 比老式的濕法除塵高出 110 ℃ ~ 180 ℃ , 經(jīng)過干法除塵后的煤氣熱值高、 水分低、 可應(yīng)用的領(lǐng)域大。 如果熱風(fēng)爐采用干式熱煤氣可提高熱風(fēng)溫度 55℃ 左右, 相應(yīng)降低煉鐵焦比 8 KC / tFe。
( 3) 具有投資省、 占地少、 建設(shè)周期短、 運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn), 在當(dāng)前的揚(yáng)塵治理, 環(huán)境保護(hù)的大形勢(shì)下, 省掉了濕法除塵建設(shè)大型洗水塔、 沉淀池等的投資和占地, 杜絕了大量污泥、 污水的污染。
5結(jié)語(yǔ)
安鋼 3#高爐采用全干式除塵技術(shù)對(duì)高爐煤氣進(jìn)行除塵, 取代原有濕法除塵系統(tǒng), 并實(shí)現(xiàn)全過程的自動(dòng)控制技術(shù), 具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益, 達(dá)到了理想的使用效果。 總之, 全干法除塵及其自動(dòng)控制技術(shù), 使我們的除塵工藝水平又上了一個(gè)新臺(tái)階, 為推動(dòng)我國(guó)大型高爐進(jìn)一步向節(jié)能、 環(huán)保、 高效等方面的發(fā)展, 邁出了新的一步。

作者:王姍姍

 

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