吳天一，房益

（山東三維石化工程股份有限公司，山東青島266071）

石灰窯是氨堿法制堿的重要設(shè)備之一，它將石灰石進(jìn)行煅燒，供給制堿所需的優(yōu)質(zhì)石灰與合格的窯氣（CO2）。某堿業(yè)公司現(xiàn)有7臺石灰窯，煅燒石灰石的能力可滿足800kt／a純堿產(chǎn)能，從2008年開始使用I／A系統(tǒng)作為配料生產(chǎn)的關(guān)鍵控制設(shè)備，使石灰窯配料系統(tǒng)更趨完善。

1 石灰窯配料工況及系統(tǒng)配置

1.1 石灰窯配料工況

石灰窯稱重配料系統(tǒng)包括石頭皮帶、煤皮帶、料斗、稱重傳感器、DCS等。

原有系統(tǒng)石灰配料斗下部裝有3臺稱重模塊，量程均為2t，分別為浮動式、半浮動式、固定式。因為料斗的關(guān)門系統(tǒng)比較落后，關(guān)門時產(chǎn)生很大的重力使料斗產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，影響計量的準(zhǔn)確性。重新將3臺稱重模塊改為2臺固定式、1臺半浮動式，保證了計量的準(zhǔn)確性，使用效果良好。石灰窯配料為單斗，雙料（石灰石、煤）。石灰石、煤的質(zhì)量按10∶1配比，配比完成后，料斗內(nèi)石灰石、煤倒入提升機，由提升機將配好的料放入石灰窯煅燒，石灰窯底產(chǎn)生成品石灰。

1.2 系統(tǒng)配置

石灰窯稱重配料系統(tǒng)的配置：稱重模塊（量程為2t）3臺，質(zhì)量變送器1臺，DCS I／O卡件1套，如圖1所示。

圖1 稱重配料系統(tǒng)的配置

2 配料說明

工藝控制過程：DCS接收的信號為稱重信號，DCS輸出信號有4個：加石、加煤、開門、關(guān)門，輸出接點信號時序如圖2所示。

圖2 輸出接點信號時序

設(shè)定好批次，開始自動上料，DCS輸出加石信號，控制石頭皮帶加石，當(dāng)稱重＝石頭質(zhì)量設(shè)定值－石頭質(zhì)量提前量時，停止加石信號，等待3s，修改石頭質(zhì)量提前量，輸出石頭質(zhì)量實際值。自動輸出加煤信號，同樣當(dāng)稱重＝石頭質(zhì)量實際值＋煤質(zhì)量設(shè)定值－煤質(zhì)量提前量，停止加煤信號，等待3s，修改煤提前量，輸出煤實際值；批次加“1”，判斷是否到達(dá)設(shè)定批次，進(jìn)入下一循環(huán)。

操作需設(shè)置的參數(shù)：批次、石頭質(zhì)量設(shè)定、配煤比例、石頭質(zhì)量提前量、煤質(zhì)量提前量，其中兩個質(zhì)量提前量在每批次配料結(jié)束后程序自動做相應(yīng)修改。

石頭質(zhì)量提前量修正公式：

煤質(zhì)量提前量修正公式：

式（1）～（2）中系數(shù)，為防止一次修改到位可能引起的震蕩，一般為0.3～0.8，現(xiàn)場為0.5。

煤質(zhì)量設(shè)定值＝石頭質(zhì)量實際值×配比比例／100，目的是控制好每一批次的煤石質(zhì)量比例。

用戶在秤的量程內(nèi)，任意設(shè)定石頭（石灰石）的加料量，以設(shè)定值和煤的配比。

3 控制系統(tǒng)的功能

a）精確配料。選用TOLEDO稱重傳感器，該傳感器精度高，可靠耐用，具有不同的安裝方式供選擇，其精度為2×10－4。

b）校秤功能。校秤過程十分簡單，只需將秤內(nèi)雜物清掃干凈，然后校零點，再在秤內(nèi)放入300kg砝碼，校量秤即可。操作方便，且校秤數(shù)據(jù)即使在DCS掉電情況下也不會丟失。

c）零點跟蹤監(jiān)視。為了每批次配料的準(zhǔn)確性，必須及時監(jiān)控秤內(nèi)零點的移動范圍。由于現(xiàn)場的原因，卸料后不一定每次都能回零，設(shè)定一個叫做零允差的范圍以控制零點的漂移，當(dāng)零點超出范圍時，單擊參數(shù)設(shè)定畫面的清零鍵，便可重移零點。

d）誤差監(jiān)視跟蹤。在稱重畫面中，自動顯示每批料的實際質(zhì)量誤差，包括石頭質(zhì)量誤差和煤質(zhì)量誤差。

e）參數(shù)設(shè)定。可以設(shè)定配比數(shù)的輸入，提前量的設(shè)定，允許誤差范圍等。

f）權(quán)限管理。在操作過程中，各種不同的操作需要有不同的權(quán)限，DCS可配置多種操作級別，當(dāng)越權(quán)操作時，必須提供登錄密碼。

g）數(shù)據(jù)記錄。DCS采用開放的數(shù)據(jù)庫管理方式，能存儲半年以上的歷史數(shù)據(jù)，采用表格或曲線的方式呈現(xiàn)，使管理人員查詢歷史數(shù)據(jù)時能夠一目了然。

h）報警。當(dāng)某一模塊發(fā)生故障時，可以在操作畫面上及時顯示，便于操作人員維護(hù)。

i）報表打印功能。為了能夠靈活查詢和打印各種報表，專門用VB程序開發(fā)了一套報表打印系統(tǒng)，可以進(jìn)行日報表、月報表、年報表的打印。

4 配料過程中注意的問題

配料系統(tǒng)投運已來，故障率很低，配料過程中，配料次數(shù)越多，配料精度越高，極大地改善了石灰窯的性能和窯氣的質(zhì)量，減輕了操作工的勞動強度，但操作過程中需注意以下問題：

a）在配料過程中，操作人員不能站在秤體上進(jìn)行維修，由于機器分辨不出人或物，容易造成配料系統(tǒng)誤工作，而配煤質(zhì)量越來越少，直至為零。

b）加料機如出現(xiàn)故障，需調(diào)整料斗時，應(yīng)先將顯示儀表斷電，再排除故障。否則，如儀表帶電調(diào)整，調(diào)整幅度過大，儀表找不到零點，超過其零點誤差范圍，在自動配料開始前即停止工作。此時，需重新校準(zhǔn)找回零點，以便重新正常工作。

c）每次配料結(jié)束后，應(yīng)將秤中的積料排放干凈，如有積料，將影響配料的精度及正常運行。

d）目前程序控制的上料數(shù)據(jù)，在提前量不變的情況下，偶爾會出現(xiàn)偏離給定值很大的數(shù)據(jù)，現(xiàn)場二次表阻尼系數(shù)太大，不能及時更新稱重數(shù)值，造成控制波動。

5 結(jié)束語

DCS與稱重模塊相結(jié)合，構(gòu)成了一種具有高性價比的石灰窯配料系統(tǒng)，很好地滿足用戶的特定配料控制要求，能迅速精確地控制配料過程。實踐運行表明，該系統(tǒng)運行可靠，維護(hù)使用方便，人機界面友好，提高了自動化水平，減少了維修工、操作工的勞動強度，值得在同類及相關(guān)行業(yè)推廣。

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