摘 要：本文結(jié)合萊鋼3200m3高爐煤氣除塵工藝，設(shè)計(jì)了軸流旋風(fēng)除塵器排灰自動(dòng)控制系統(tǒng)，重點(diǎn)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(hào)：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(gè)采用高爐軸流旋風(fēng)除塵器除塵的，旋風(fēng)除塵器設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小、布局靈活、易于制造、安裝和維護(hù)管理，設(shè)備投資和操作費(fèi)用都較低。隨著高爐煉鐵技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)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(gè)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(jìn)氣管道、出氣管道、導(dǎo)向錐體、旋流板、反射錐體、灰倉(cāng)錐體、上卸灰閥、儲(chǔ)灰罐、下卸灰閥、出灰管道等，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。旋風(fēng)除塵器的灰倉(cāng)錐體下方的排灰口設(shè)有兩個(gè)錐形導(dǎo)灰斗，每個(gè)導(dǎo)灰斗連接一個(gè)儲(chǔ)灰罐，儲(chǔ)灰罐與導(dǎo)灰斗之間有閘板閥和上卸灰閥控制，儲(chǔ)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(shí)生產(chǎn)時(shí)，兩個(gè)排灰系統(tǒng)是可以互為備用。儲(chǔ)灰罐滿后，上卸灰閥自動(dòng)關(guān)閉，罐體放散打開，氮?dú)獯祾叽蜷_，此時(shí)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(yùn)行前檢測(cè)。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(yùn)行前，檢測(cè)相關(guān)設(shè)備順序動(dòng)作，確保閥門在各自的工作位上。兩個(gè)儲(chǔ)灰罐中，以某罐為例，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉罐上排灰閥，打開上排灰閥氮?dú)饷芊忾y。當(dāng)密封氮?dú)鈮毫Υ笥?.28Mpa時(shí)，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?dú)饷芊忾y。當(dāng)密封氮?dú)鈮毫Υ笥?.28Mpa，氣控柜氮?dú)馊肟趬毫Υ笥?.35Mpa時(shí)，滿足條件時(shí)，系統(tǒng)檢測(cè)通過(guò)。如果不滿足條件，系統(tǒng)會(huì)到時(shí)發(fā)出報(bào)警，提醒操作人員排除故障。

2.2 自動(dòng)裝灰控制。為防止儲(chǔ)灰罐泄露煤氣，造成頂壓波動(dòng)，影響生產(chǎn)，儲(chǔ)灰罐在裝灰前進(jìn)行耐壓檢測(cè)。系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)先關(guān)閉放散閥，打開均壓閥，將儲(chǔ)灰罐內(nèi)壓力均壓到0.3Mpa時(shí)，關(guān)閉均壓閥。若能持續(xù)30秒的時(shí)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(cè)，超過(guò)3次未通過(guò)檢測(cè)，報(bào)警提示。通過(guò)檢測(cè)后，關(guān)閉上排灰閥氮?dú)饷芊忾y，且密封氮?dú)鈮毫π∮?.005Mpa時(shí)，打開上排灰閥，儲(chǔ)灰罐開始裝灰，直至罐內(nèi)灰滿發(fā)出信號(hào)。當(dāng)裝填達(dá)到設(shè)定值或高料位報(bào)警時(shí)，程序自動(dòng)判斷儲(chǔ)灰罐已經(jīng)裝滿。這時(shí)，打開吹掃閥，關(guān)閉上排灰閥，打開上排灰閥氮?dú)饷芊忾y。當(dāng)密封氮?dú)鈮毫Υ笥?.28Mpa時(shí)，關(guān)閉吹掃閥，打開排灰斗放散閥。此時(shí)，系統(tǒng)完成了裝填過(guò)程。

2.3 自動(dòng)排灰控制。儲(chǔ)灰罐排灰前再次進(jìn)行耐壓檢測(cè)，保證儲(chǔ)灰罐不會(huì)泄氣。當(dāng)通過(guò)檢測(cè)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)打開放散閥，將罐內(nèi)溫度降到低于120℃時(shí)，真空泵車到位。程序檢測(cè)到車輛，關(guān)閉罐下排灰閥氮?dú)饷芊忾y，同時(shí)密封氮?dú)鈮毫π∮?.005Mpa，打開下排灰閥，開始排灰。伺服閥采用PID自動(dòng)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(dá)到下限值時(shí)，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(jìn)行吹掃清理。清理完成后，氮?dú)饷芊忾y打開，吹掃閥關(guān)閉。此時(shí)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(shí)立即排灰，A罐返回裝填。兩路交替，周而復(fù)始，直到檢測(cè)集塵室低灰位，一個(gè)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(hào)為65150的CPU，選擇即插即用的高精度I/O模塊，一臺(tái)工程師站及兩臺(tái)操作員站來(lái)構(gòu)成自動(dòng)化控制系統(tǒng)。這套PLC布置在一個(gè)控制柜內(nèi)，只有一個(gè)主控制站直接與現(xiàn)場(chǎng)的各類裝置相連，進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(jìn)行集中顯示、集中管理。

3.2 軟件控制系統(tǒng)。控制編程軟件和上位機(jī)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(shí)現(xiàn)過(guò)程控制策略，后者主要給操作員提供監(jiān)視操作的過(guò)程人機(jī)接口。工程師站通過(guò)以太環(huán)網(wǎng)與PLC通信，利用編程軟件Unity Pro，實(shí)現(xiàn)控制程序的上裝和下載，完成畫面組態(tài)程序的維護(hù)工作。操作站以監(jiān)控軟件Vijeo Citect為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）顯示工藝流程畫面。監(jiān)控程序畫面動(dòng)態(tài)顯示運(yùn)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(dòng)控制方式和手動(dòng)控制方式?？稍诒O(jiān)控界面上通過(guò)按鈕選擇設(shè)定，進(jìn)行切換操作；（3）趨勢(shì)顯示。監(jiān)控程序提供了溫度，壓力等趨勢(shì)的顯示，通過(guò)選擇按鈕，可以顯示不同的趨勢(shì)曲線；（4）畫面報(bào)警。設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)將通過(guò)動(dòng)畫閃爍或語(yǔ)音報(bào)警提示操作人員。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前，此高爐旋風(fēng)除塵排灰自控系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)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(dá)到20-24kg/t（噸鐵除塵量），除塵效率很高，自動(dòng)排灰系統(tǒng)能夠短時(shí)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(jī)界面簡(jiǎn)潔清晰，操作方便，系統(tǒng)完全可滿足生產(chǎn)要求。

參考文獻(xiàn)：

[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.

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作者簡(jiǎn)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(dòng)化控制計(jì)算工作。

作者單位：山東鋼鐵萊蕪分公司自動(dòng)化部，山東萊蕪 271104