劉永明，陳修軍

水泥回轉(zhuǎn)窯分解爐自動(dòng)噴煤恒溫控制系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用

Development and Application of Calciner Automatic Injecting CoalConstant Temperature Control System for Cement Kiln

劉永明1，陳修軍2

1　技術(shù)背景

目前傳統(tǒng)的分解爐溫度控制完全依靠中控窯操作員手動(dòng)控制給煤機(jī)給煤量的大小來實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。這種調(diào)整完全建立在人工經(jīng)驗(yàn)摸索的基礎(chǔ)上，有很大的主觀隨意性，同時(shí)也存在較大的“熱慣性”（滯后燃燒），人工調(diào)節(jié)處于滯后狀態(tài)，會(huì)產(chǎn)生較大的溫度變化誤差，不利于水泥企業(yè)精細(xì)化操作及節(jié)能降耗的推廣。

為此，公司電氣及工藝技術(shù)人員對(duì)公司多年來的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)梳理，將分解爐的溫度與生料投料量、煤粉的質(zhì)量（熱值、水分、揮發(fā)分和細(xì)度）、生料質(zhì)量（三率值和細(xì)度）、熟料的質(zhì)量（28d抗壓強(qiáng)度和游離氧化鈣含量）以及分解爐一級(jí)出口廢氣溫度等參數(shù)建立了數(shù)學(xué)模式，尋找出分解爐溫度與生料投料量和一級(jí)出口廢氣溫度之間的線性關(guān)系，并利用單片機(jī)C語言的運(yùn)行程序，開發(fā)出一套分解爐自動(dòng)噴煤恒溫控制系統(tǒng)。

圖2　軟件主程序流程圖

2　研究策略

通過查詢國內(nèi)外研究技術(shù)成果，進(jìn)行理論研究，完成現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集，進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，建立數(shù)學(xué)模式。同時(shí)，設(shè)計(jì)單片機(jī)電路，開發(fā)基于單片機(jī)C語言的運(yùn)行程序。通過PROTTUS建立仿真驗(yàn)證,確定溫度控制采用的運(yùn)算方式，驗(yàn)證后的電路制成PCB電路板制做成樣機(jī)。然后，樣機(jī)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地空載實(shí)驗(yàn)，鑒定其精度與穩(wěn)定性。最后，接入系統(tǒng)投入運(yùn)行調(diào)試。

表1　分解爐溫度自動(dòng)控制和手動(dòng)控制效果對(duì)比表

3　系統(tǒng)開發(fā)

首先，進(jìn)行運(yùn)行數(shù)據(jù)采集，初步確定采用的運(yùn)算方式、控制方法，對(duì)設(shè)計(jì)好的控制程序進(jìn)行系統(tǒng)的仿真，同時(shí)完成系統(tǒng)各個(gè)模塊的硬件設(shè)計(jì)，采用AT公司的52系列單片機(jī)作為系統(tǒng)的主控芯片?？刂破鞯挠布M成原理框圖如圖1所示。

其次，進(jìn)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)分解爐溫度的采集，并經(jīng)運(yùn)算后對(duì)給煤系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和調(diào)整，從而使分解爐溫度穩(wěn)定在設(shè)定溫度值的范圍之內(nèi)。系統(tǒng)軟件主程序的流程圖見圖2所示。

4　技術(shù)特點(diǎn)

該系統(tǒng)開發(fā)完全采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，成本低廉，不僅可接口DCS集中控制，也可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)察和控制，工作模式豐富。同時(shí)，采用k型熱電偶16位專用A/D轉(zhuǎn)換芯片，系統(tǒng)控制溫度偏差達(dá)到±1℃，控溫精度高，工作穩(wěn)定性好。另外，該系統(tǒng)采用LCD液晶顯示屏作為人機(jī)界面，全中文顯示，操作簡單。工作參數(shù)也可根據(jù)熟料生產(chǎn)系統(tǒng)選擇，行業(yè)通用性強(qiáng)。

5　運(yùn)行效果

2013年11月12日該分解爐自動(dòng)噴煤恒溫控制系統(tǒng)在公司2 500t/d熟料生產(chǎn)線（DDF爐）上投入試運(yùn)行。經(jīng)過調(diào)試，分解爐溫度曲線波幅穩(wěn)定在±1.5℃，溫度回調(diào)快，滯后小，且無振蕩和階躍現(xiàn)象。通過使用效果對(duì)比，分解爐自動(dòng)噴煤控制系統(tǒng)投用后，分解爐溫度波動(dòng)大幅度減小，從手動(dòng)控制的±5.5℃下降為自動(dòng)控制的±1.5℃，使用效果良好且運(yùn)行穩(wěn)定。具體技術(shù)指標(biāo)見表1所示。

6　結(jié)語

該分解爐自動(dòng)噴煤恒溫控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，控制精良，而且一次性投資小，長期回報(bào)大，不僅可降低中控窯操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且，該系統(tǒng)可提高自動(dòng)化控制程度，穩(wěn)定窯的熱工制度。同時(shí)節(jié)能效果顯著，2 500t/d的熟料生產(chǎn)線全年預(yù)計(jì)可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1 888t（窯有效運(yùn)轉(zhuǎn)率按90%計(jì)算）。

TQ172.622.29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1001-6171（2015）03-0054-02

通訊地址：1山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西太原030006；2中國中材國際工程股份有限公司邯鄲工程建設(shè)分公司，河北邯鄲056000；

2014-09-24；編輯：趙蓮