劉仕桃,謝波林,嚴(yán) 剛

(四川德勝機(jī)械制造有限公司,樂(lè)山沙灣 614900)

1250 m3高爐煤氣放散點(diǎn)火控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉仕桃,謝波林,嚴(yán) 剛

(四川德勝機(jī)械制造有限公司,樂(lè)山沙灣 614900)

介紹了采用西門(mén)子S7-200系列PLC軟件實(shí)現(xiàn)高爐煤氣放散點(diǎn)火的自動(dòng)控制功能,重點(diǎn)闡述了系統(tǒng)的改造內(nèi)容及改造后效果。實(shí)現(xiàn)了以本公司煉鋼廠自產(chǎn)轉(zhuǎn)爐煤氣取代外購(gòu)焦?fàn)t煤氣作為燃料氣體,同時(shí)實(shí)現(xiàn)由長(zhǎng)明火改為放散時(shí)自動(dòng)點(diǎn)火,從而大量節(jié)省引火燃料氣體的費(fèi)用。

高爐煤氣;PLC;自動(dòng)點(diǎn)火

1 引言

1250 m3高爐是四川德勝容積最大的高爐,高爐煤氣放散點(diǎn)火系統(tǒng)的作用是通過(guò)點(diǎn)火燃燒控制裝置讓高爐煤氣放散時(shí)進(jìn)行充分燃燒,減輕對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)人員的危害,減少對(duì)大氣的污染,保證高爐生產(chǎn)的安全穩(wěn)定。

2 改造前的狀況

高爐煤氣放散由PID調(diào)節(jié)器自動(dòng)控制調(diào)節(jié)開(kāi)度,改造前放散塔引火燃料介質(zhì)采用外購(gòu)焦?fàn)t煤氣,采用手動(dòng)電子打火,為了防止點(diǎn)火不及時(shí)的危險(xiǎn)情況發(fā)生,引火方式均為采用長(zhǎng)明火,該方式能源消耗相對(duì)較大且完全依賴(lài)于焦?fàn)t煤氣。

3 高爐煤氣放散點(diǎn)火工藝簡(jiǎn)介

1250 m3高爐煤氣放散共有1個(gè)放散塔,放散塔系統(tǒng)工藝見(jiàn)圖1所示。系統(tǒng)是否放散,由調(diào)節(jié)蝶閥控制。當(dāng)高爐煤氣總管的壓力高于預(yù)先設(shè)置的壓力,調(diào)節(jié)蝶閥自動(dòng)打開(kāi);當(dāng)高爐煤氣的壓力持續(xù)低于預(yù)設(shè)壓力時(shí),調(diào)節(jié)蝶閥將自動(dòng)關(guān)閉。放散塔的頂部安裝3個(gè)點(diǎn)火燒嘴、3個(gè)點(diǎn)火槍、3個(gè)熱電偶。點(diǎn)火燒嘴由引燃?xì)鈬娮臁⒒饳z探頭、保焰筒共同組成,在放散塔的主燃燒器四周呈120°均勻分布,保證在各種惡劣氣候條件下穩(wěn)定引燃。

系統(tǒng)主要設(shè)備均為不銹鋼制造,具備抗腐蝕、長(zhǎng)壽命的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)高爐煤氣放散總管調(diào)節(jié)蝶閥控制點(diǎn)火程序的啟閉,一旦燒嘴點(diǎn)著火后,如果放散塔中有高爐煤氣,那么放散塔主燃燒器將自動(dòng)點(diǎn)燃,形成4 m左右的大火焰。點(diǎn)火成功后靠近燒嘴的熱電偶溫度能夠迅速上升約600℃,控制裝置根據(jù)熱電偶溫度判斷放散點(diǎn)火是否成功。

圖1 高爐煤氣放散塔工藝系統(tǒng)圖

4 系統(tǒng)的改造及效果

4.1 改造內(nèi)容

本次改造的目的是為了獲得功能提升,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。改造后高爐煤氣放散時(shí)利用轉(zhuǎn)爐煤氣為引火燃料介質(zhì)自動(dòng)點(diǎn)燃高爐煤氣,改造后放散點(diǎn)火裝置具有現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)、中控室手動(dòng)及自動(dòng)三種控制方式。

手動(dòng)控制方式時(shí),可在控制室或就地柜完成手動(dòng)單步點(diǎn)火,火焰檢測(cè)信號(hào)也在中控室或就地柜面板上顯示。

自動(dòng)控制方式時(shí),可在控制室自動(dòng)完成放散點(diǎn)火,完全達(dá)到無(wú)人值守目的。放散點(diǎn)火裝置采用PLC軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,在接到放散信號(hào)后自動(dòng)完成高爐煤氣的燃燒放散。作為一個(gè)子項(xiàng)PLC,除了完成自身的檢測(cè)、控制、連鎖外,還可向主PLC返回閥位信號(hào)及有火信號(hào),供CRT畫(huà)面顯示。采用自動(dòng)點(diǎn)火模式后,通過(guò)PLC控制,只有在放散點(diǎn)火時(shí)才開(kāi)啟使用轉(zhuǎn)爐煤氣,這樣可以極大地減少引火燃料氣的用量,降低生產(chǎn)成本。

4.2 系統(tǒng)硬件配置

硬件部分主要由PLC控制系統(tǒng)和信號(hào)采集系統(tǒng)兩部分組成,這里主要闡述PLC控制系統(tǒng)。PLC系統(tǒng)將自動(dòng)化技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)融為一體,具有開(kāi)關(guān)量邏輯控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、閉環(huán)過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)、監(jiān)控等功能,是一種專(zhuān)門(mén)用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制的設(shè)備,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于冶金、石油化工等行業(yè)。本次改造使用的PLC是西門(mén)子S7-200系列的產(chǎn)品,具有極高的性?xún)r(jià)比,PLC硬件配置見(jiàn)表1。

表1 PLC硬件配置

4.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.3.1 點(diǎn)火程序流程

控制系統(tǒng)使用的PLC編程軟件為Step7V5.5。PLC的軟件功能主要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)點(diǎn)火控制,其流程見(jiàn)圖2。

4.3.2 操作功能

啟動(dòng)點(diǎn)火:實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)、全自動(dòng)、手動(dòng)點(diǎn)火的控制與顯示。

停止點(diǎn)火:控制高壓電相關(guān)設(shè)備和某些工藝參數(shù)的接通與斷開(kāi)。

圖2 點(diǎn)火程序流程圖

4.3.3 顯示功能

使用FHY1火檢儀實(shí)時(shí)顯示燒嘴溫度,及時(shí)通過(guò)溫度判斷是否點(diǎn)火成功。

4.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)

4.4.1 繞道PID控制,實(shí)現(xiàn)數(shù)字量控制

高爐煤氣通過(guò)放散塔放散,調(diào)節(jié)蝶閥使用PID模塊進(jìn)行調(diào)節(jié),而且每個(gè)PID模塊均以高爐煤氣的壓力作為設(shè)定參數(shù)。如果通過(guò)總管煤氣壓力實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火PID控制,點(diǎn)火程序?qū)⒁蚋郀t煤氣壓力波動(dòng)大而頻繁啟停,導(dǎo)致點(diǎn)火控制混亂。為此,解決的辦法是通過(guò)高爐煤氣放散調(diào)節(jié)蝶閥的開(kāi)閉連鎖點(diǎn)火程序的啟?！y打開(kāi)則啟動(dòng)點(diǎn)火程序,蝶閥關(guān)閉則關(guān)閉點(diǎn)火程序,現(xiàn)場(chǎng)控制變得簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn)。

4.4.2 重復(fù)點(diǎn)火的設(shè)計(jì)

如果出現(xiàn)一次點(diǎn)火不成功的情況,必須進(jìn)行二次點(diǎn)火、甚至多次點(diǎn)火。解決辦法是在軟件程序編寫(xiě)時(shí)設(shè)置延時(shí)30 s為1個(gè)周期,檢測(cè)熱電偶溫度是否大于150℃,若小于150℃則進(jìn)行二次點(diǎn)火,直到熱電偶溫度大于150℃。

4.5 改造效果

采用PLC軟件實(shí)現(xiàn)高爐煤氣放散全自動(dòng)化連鎖點(diǎn)火,只在煤氣有放散時(shí)進(jìn)行點(diǎn)火,點(diǎn)火成功后及時(shí)關(guān)閉引火燃料氣源。手動(dòng)點(diǎn)火(長(zhǎng)明火)與自動(dòng)點(diǎn)火燃?xì)饬繉?duì)比見(jiàn)表2。各類(lèi)燃?xì)馐褂贸杀痉治鲆?jiàn)表3。

表2 手動(dòng)點(diǎn)火(長(zhǎng)明火)與自動(dòng)點(diǎn)火燃?xì)饬拷y(tǒng)計(jì)

表3 燃?xì)馐褂贸杀痉治?/p>

5 結(jié)論

(1)煉鐵高爐采用轉(zhuǎn)爐煤氣自動(dòng)點(diǎn)火氣相對(duì)經(jīng)濟(jì),比采用焦?fàn)t煤氣長(zhǎng)明火節(jié)約煤氣費(fèi)用約1.94萬(wàn)元/月,全年節(jié)約費(fèi)用23.28萬(wàn)元。

(2)如遇到轉(zhuǎn)爐煤氣系統(tǒng)檢修、煤氣柜容不足、加壓機(jī)停機(jī)的情況,將無(wú)法使用轉(zhuǎn)爐煤氣,須考慮使用焦?fàn)t煤氣或天然氣作為備用引火燃料,確保高爐煤氣安全點(diǎn)火放散。

[1] 肖立,李治家,肖玲,等.PLC+PC在火炬自動(dòng)點(diǎn)火控制中的應(yīng)用[J].《石油化工自動(dòng)化》, 2007(4):91-93.

[2] 張惠民.農(nóng)電網(wǎng)中計(jì)算機(jī)與PLC串行通信的實(shí)現(xiàn)[J].農(nóng)機(jī)使用與維修,2004(1):15-15.

[3] 林正仁.轉(zhuǎn)爐煤氣放散點(diǎn)火裝置的改造設(shè)計(jì)[J].《工業(yè)安全與環(huán)?！?2008(8):62-63.

1250 m3Blast Furnace Gas Ignition Optimization Design and Application of Control System

LIU Shi-tao,XIE Bo-lin,YAN Gang
(Sichuan DE sheng group,vanadium and titanium co.,Ltd.,leshan 614900,Sichuan,China)

This article introduced the Siemens S7-200 series PLC software to realizing automatic control of blasting furnace gas radiation ignition function,expounded the system after revamping content and effect.Realized from the company steel produced converter gas instead of outsourcing of coke oven gas as fuel gas,realized the fire continued to burn instead of tossing automatic at the same time,so saving a lot costs of firing fuel gas.

blast furnace gas,PLC,automatic ignition

TF055

A

劉仕桃,工程師,主要從事煉鐵設(shè)備管理方面的工作。

1001-5108(2016)06-0038-03