劉曉毛，王長青，王 凱

(湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司，湖南衡陽 421513)

側(cè)吹爐測控系統(tǒng)應(yīng)用實踐

劉曉毛，王長青，王 凱

(湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司，湖南衡陽 421513)

介紹了液態(tài)高鉛渣還原側(cè)吹爐測控系統(tǒng)的組成、儀表選用及問題的解決。

高鉛渣還原;側(cè)吹爐;測控系統(tǒng);DCS

0 引言

湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司液態(tài)高鉛渣側(cè)吹還原爐于2014年10月建成投產(chǎn)。該側(cè)吹爐系統(tǒng)主要由爐體、水套、配料系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)及余熱鍋爐系統(tǒng)、收塵系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)等組成。

生產(chǎn)過程:底吹爐產(chǎn)出的高溫液態(tài)高鉛渣通過溜槽從側(cè)吹爐一端進(jìn)料口流入爐體。配料系統(tǒng)將粉煤、粗鉛冷料、石灰石等配制成混合料，通過皮帶輸送機輸送至爐頂進(jìn)料口加入爐中。配氣系統(tǒng)將純氧氣和壓縮空氣配制成工藝要求的含氧混合氣，經(jīng)管道輸送通過風(fēng)嘴進(jìn)入爐體。產(chǎn)出的鉛液和渣液分別從出鉛口、出渣口排出，產(chǎn)生的煙氣依次進(jìn)入余熱鍋爐、收塵系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)，達(dá)標(biāo)煙氣排空。

1 測控系統(tǒng)組成

側(cè)吹爐是與底吹爐配套、公司替換鼓風(fēng)爐的節(jié)能、降耗、環(huán)保、增效技術(shù)改造項目。側(cè)吹爐測控系統(tǒng)由湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司計量控制所負(fù)責(zé)設(shè)計和施工，選用與底吹爐相同品牌的國產(chǎn)DCS系統(tǒng)。底吹爐DCS系統(tǒng)已投運9年，其運行結(jié)果表明，該DCS系統(tǒng)具有維護(hù)簡單、可靠性高、適用性強等優(yōu)點。側(cè)吹爐測控系統(tǒng)由側(cè)吹爐本體現(xiàn)場控制站、余熱鍋爐現(xiàn)場控制站、系統(tǒng)網(wǎng)、服務(wù)器、監(jiān)控網(wǎng)、工程師站、側(cè)吹爐操作員站、余熱鍋爐操作員站、現(xiàn)場測控儀表組成，現(xiàn)場測控儀表聯(lián)接至現(xiàn)場控制站。

2 測控儀表選擇

2.1 溫度檢測

爐體內(nèi)部和上升煙道的溫度較高，選用鉑銠鉑熱電偶測溫元件;水套支管多，每個支管都要測溫，且要有現(xiàn)場顯示，故選用價格低廉的鉑電阻測溫元件和鉑電阻溫度計;其它部位選用K分度熱電偶測溫元件。

2.2 壓力檢測

爐體、余熱鍋爐、供氣管道、風(fēng)嘴的壓力測量均要求準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠，選用西門子壓力變送器。

2.3 流量檢測

軟化水流量檢測選用超聲波流量計，蒸氣選用E+H公司渦街流量計。氧氣、空氣及混合氣原設(shè)計選用平衡流量計，出于價格考慮低，招標(biāo)時改為渦街流量計，調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)渦街流量計用在壓縮空氣和氧氣管道上抗干擾性能差，無法正常工作，后調(diào)換成V錐流量計。

2.4 氧含量檢測

混合氣的氧含量是側(cè)吹爐的重要控制參數(shù)，前期設(shè)計選用西門子氣體氧含量分析系統(tǒng)。為了節(jié)省投資，最終選用南京分析儀器公司的氣體氧含量分析儀，安裝后通過調(diào)試、標(biāo)定投入使用。從投運兩年來的情況看，使用效果較好。

2.5 控制閥部分

原設(shè)計全部選用氣動閥，然而采購回來的只有氧氣調(diào)節(jié)閥為氣動閥，其它都是電動閥。壓縮空氣管道并接調(diào)節(jié)閥和開關(guān)閥，其中開關(guān)閥為保安所用，當(dāng)氧氣管道壓力低于一定數(shù)值時，開關(guān)閥立刻全開，要求從關(guān)閉狀態(tài)到全開狀態(tài)時間不超過3s，電動閥無法滿足要求。為此更換為氣動閥，其它控制閥仍使用電動閥?；旌蠚狻⒍物L(fēng)放空閥原選用開關(guān)閥，由于調(diào)試期間要控制其開度，故更換了電動頭，改裝成電動調(diào)節(jié)閥。

2.6 物位檢測

鍋筒水位、除氧器水位用平衡容器、差壓變送器組合檢測，軟水箱水位檢測選用超聲波液位計，高、低水箱水位檢測選用投入式液位計，料倉料位檢測選用大噸位料倉電子秤。

2.7 物料計量

根據(jù)工藝條件，選用3臺量程為0～10 t/h和1臺量程為0～25 t/h的計量給料電子皮帶秤。

3 問題分析及解決辦法

3.1 配氣系統(tǒng)流量測量準(zhǔn)確性問題

配氣是將進(jìn)入混合氣管道的純氧氣和壓縮空氣按工藝要求比例對其流量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，配氣系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 配氣系統(tǒng)示意圖

混合氣的流量同樣是側(cè)吹爐的重要控制參數(shù)，生產(chǎn)工藝對其測量結(jié)果的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性要求高，采用流量積算儀測量過程溫度、壓力補償。調(diào)試時發(fā)現(xiàn)，單獨開放一路氣體時，混合氣流量計測量結(jié)果與氧氣或壓縮空氣流量計的測量結(jié)果一致。當(dāng)兩路氣體同時開放，流量較小時，混合氣流量計測量值與兩路氣體流量計測量值之和基本一致;流量較大時，混合氣流量計測量值與兩路氣體流量計測量值之和相差較大。分析認(rèn)為是配套的差壓變送器量程太低的問題。廠家配套差壓變送器量程是根據(jù)工藝條件提供的混合氣流量和壓力選擇的，工藝條件提供的混合氣壓力與氧氣、壓縮空氣一樣，都是0.4 MPa，而實際上，在調(diào)節(jié)閥減壓作用下，混合氣流量和壓力檢測點的壓力只有0.1 MPa，流量較大時混合氣流量計節(jié)流元件輸出的實際差壓大于差壓變送器的量程上限，導(dǎo)致差壓變送器超量程，計量失準(zhǔn)。工藝前期提供的條件是混合氣表壓力0.4 MPa(絕對壓力0.5 MPa)，標(biāo)況流量上限6000m3/h，轉(zhuǎn)換成工況流量為1200m3/h，據(jù)此選用的差壓變送器量程上限為7.1 kPa?；旌蠚鈱嶋H表壓力為0.1 MPa(絕對壓力0.2 MPa)，標(biāo)況流量沒有變，轉(zhuǎn)換成工況流量達(dá)3000m3/h，是前者的2.5倍。然而，V錐流量計工況流量與其輸出差壓的二分之一次方成正比，也就是V錐流量計的輸出差壓跟它工況流量的平方成正比。標(biāo)況流量不變時，氣體表壓力為0.1 MPa的V錐流量計輸出差壓是氣體表壓力為0.4 MPa時的6.25倍，導(dǎo)致輸入差壓變送器差壓大大超過其量程。盡管差壓變送器量程上限留有一定空間，但不會太多，因為量程太大影響其準(zhǔn)確性。而當(dāng)輸入差壓超出差壓變送器量程上限10%時，差壓變送器便不能正常工作，導(dǎo)致流量計計量失準(zhǔn)。氧氣、壓縮空氣的實際壓力都在0.2 MPa左右，其V錐產(chǎn)生的差壓只有其測量差壓變送器量程上限的50%左右，差壓變送器正常工作，氧氣、壓縮空氣流量計測量結(jié)果是準(zhǔn)確的。

解決混合氣流量測量失準(zhǔn)的辦法:一是擴大其差壓變送器的量程，對于智能差壓變送器，用手操器重新設(shè)置量程上限就可解決;二是準(zhǔn)確操作，使混合氣壓力不致太低。

3.2 計量給料電子皮帶秤流量控制準(zhǔn)確性問題

配料系統(tǒng)示意圖見圖2。

圖中1#皮帶秤、2#皮帶秤、3#皮帶秤的量程都是0～10 t/h，4#皮帶秤的量程是0～25t/h。4#皮帶秤給煤，由于粉煤下料量比4#秤的量程上限小很多，因而使用效果不好，流量難以控制、波動大。經(jīng)分析，是由于設(shè)置不當(dāng)造成的。粉煤流量要求控制在2.5 t/h左右，而秤的量程上限是25 t/h。計量給料電子皮帶秤控制準(zhǔn)確度為1.0級，流量控制引用誤差是1%，流量控制最大允許誤差是250kg/h，當(dāng)粉煤流量為2.5 t/h時，其控制引用誤差達(dá)10%，用量程0～25 t/h的計量給料電子皮帶秤控制0～2.5 t/h流量時，流量控制誤差擴大了10倍。對此，改用1#皮帶秤下粉煤料，4#皮帶秤下冷料，流量波動問題得到解決。另外，使用單位曾自行擴大1#皮帶秤量程為0～20 t/h，造成流量波動大，后將量程改回原值，波動變小，滿足了生產(chǎn)工藝要求。

4 結(jié)束語

側(cè)吹爐測控系統(tǒng)改進(jìn)、調(diào)試后滿足了生產(chǎn)工藝要求，測量準(zhǔn)確、控制可靠，現(xiàn)已穩(wěn)定運行兩年，為側(cè)吹爐達(dá)標(biāo)、達(dá)產(chǎn)起到了的保障作用。

［1］劉曉毛.集散控制系統(tǒng)在SKS煉鉛工藝的應(yīng)用實踐［J］.中國有色冶金，2006，(6):44-47.

Application practice of detection and control system for side-blowing furnace

LIU Xiao-mao，WANG Chang-qing，WANG Kai

The papter introduces the composition of the detection and control system for the side-blowing furnace of molten high-Pb slag reduction，instrument selection as well as how to solve problems.

reduction of high-Pb slag;side-blowing furnace;detection and control system;DCS

TF068.2

B

1672-6103(2016)06-0052-03

劉曉毛(1963—)，男，湖南常寧人，高級工程師，從事計量控制技術(shù)管理工作。

2016-10-13