楊時(shí)耿 蔣在躍 王愛明

摘要：近年來，隨著社會(huì)各界對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷加強(qiáng)，一些大型鋼鐵企業(yè)加緊引入環(huán)保減排設(shè)備以及不斷改造其排放系統(tǒng)，使其生產(chǎn)環(huán)節(jié)更加環(huán)保，減少對(duì)環(huán)境的污染與破壞。文章以對(duì)其自動(dòng)化控制的概述與特點(diǎn)、各個(gè)子系統(tǒng)的組成、重要設(shè)備的控制等脫硝自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重點(diǎn)介紹，以供相關(guān)企業(yè)參考。

關(guān)鍵詞：脫硝;環(huán)保減排;控制系統(tǒng);燒結(jié)工藝

燒結(jié)生產(chǎn)過程的運(yùn)輸設(shè)備是高效、連續(xù)、有節(jié)奏、銜接性強(qiáng)及自動(dòng)化程度高的設(shè)備，其工作特點(diǎn)是以連續(xù)的流動(dòng)方式輸送物料。一定的運(yùn)輸設(shè)備適合運(yùn)送一定類別的物品、一定的應(yīng)用范圍和使用條件。因此，在給定運(yùn)輸條件下，選用合理機(jī)械方式、機(jī)械形式和機(jī)組的運(yùn)輸設(shè)備成為燒結(jié)生產(chǎn)穩(wěn)步運(yùn)行的關(guān)鍵。

一、系統(tǒng)特點(diǎn)與概述

1.系統(tǒng)特點(diǎn)

在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過程中安全生產(chǎn)貫穿了整個(gè)流程，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，保護(hù)生產(chǎn)過程中的安全是整個(gè)系統(tǒng)的重中之重，該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)便對(duì)所有設(shè)備的啟停加入了三級(jí)權(quán)限，分別為手動(dòng)啟停、連鎖啟停與自動(dòng)保護(hù)啟停，其中，最高級(jí)自動(dòng)保護(hù)啟停為閉環(huán)控制，不需人為設(shè)置，以此作為系統(tǒng)的安全生產(chǎn)的保護(hù)措施。且選擇控制系統(tǒng)時(shí)以遵循系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定可靠性、技術(shù)先進(jìn)性、操作簡(jiǎn)便性與后續(xù)開發(fā)可擴(kuò)展性的原則，選用安全可靠的廠商，產(chǎn)品經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間多方面的考驗(yàn)無重大質(zhì)量問題，編程方式簡(jiǎn)便易懂，預(yù)留點(diǎn)位足夠今后的新增設(shè)備使用。

2.系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)由硬件與軟件兩部分組成，硬件部分主要為PLC控制柜以及各種被控制儀表，PLC控制柜主要由可編輯邏輯控制器與各種電器組成，自動(dòng)化控制系統(tǒng)選擇施耐德M580作為該系統(tǒng)的可編程控制器。施耐德M580PLC具有性價(jià)比高、性能可靠穩(wěn)定以及可擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)，CPU模塊自帶內(nèi)存容量大處理器運(yùn)行快速穩(wěn)定，且施耐德M580PLC抗干擾性強(qiáng)，可以適應(yīng)各種惡劣環(huán)境，能實(shí)現(xiàn)大多數(shù)過程自動(dòng)化控制。在設(shè)計(jì)時(shí)，預(yù)留約25%I/O點(diǎn)和插槽供后續(xù)擴(kuò)展使用，使該系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性。軟件部分與M580搭配的UnityPro下位機(jī)編程軟件，擁有FBD、LD、ST、SFC、IL五種編程語(yǔ)言，且功能庫(kù)齊全，具有仿真與在線修改功能，在線修改功能中系統(tǒng)只需向下位機(jī)下載修改的一部分程序而不用重新下載整個(gè)程序，所以可在整套系統(tǒng)運(yùn)行途中進(jìn)行在線編程且不會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)作。上位機(jī)采用IntouchttMI作為上位機(jī)控制軟件InTouch軟件是一個(gè)開放且可擴(kuò)展的組態(tài)軟件，擁有尖端的繪圖功能易用的開發(fā)環(huán)境，支持ActiveX、OPC（OLEforProcessContr01）、開放數(shù)據(jù)庫(kù)互連（ODBC）及標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）。目前主流的通信協(xié)議（例如，以太網(wǎng)MODBUS、串口MODBUS）都有現(xiàn)成的I/O通信驅(qū)動(dòng)，且擁有豐富的圖形用戶界面、靈活的腳本支持、分布式的歷史數(shù)據(jù)系統(tǒng)以及便捷的測(cè)點(diǎn)遠(yuǎn)程引用等優(yōu)點(diǎn)。

二、自動(dòng)控制介紹

1.設(shè)備啟停

為保障整個(gè)生產(chǎn)過程的安全以及降低人員的誤操作帶來的危險(xiǎn)，所有設(shè)備啟停按鈕都具有二次確認(rèn)彈框，重要設(shè)備的啟動(dòng)或者停止具有允許條件。并在二次彈框中加入啟停允許條件文字描述，當(dāng)允許條件滿足時(shí)文字則變色。在設(shè)備操作彈窗中設(shè)置禁止操作按鈕，操作禁止按鈕后，所有的啟動(dòng)停止兩個(gè)按鈕將無法操作，這樣編寫操作界面既能防止大部分的誤操作，也能使操作人員及時(shí)了解設(shè)備未能及時(shí)啟停的原因。系統(tǒng)中設(shè)備的啟停一共分為三級(jí)，而保護(hù)啟停為其中的最高級(jí)，下位機(jī)編程設(shè)置自動(dòng)保護(hù)啟停的條件，當(dāng)條件滿足時(shí)，操作人員無須任何操作設(shè)備即可自動(dòng)啟停。并在上位機(jī)中對(duì)應(yīng)的設(shè)備圖標(biāo)旁設(shè)置彈出式紅色文字提醒該設(shè)備滿足何條件啟停，使操作人員能在第一時(shí)間得知設(shè)備情況，并在報(bào)警列表中體現(xiàn)出具體信息，以供操作人員查詢。

2.吹灰系統(tǒng)

脫硝系統(tǒng)中整個(gè)蒸汽吹灰子系統(tǒng)共有12個(gè)耙式吹灰器組成，每個(gè)吹灰器在啟動(dòng)時(shí)會(huì)按機(jī)械設(shè)置速度向前運(yùn)行到達(dá)末端后再向后退回原點(diǎn)，以兩端的限位開關(guān)為基點(diǎn)由設(shè)備電控系統(tǒng)向PLC反饋原點(diǎn)、前進(jìn)、后退三個(gè)DI信號(hào)。由于吹灰器電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)不能讓兩個(gè)吹灰器同時(shí)運(yùn)行，所以在系統(tǒng)中，每個(gè)吹灰器一個(gè)接一個(gè)運(yùn)行直達(dá)所有吹灰器都運(yùn)行完畢算作整個(gè)吹灰流程完。在系統(tǒng)中運(yùn)用了順序控制的方式，在下位機(jī)中實(shí)現(xiàn)了該子系統(tǒng)。具體方法為，設(shè)置一個(gè)標(biāo)志變量，此變量為順序控制中每一步的數(shù)字標(biāo)志為實(shí)數(shù)變量，如標(biāo)志變量為1時(shí)，代表這個(gè)子系統(tǒng)運(yùn)行到第一步;標(biāo)志變量為2時(shí)，代表此子系統(tǒng)運(yùn)行到第二步。在每一步的結(jié)束條件滿足后，該標(biāo)志變量加1，得以讓蒸汽吹灰系統(tǒng)程序進(jìn)入下一步，下一步開始的條件即當(dāng)標(biāo)志變量等于上一步標(biāo)志變量加一后的數(shù)值。八個(gè)吹灰器在運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)設(shè)備故障或者操作人員想跳過該設(shè)備的要求，所以該系統(tǒng)在子程序中添加旁路功能，12個(gè)吹灰器都具有對(duì)應(yīng)的旁路按鈕，當(dāng)旁路按鈕置位時(shí)，對(duì)應(yīng)的吹灰器不會(huì)啟動(dòng)且標(biāo)志變量加一程序跳到下一步。啟動(dòng)整個(gè)蒸汽吹灰系統(tǒng)的條件為吹灰氣源母管溫度達(dá)到工藝要求的設(shè)定值，當(dāng)溫度的設(shè)定值未達(dá)到要求時(shí)候標(biāo)志變量一直為0也就是程序不進(jìn)行下一步驟，界面有紅色文字彈出示警。整個(gè)系統(tǒng)有13個(gè)步驟，為了讓吹灰系統(tǒng)每個(gè)步驟都更加清晰地呈現(xiàn)給操作人員，在組態(tài)中將蒸汽吹灰系統(tǒng)所有步驟以文字且字體變色形式來描述，系統(tǒng)運(yùn)行到哪一步該步驟文字即由白色變?yōu)榧t色顯示，當(dāng)吹灰系統(tǒng)完成后最后一步，吹灰完成文字變紅表示系統(tǒng)結(jié)束。

3.補(bǔ)燃系統(tǒng)

補(bǔ)燃系統(tǒng)的控制為整套控制系統(tǒng)中最復(fù)雜的系統(tǒng)，其主要作用是給煙氣加熱達(dá)到催化劑工作溫度。補(bǔ)燃系統(tǒng)共有三套補(bǔ)燃燃燒器，每套燃燒器主要由點(diǎn)火槍、火檢裝置以及煤氣管道上的各類閥門組成，自動(dòng)控制系統(tǒng)主要分為點(diǎn)火、關(guān)火及監(jiān)控等。由于點(diǎn)火系統(tǒng)中煤氣管道較為危險(xiǎn)，因此，其控制系統(tǒng)中保護(hù)措施較多，管道中四個(gè)排空氣動(dòng)閥全為失電失氣自動(dòng)打開，以達(dá)到停電或空氣壓力罐中無氣等緊急時(shí)刻排空管道內(nèi)存留煤氣的要求。當(dāng)燃?xì)饽腹軞鈩?dòng)閥在補(bǔ)燃風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)停止、GGH停轉(zhuǎn)或任一燃燒器燃?xì)饪礻P(guān)閥1和燃?xì)饪礻P(guān)閥2開啟且燃?xì)鈮毫?bào)警時(shí)，都有保護(hù)關(guān)閉動(dòng)作達(dá)到切斷母管煤氣的作用。點(diǎn)火前，應(yīng)先做好準(zhǔn)備工作如將點(diǎn)火槍插入到位;點(diǎn)火時(shí)，先關(guān)閉排空閥在排空閥關(guān)到位信號(hào)點(diǎn)亮后啟動(dòng)點(diǎn)火槍，同時(shí)打開對(duì)應(yīng)的兩個(gè)快關(guān)閥，火檢傳感器在設(shè)定的點(diǎn)火槍運(yùn)行時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到有火信號(hào)后則表示點(diǎn)火成功，這時(shí)需要人工將點(diǎn)火槍退出，直到下次點(diǎn)火再將點(diǎn)火槍插入。在點(diǎn)火啟動(dòng)過程中，任何一個(gè)設(shè)備沒有動(dòng)作到位或在設(shè)定的點(diǎn)火槍啟動(dòng)時(shí)間結(jié)束以后火檢無火，系統(tǒng)則做出“點(diǎn)火失敗”的判斷，點(diǎn)火失敗則系統(tǒng)關(guān)閉燃?xì)饪礻P(guān)閥1和燃?xì)饪礻P(guān)閥2，切斷管道內(nèi)的煤氣，排空閥自動(dòng)打開排掉管道剩余的廢氣。若要將燃燒器?；穑瑒t直接關(guān)閉快關(guān)閥1和快關(guān)閥2切斷掉管道內(nèi)的煤氣，火焰即可在短時(shí)間內(nèi)熄滅。

三、結(jié)論

綜上所述，隨著環(huán)保壓力逐年增加，高爐煉鐵節(jié)能減排技術(shù)得到了推廣，符合了可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，同時(shí)也成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)問題。各個(gè)國(guó)家和地區(qū)正在不斷對(duì)新技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，試圖開發(fā)和研制出節(jié)能減排新技術(shù)，這對(duì)于提高高爐煉鐵效率具有重要的作用。基于此情況下，我國(guó)要給予節(jié)能減排技術(shù)足夠的重視，并在具體實(shí)施過程中，要對(duì)當(dāng)前技術(shù)不斷進(jìn)行完善和創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)高爐煉鐵的智能化，注重新工藝的應(yīng)用，以此提高高爐煉鐵的效率，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)鋼鐵行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。