王波 孫國義

（1. 威海中玻鍍膜玻璃股份有限公司 威海 264200；2. 山東威高集團醫(yī)用高分子制品股份有限公司 威海 264210）

0 引言

目前，大部分浮法玻璃生產(chǎn)企業(yè)使用重油作為燃料來熔化原料，在使用過程中會出現(xiàn)換向時重油噴出后火焰又黑又長，直接沖擊大碹磚和對面胸墻磚，導致窯爐發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的損毀，在所有硬件設備保持不變的前提下，通過不斷調(diào)整優(yōu)化DCS程序，最終使換向火焰達到較好的狀態(tài)。

1 DCS控制火焰換向

在浮法玻璃的生產(chǎn)過程中，熔化工段的控制是非常重要的一個環(huán)節(jié)，包括火焰換向控制、窯壓控制、液面控制、溫度控制等。其中火焰換向控制對窯爐和蓄熱室的保護至關(guān)重要。為了充分利用蓄熱室回收熱量加熱進入窯爐的空氣，換向時間間隔要適當，一般為20 min切換一次。每次換向時序到達時依次關(guān)閉相應閥門，使得一側(cè)的火焰全部關(guān)閉，因助燃風、空交機、重油系統(tǒng)各種閥門等開關(guān)都需要動作時間，因此窯內(nèi)會保持無火時間約30 s，之后按DCS控制時序依次打開另一側(cè)各個閥門，直至重油燃料噴出燃燒，完成一次火焰換向控制。目前，雖然PLC、DCS等在工業(yè)上應用越來越廣泛，火焰換向定時、延時控制比較容易實現(xiàn)，但是對于換向初期各個閥門鎖定的控制以及各個時序長短的控制需要按實際情況不斷進行相應的調(diào)整，最終使全部控制達到優(yōu)化組合。

2 換向時火焰長度過長的危害

當換向動作開始時，DCS程序控制正常燃燒的火焰結(jié)束噴吹后，經(jīng)過短暫?；?，另一側(cè)再次噴吹時，由于開油電磁閥突然打開，管路中重油經(jīng)過調(diào)節(jié)閥后直接輸送到窯爐內(nèi)燃燒，突然釋放的壓力使得上火火焰過長，壓力過大且渾濁，燃料無法全部燃燒，最直接的危害就是火焰直接沖擊對面的胸墻磚和大碹磚，對其產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的損害，可能導致窯爐的窯齡嚴重縮短，對窯內(nèi)玻璃的質(zhì)量也會產(chǎn)生一定的影響，瞬間噴出的大量重油無法充分燃燒，落到玻璃液表面上會形成部分雜質(zhì)，使得玻璃的等級下降，造成直接的經(jīng)濟損失。另外，不完全燃燒的重油與氧氣結(jié)合生成的一氧化碳間接污染大氣，影響環(huán)保的指標。而部分無法充分燃燒的重油沒有產(chǎn)生熱量，因此，每次換火需要多噴相同數(shù)量的重油來補充這些熱量熔化原料，增加了重油的使用量，也間接增加了原材料的成本。

3 DCS系統(tǒng)對換向火焰控制的調(diào)整過程

某重油噴吹系統(tǒng)硬件組成如圖1所示。

圖1 重油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

整套重油控制系統(tǒng)由油泵、回油切斷閥、回油調(diào)節(jié)閥、流量計、重油調(diào)節(jié)閥、蒸汽列管加熱器、霧化閥、吹掃閥以及各種手動閥門等組成。重油在油站中間罐加熱后，通過油泵持續(xù)打壓輸送給熔化工段油槍室，經(jīng)過蒸汽列管加熱器加熱后使用重油總流量計進行計量，然后分配給16個分支流量計管路，按照每個小爐的熱量分配比來設置每個分支調(diào)節(jié)閥的重油流量設定值，調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定控制后的重油輸送至窯爐內(nèi)，換向動作時，提前打開上火側(cè)的霧化氣（即壓縮空氣），待開油電磁閥打開，被霧化后的重油進入熔窯與空氣中高溫氧氣混合燃燒熔化原料。其中一級油壓調(diào)節(jié)閥通過控制回油量的大小使重油壓力穩(wěn)定到設定值要求范圍內(nèi)，回油切斷閥的作用是在換向時序到達時打開閥門使管路中重油流回油站，降低油槍室內(nèi)管路中的油壓。霧化氣將重油霧化后可充分燃燒。

3.1 重油系統(tǒng)控制時序

DCS系統(tǒng)內(nèi)計時模塊1196 s計時到達時，輸出一個準備換向的預鈴信號，通知室內(nèi)操作人員注意換向，同時提醒現(xiàn)場施工或檢修工作人員遠離即將進行換向動作的閥門或電機等，防止發(fā)生意外人身傷害的事故。預鈴結(jié)束后，重新從0 s開始計時，如圖2所示。

圖2 重油程控流程圖

計時器達到T1s后打開回油切斷閥，使重油經(jīng)過回油管路流回至油站。計時器達到T2s時打開吹掃閥吹掃噴槍管路內(nèi)余留的重油，防止?；饌?cè)的噴槍內(nèi)余留的重油焦化，且余油在第二次噴火時進入窯爐，會產(chǎn)生不完全燃燒的現(xiàn)象，影響玻璃質(zhì)量，間接對大氣造成污染，吹掃閥保持Ts后關(guān)閉。計時器達到T3s時關(guān)閉控油電磁閥，然后依次進行廢氣閘板、助燃風、霧化介質(zhì)的換向動作，廢氣閘板和助燃風蝶閥大約需要8 s才能完成換向動作，因此開油電磁閥打開時序至少要比風和廢氣動作時序晚開10 s以上。在各個動作反饋給DCS的信號正常后，開始準備正常上火，T7s開油閥，T8s關(guān)閉回油閥，完成一次換向循環(huán)。

3.2 換向后對重油火焰進行調(diào)整

換向時開油電磁閥打開后，油管路內(nèi)聚集的油壓瞬間釋放到窯內(nèi)，導致噴出的重油遇氧氣燃燒后火焰又黑又渾濁，壓力增大，沖擊對面胸墻磚和大碹磚，油壓調(diào)節(jié)閥幾秒鐘內(nèi)來不及調(diào)節(jié)，高壓重油噴出十余秒后又出現(xiàn)油壓短時間降低、火焰縮短的現(xiàn)象，整個過程大約持續(xù)20 s后火焰才能恢復明亮且長度適中的狀態(tài)。為解決這一問題，首先將回油切斷閥關(guān)閉時間延長，即開油電磁閥打開后，回油切斷閥繼續(xù)保持打開狀態(tài)7 s后再關(guān)閉，使得上火時油壓保持比設定值低20～30 kPa；第二步，開油后，因油壓需要保持比正?？刂浦档偷膲毫Γ趽Q向時序到達時，使用DCS中ES/MA模塊鎖定油壓調(diào)節(jié)閥為手動狀態(tài)，其輸出值開度值比正常調(diào)節(jié)開度大8%，防止上火時因油壓較低，調(diào)節(jié)閥大幅度調(diào)節(jié)而產(chǎn)生波動，導致窯內(nèi)火焰長度發(fā)生較大變化，30 s后火焰達到正常狀態(tài)，解鎖調(diào)節(jié)閥，恢復自動控制；第三步，16個分支油量調(diào)節(jié)閥在換向時序到達時開度值減小15～20后鎖定，然后使用Rmp 功能塊緩開輸出，每秒增加0.5個開度值，使開油后油量比正常流量值減小20～30 kg/h，然后緩慢增加到正常流量值。圖3為1#油調(diào)節(jié)閥修改后的控制程序。

圖3 DCS中重油單支槍調(diào)節(jié)閥控制程序

與原控制程序相比，增加了SFT、ADD、Rmp、Timer等控制模塊。打開時間延長5 s，將吹掃閥后管路中的未噴出的重油全部吹掃干凈，防止管路中剩余重油焦化堵塞管路，且減少下次噴吹時的重油量。表1為調(diào)整的各變量對比。

表1 調(diào)整過程各變量變化情況

經(jīng)過長時間反復摸索各個控制單元的鎖定開度值、鎖定、解鎖時間，最終使得換向時火焰狀態(tài)達到較好的狀態(tài)。

4 優(yōu)化后應用效果

經(jīng)過在DCS中不斷調(diào)整程序和時序，換火時火焰狀態(tài)由開始渾濁發(fā)黑、沖擊力強，改善為現(xiàn)在的長度適中、火焰明亮。整個調(diào)整方案最大的作用為減弱上火時火焰對碹墻的沖擊作用，有效地保護了窯內(nèi)大碹磚和胸墻磚，對延長窯齡起到了關(guān)鍵性的作用。按照正常換向20 min/次，假設一條線窯齡為6年，每年每條線的窯爐折舊為W萬元，每20 min至少有30 s時間嚴重沖擊大碹和胸墻磚，窯齡延長總的保護措施為100%，火焰侵蝕對窯齡的保護作用按照0.5/20×100%＝2.5%計算，因此每年產(chǎn)生的經(jīng)濟效益為W×2.5%＝0.025W萬元。另外，對節(jié)省重油、提高玻璃質(zhì)量等級等方面也會間接產(chǎn)生經(jīng)濟效益，換向時噴出重油過多，燃料不能充分燃燒，造成浪費，影響玻璃質(zhì)量。此次時序調(diào)整后，根據(jù)初步測算，每次換火時前兩分鐘內(nèi)重油量是調(diào)整前的80%，平均每支油槍燒油量180 kg/h，即3 kg/min，每次換火節(jié)省油量按計算的一半考慮，每次換火16支油槍共節(jié)約的油量為3×2×20%×50%×16=9.6 kg；20 min換火一次，一天24 h共換火72次，重油價格按照4000元/噸計算，年創(chuàng)造效益為：9.6×72×365/1000×4000＝100.9萬元。

5 結(jié)語

在以重油為燃料的浮法玻璃生產(chǎn)中，通過不斷變換控制思路，利用DCS程控為調(diào)節(jié)手段，對熔化換向控制上火時火焰長短和壓力進行調(diào)控，取得了非常好的效果，目前在我公司三條玻璃生產(chǎn)線上都進行了應用，對保護窯爐、提高玻璃質(zhì)量、節(jié)約燃料、保護環(huán)境等各個方面都起到了積極作用。以天然氣或其它可燃物質(zhì)作為燃料的生產(chǎn)線，也可以參照以上控制方案進行調(diào)整。