過程檢測儀表與干法除塵系統的關系討論

李雄

摘 要：干法除塵過程控制系統中有大量的檢測、測量類儀表，其過程值的可靠性和穩定性直接決定了干法除塵系統的運行情況。就過程檢測儀表對干法除塵系統的影響和相應的優化措施進行簡要探討。

關鍵詞：干法除塵；檢測儀表；系統控制；過程參數

中圖分類號：TF748.2 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）13-0039-02

1 轉爐干法除塵工藝流程

干法除塵系統由蒸發冷卻器、靜電除塵器、軸流風機、干式切換站、放散煙囪和煤氣冷卻器幾部分組成。

轉爐煙氣通過汽化冷卻煙道進入蒸發冷卻器，在蒸發冷卻器內，采用霧化噴嘴用高壓蒸汽將水霧化后冷卻煙氣，部分粉塵在水霧的作用下團聚沉降，形成的粗灰通過鏈式輸送機輸送到粗灰倉，冷卻后的煙氣通過管道進入電除塵器，電除塵器采用高壓直流脈沖電源捕集剩余的細粉塵，將其通過電除塵器下的鏈式輸送機輸送到細灰倉。經過電除塵器的煙氣進入切換站進行切換，合格的煙氣經過煤氣冷卻器降溫后進入煤氣柜，不合格的煙氣通過放散煙囪點火裝置燃燒放散。

2 干法除塵控制系統軟硬件配置

PLC系統為西門子S7-400系列可編程控制器，主CPU為S7-400，采用功能強大的PCS7軟件包進行軟件開發，以實現計算機對干法除塵系統的在線檢測、控制、調節和診斷。監控機采用WINCC7.0組態軟件，用于編制生產過程流程圖，顯示設備的運行狀態，對煙氣量、爐口壓力、蒸發冷卻器入口和出口溫度、風機轉速等重要工藝參數進行實時監控，制作歷史趨勢圖，完成故障報警、報表打印，進行數據設定和操作顯示等工作，完成人機對話。

3 過程檢測儀表及研究

過程檢測類儀表根據檢測位置和功能的不同，具體監測點包括以下幾部分：蒸發冷卻器進出口K型熱電偶、噴水量控制調節閥、爐口微差壓表、電除塵器出口文丘理管差壓表測流量、煤氣分析儀。這幾個關鍵的監測點證明了干法除塵系統的核心控制理念，即控制溫度、控制濕度、控制煙氣量、控制煤氣回收。

3.1 蒸發冷卻器溫度

3.1.1 控制過程分析

為了保證進入電場的煙氣溫度、濕度和含帶的粉塵量，蒸發冷卻器的溫度控制是干法除塵過程控制系統的第一個重要環節。在PLC中計算注入的水量及其蒸發冷卻器出口溫度的設定點，通過噴水量調節閥來控制蒸發冷卻器出口的溫度。

在生產過程中，轉爐煙氣經過汽化冷卻煙道進入蒸發冷卻器的溫度和離開蒸發冷的溫度過程值均由2只K型熱電偶提供。作為關鍵檢測點之一，在設計之初便采用2只熱電偶測溫度再取平均值的方式來保障測量溫度的真實性和可靠性，并且將2只熱電偶的差值引入提槍條件中。如果溫度檢測不準時，將無法針對轉爐冶煉狀態為噴水控制模型提供計算水量的準確值。由此可見，溫度檢測對蒸發冷功能組的控制十分重要。

3.1.2 改進方式

在實際生產過程中發現，2只熱電偶存在差異的主要原因是安裝位置的不同。由于轉爐汽化冷卻煙道的直徑在3 m以上，管道走向問題使2只熱電偶受熱不均勻，并且轉爐煙氣中含有大量的粉塵，致使熱電阻的黏灰情況存在差異，所以，導致檢測溫度有所不同，甚至出現熱電偶損壞導致測量結果錯誤的情況。出現這種情況的主要原因在于控制系統不穩定。

因此，為了保證轉爐的正常冶煉，在PLC程序中對控制方式進行優化，即對熱電偶狀態進行判斷，發現任何一支熱電偶出現異常，就要繼續采用正常的測量值作為噴水控制計算的依據，不再取其平均值。同時，故障報警要提示相關工作人員盡快處理故障，在故障處理完之前，不允許繼續冶煉下一爐鋼。這樣做，能夠保證本爐鋼完成正常的冶煉，避免出現吹煉中斷回爐等情況。

3.2 干法除塵煙氣流量

3.2.1 控制過程分析

在轉爐冶煉階段，不同的干法除塵系統會有不同的煙氣流量與之對應，并且在煉鋼過程中，會根據轉爐冶煉時的狀態實時調節風機風量，以保證轉爐所產生的煙氣可以被及時抽走。吹煉過程中的煙氣量同樣是一個PID動態調節的過程。而實際流量的關鍵檢測點是爐口微壓差和除塵器出口文丘理管差壓測流量。當過程檢測值與設定值存在差異時，會使風機調速不穩定，造成速度波動，進而影響整個系統的穩定性。

3.2.2 改進方式

實際情況證明，爐口微差壓和差壓表測流量測量不準的關鍵原因在于取樣管道的堵塞造成取樣不準。在生產過程中，轉爐會出現噴濺等情況，并在爐口處會產生大量的含塵煙氣，而引發這種情況的原因是在爐口形成正壓，粉塵進入取樣管道將其堵塞，另外，汽化煙道漏水也是造成管道堵塞的原因之一。同樣，除塵器出口在回收時出現憋壓和泄爆等情況，產生這種情況的原因是正壓使粉塵堵塞取樣管道。因此，為了清理取樣管道，在取樣管道上引入一路壓縮空氣，并裝配氣動切斷閥門，將閥門控制引入到干法除塵的控制系統中，將其作為一個自動吹掃裝置在非生產階段對管道進行自動吹掃，讓取樣管道能夠通暢采集到真實的壓力數據，以供流量PID的調節需要。

3.3 煤氣回收控制

3.3.1 控制過程分析

煤氣回收控制的關鍵點在于分析儀的穩定性和可靠性。在生產過程中，要檢測CO的濃度值和O2的濃度值，當其達到回收標準即可進行回收操作。同時，將CO和O2的混合濃度值作為轉爐冶煉的安全關鍵點引入提槍條件中，當混合濃度超標時，停止冶煉。因此，當分析儀提供的數據不準確時，會影響煤氣的回收情況，造成資源的浪費，甚至影響生產。

3.3.2 改進方式

在一般情況下，氣體分析儀采用的都是激光分析儀，生產過程中產生的煙氣粉塵會影響激光的透過率，并且讓探頭黏灰，進而影響測量的準確性。針對這種情況，在探頭處引入一路N2作為吹掃氣源，用以保持探頭的清潔。同時，將煤氣成分分析作為關鍵測量點，在此處安裝兩套分析儀，控制程序中設定的參與控制值為兩套分析儀的平均值。當其中一套分析儀出現故障時，取另一套正常數值參與控制，這樣可靠性便有了雙重保證。

4 結束語

如果說PLC是干法除塵控制系統的大腦，那么，過程檢測儀表則是大腦的眼睛和耳朵。干法除塵系統運行的穩定性取決于這些關鍵點的測量是否準確、可靠。用心維護過程檢測儀表對干法除塵系統甚至整個轉爐冶煉系統都是至關重要的。

參考文獻

[1]顏作平.淺析圓筒型靜電除塵器（ESP）高壓電場控制系統[J].漣鋼科技與管理，2013（2）：13-16.

[2]鄒波，楊智，孫鵬.PLC在轉爐煙氣干法除塵系統的應用和深入研究[M].北京：冶金工業出版社，2011.

〔編輯：白潔〕

Abstract： The process of dry dust control system has a lot of testing， measuring class instrumentation， process reliability and stability of its value directly determines the operation of the dry dust of the system. Impact on the dry dust removal system and the corresponding optimization measures are briefly discussed the process instrumentation.

Key words： dry dust； instrumentation； system control； process parameters