過程檢測儀表與干法除塵系統(tǒng)的關(guān)系討論

李雄

摘 要：干法除塵過程控制系統(tǒng)中有大量的檢測、測量類儀表，其過程值的可靠性和穩(wěn)定性直接決定了干法除塵系統(tǒng)的運(yùn)行情況。就過程檢測儀表對(duì)干法除塵系統(tǒng)的影響和相應(yīng)的優(yōu)化措施進(jìn)行簡要探討。

關(guān)鍵詞：干法除塵；檢測儀表；系統(tǒng)控制；過程參數(shù)

中圖分類號(hào)：TF748.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）13-0039-02

1 轉(zhuǎn)爐干法除塵工藝流程

干法除塵系統(tǒng)由蒸發(fā)冷卻器、靜電除塵器、軸流風(fēng)機(jī)、干式切換站、放散煙囪和煤氣冷卻器幾部分組成。

轉(zhuǎn)爐煙氣通過汽化冷卻煙道進(jìn)入蒸發(fā)冷卻器，在蒸發(fā)冷卻器內(nèi)，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(tuán)聚沉降，形成的粗灰通過鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)輸送到粗灰倉，冷卻后的煙氣通過管道進(jìn)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(xì)粉塵，將其通過電除塵器下的鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)輸送到細(xì)灰倉。經(jīng)過電除塵器的煙氣進(jìn)入切換站進(jìn)行切換，合格的煙氣經(jīng)過煤氣冷卻器降溫后進(jìn)入煤氣柜，不合格的煙氣通過放散煙囪點(diǎn)火裝置燃燒放散。

2 干法除塵控制系統(tǒng)軟硬件配置

PLC系統(tǒng)為西門子S7-400系列可編程控制器，主CPU為S7-400，采用功能強(qiáng)大的PCS7軟件包進(jìn)行軟件開發(fā)，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)干法除塵系統(tǒng)的在線檢測、控制、調(diào)節(jié)和診斷。監(jiān)控機(jī)采用WINCC7.0組態(tài)軟件，用于編制生產(chǎn)過程流程圖，顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)煙氣量、爐口壓力、蒸發(fā)冷卻器入口和出口溫度、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等重要工藝參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，制作歷史趨勢(shì)圖，完成故障報(bào)警、報(bào)表打印，進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)定和操作顯示等工作，完成人機(jī)對(duì)話。

3 過程檢測儀表及研究

過程檢測類儀表根據(jù)檢測位置和功能的不同，具體監(jiān)測點(diǎn)包括以下幾部分：蒸發(fā)冷卻器進(jìn)出口K型熱電偶、噴水量控制調(diào)節(jié)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(gè)關(guān)鍵的監(jiān)測點(diǎn)證明了干法除塵系統(tǒng)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(fā)冷卻器溫度

3.1.1 控制過程分析

為了保證進(jìn)入電場的煙氣溫度、濕度和含帶的粉塵量，蒸發(fā)冷卻器的溫度控制是干法除塵過程控制系統(tǒng)的第一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在PLC中計(jì)算注入的水量及其蒸發(fā)冷卻器出口溫度的設(shè)定點(diǎn)，通過噴水量調(diào)節(jié)閥來控制蒸發(fā)冷卻器出口的溫度。

在生產(chǎn)過程中，轉(zhuǎn)爐煙氣經(jīng)過汽化冷卻煙道進(jìn)入蒸發(fā)冷卻器的溫度和離開蒸發(fā)冷的溫度過程值均由2只K型熱電偶提供。作為關(guān)鍵檢測點(diǎn)之一，在設(shè)計(jì)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(shí)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(zhǔn)時(shí)，將無法針對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉狀態(tài)為噴水控制模型提供計(jì)算水量的準(zhǔn)確值。由此可見，溫度檢測對(duì)蒸發(fā)冷功能組的控制十分重要。

3.1.2 改進(jìn)方式

在實(shí)際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(dǎo)致檢測溫度有所不同，甚至出現(xiàn)熱電偶損壞導(dǎo)致測量結(jié)果錯(cuò)誤的情況。出現(xiàn)這種情況的主要原因在于控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。

因此，為了保證轉(zhuǎn)爐的正常冶煉，在PLC程序中對(duì)控制方式進(jìn)行優(yōu)化，即對(duì)熱電偶狀態(tài)進(jìn)行判斷，發(fā)現(xiàn)任何一支熱電偶出現(xiàn)異常，就要繼續(xù)采用正常的測量值作為噴水控制計(jì)算的依據(jù)，不再取其平均值。同時(shí)，故障報(bào)警要提示相關(guān)工作人員盡快處理故障，在故障處理完之前，不允許繼續(xù)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(xiàn)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(zhuǎn)爐冶煉階段，不同的干法除塵系統(tǒng)會(huì)有不同的煙氣流量與之對(duì)應(yīng)，并且在煉鋼過程中，會(huì)根據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉時(shí)的狀態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量，以保證轉(zhuǎn)爐所產(chǎn)生的煙氣可以被及時(shí)抽走。吹煉過程中的煙氣量同樣是一個(gè)PID動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的過程。而實(shí)際流量的關(guān)鍵檢測點(diǎn)是爐口微壓差和除塵器出口文丘理管差壓測流量。當(dāng)過程檢測值與設(shè)定值存在差異時(shí)，會(huì)使風(fēng)機(jī)調(diào)速不穩(wěn)定，造成速度波動(dòng)，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.2.2 改進(jìn)方式

實(shí)際情況證明，爐口微差壓和差壓表測流量測量不準(zhǔn)的關(guān)鍵原因在于取樣管道的堵塞造成取樣不準(zhǔn)。在生產(chǎn)過程中，轉(zhuǎn)爐會(huì)出現(xiàn)噴濺等情況，并在爐口處會(huì)產(chǎn)生大量的含塵煙氣，而引發(fā)這種情況的原因是在爐口形成正壓，粉塵進(jìn)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(shí)出現(xiàn)憋壓和泄爆等情況，產(chǎn)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(dòng)切斷閥門，將閥門控制引入到干法除塵的控制系統(tǒng)中，將其作為一個(gè)自動(dòng)吹掃裝置在非生產(chǎn)階段對(duì)管道進(jìn)行自動(dòng)吹掃，讓取樣管道能夠通暢采集到真實(shí)的壓力數(shù)據(jù)，以供流量PID的調(diào)節(jié)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(guān)鍵點(diǎn)在于分析儀的穩(wěn)定性和可靠性。在生產(chǎn)過程中，要檢測CO的濃度值和O2的濃度值，當(dāng)其達(dá)到回收標(biāo)準(zhǔn)即可進(jìn)行回收操作。同時(shí)，將CO和O2的混合濃度值作為轉(zhuǎn)爐冶煉的安全關(guān)鍵點(diǎn)引入提槍條件中，當(dāng)混合濃度超標(biāo)時(shí)，停止冶煉。因此，當(dāng)分析儀提供的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確時(shí)，會(huì)影響煤氣的回收情況，造成資源的浪費(fèi)，甚至影響生產(chǎn)。

3.3.2 改進(jìn)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(chǎn)過程中產(chǎn)生的煙氣粉塵會(huì)影響激光的透過率，并且讓探頭黏灰，進(jìn)而影響測量的準(zhǔn)確性。針對(duì)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(shí)，將煤氣成分分析作為關(guān)鍵測量點(diǎn)，在此處安裝兩套分析儀，控制程序中設(shè)定的參與控制值為兩套分析儀的平均值。當(dāng)其中一套分析儀出現(xiàn)故障時(shí)，取另一套正常數(shù)值參與控制，這樣可靠性便有了雙重保證。

4 結(jié)束語

如果說PLC是干法除塵控制系統(tǒng)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(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性取決于這些關(guān)鍵點(diǎn)的測量是否準(zhǔn)確、可靠。用心維護(hù)過程檢測儀表對(duì)干法除塵系統(tǒng)甚至整個(gè)轉(zhuǎn)爐冶煉系統(tǒng)都是至關(guān)重要的。

參考文獻(xiàn)

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

[2]鄒波，楊智，孫鵬.PLC在轉(zhuǎn)爐煙氣干法除塵系統(tǒng)的應(yīng)用和深入研究[M].北京：冶金工業(yè)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