熱軋塑燒板除塵控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

馮展國(guó)

（寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，上海201900）

自動(dòng)化

熱軋塑燒板除塵控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

馮展國(guó)

（寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，上海201900）

作為國(guó)內(nèi)最早投運(yùn)的同類塑燒板除塵系統(tǒng),寶鋼股份2050熱軋廠精軋除塵系統(tǒng)自1996年投產(chǎn)以來,一直作為國(guó)內(nèi)鋼鐵業(yè)的示范工程。但是經(jīng)過近20年的運(yùn)行，設(shè)備老化銹蝕嚴(yán)重。我們利用2014年年修機(jī)會(huì)對(duì)其進(jìn)行了整體更新改造,同時(shí)提升了電氣自動(dòng)化水平,這使得2050熱軋廠F4-F7精軋機(jī)除塵整體水平繼續(xù)保持在行業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先地位。

熱軋廠精軋機(jī)；塑燒板；除塵；自動(dòng)化控制；提升環(huán)保水平。

1 引言

寶鋼2050熱軋廠F4～F7精軋機(jī)塑燒板除塵器1996年底投入使用以來,通過分析環(huán)保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),處理風(fēng)量和排放指標(biāo)并沒有明顯降低跡象，但是除塵系統(tǒng)運(yùn)行近20年，除塵設(shè)備老化銹蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，而且隨著寶鋼對(duì)于環(huán)保要求的日益提高,煙氣排放要求由原來的含塵量小于30 mg/L提升到20 mg/L。為了避免除塵器整體結(jié)構(gòu)坍塌造成的嚴(yán)重后果，且保證持續(xù)優(yōu)良除塵效果，響應(yīng)環(huán)保要求,需要對(duì)除塵器進(jìn)行進(jìn)一步改造。并對(duì)現(xiàn)有的熱軋除塵系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)。

2 項(xiàng)目背景

熱軋廠2050精軋除塵系統(tǒng)原采用濕法除塵設(shè)備，由西德DSD公司設(shè)計(jì)，于1989年與軋機(jī)同步投運(yùn)，用來治理2050精軋機(jī)軋制過程中F4～F7軋機(jī)機(jī)架產(chǎn)生的大量揚(yáng)塵。除塵系統(tǒng)配置四臺(tái)并聯(lián)的自激式除塵器凈化處理，再經(jīng)二臺(tái)并聯(lián)的風(fēng)機(jī)送入直徑φ2200，高30 m的排氣筒高空排放。除塵器收集的塵泥由刮板機(jī)將塵泥排至包裝袋中，定期外排。粘結(jié)在風(fēng)管、除塵器、風(fēng)機(jī)等處的塵泥由人工定期用水沖洗處理。

因原濕法除塵設(shè)備效率低下，崗位粉塵及排放超標(biāo)。及軋機(jī)產(chǎn)量的提高、軋制薄板比的增加和鋼板材質(zhì)的變化，使精軋機(jī)組在軋制過程中產(chǎn)生的粉塵具有粒徑細(xì)（≤5μm的粒徑約占47%）和粉塵濃度高（由原設(shè)計(jì)的3 g/m3上升到5 g/m3），不能滿足寶鋼股份的生產(chǎn)和環(huán)保要求，故于1996年對(duì)原2050熱軋濕法除塵系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，采用波浪式塑燒板除塵器治理軋制煙塵，原設(shè)計(jì)的二臺(tái)除塵風(fēng)機(jī)及排氣筒利舊，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力維持原設(shè)計(jì)值。

由于，塑燒板除塵器自1996年投運(yùn)至今已有18年（期間，于2007年更換過288片濾板），軋制煙氣中含有大量的水份，長(zhǎng)期運(yùn)行積累下來，致使除塵器灰斗內(nèi)壁結(jié)垢嚴(yán)重，螺旋輸送機(jī)內(nèi)壁時(shí)有結(jié)垢卡住現(xiàn)象，只能將塑燒板除塵器停機(jī)離線檢修，方可正常使用。另外，由于現(xiàn)有除塵器以及管路內(nèi)壁的粉塵板結(jié)銹蝕漏風(fēng)，導(dǎo)致現(xiàn)有F4～F7軋機(jī)煙氣捕集罩抽風(fēng)量小，瞬間陣發(fā)性揚(yáng)塵來不及捕集，污染F4～F7軋機(jī)車間內(nèi)崗位和周邊環(huán)境。同時(shí)因除塵器嚴(yán)重銹蝕可能造成的整體坍塌（在寶鋼股份鋼管條鋼事業(yè)部發(fā)生過類似事故）會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。

因此，為滿足寶鋼股份熱軋廠生產(chǎn)需要及現(xiàn)今嚴(yán)控的環(huán)保要求，同時(shí)為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排和控制污染物排放總量的政策要求，需對(duì)現(xiàn)有2050熱軋除塵系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，以改善F4～F7軋機(jī)工位附近工作場(chǎng)所的環(huán)境衛(wèi)生和消除點(diǎn)檢人員的安全隱患。

3 設(shè)備改造措施

在利舊現(xiàn)有熱軋除塵風(fēng)機(jī)的前提下，重新分配熱軋除塵系統(tǒng)的F4～F7軋機(jī)風(fēng)量、有效降低設(shè)備和管路阻損，更換1996年投運(yùn)的塑燒板除塵器及卸灰裝置。對(duì)現(xiàn)有的熱軋除塵系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)。主要改造內(nèi)容：在利舊現(xiàn)有熱軋除塵風(fēng)機(jī)的前提下，重新分配熱軋除塵系統(tǒng)的F4～F7軋機(jī)風(fēng)量、有效降低設(shè)備和管路阻損，更換1996年投運(yùn)的塑燒板除塵器及卸灰裝置。精軋機(jī)除塵方案設(shè)計(jì)為4臺(tái)除塵器并聯(lián)工作(176片濾板/臺(tái)*4臺(tái))。

整套除塵裝置設(shè)計(jì)緊湊小型化。除塵器由支腿、灰斗、中箱體、走道、孔板、上箱體、噴吹管、氣包、電磁閥及輸灰裝置構(gòu)成。進(jìn)風(fēng)口設(shè)在中箱體的一側(cè)，出風(fēng)口設(shè)在上箱體的另一側(cè),見圖1。設(shè)計(jì)端部中間進(jìn)風(fēng)的理由在于，含塵氣流的方向同粉塵掉落的方向不會(huì)產(chǎn)生逆向碰撞，從而使粉塵更易從濾板表面掉落而不至于受底部進(jìn)風(fēng)氣流的影響而大量懸浮于除塵器內(nèi)。

圖1 2050熱軋除塵系統(tǒng)平面示意圖

對(duì)于2007年后更換的288片濾板，經(jīng)專門檢測(cè)后，部分可再生利舊，清理后可再使用6～7年。拆除原舊的除塵器，采用新的除塵器外殼替換原舊的除塵器。在除塵器基礎(chǔ)和外形尺寸不變的情況下增加過濾板。新除塵器的濾板配置按每臺(tái)176片設(shè)計(jì)制作（原除塵器每臺(tái)配置144片濾板）。處理風(fēng)量為每臺(tái)75000 m3/h。

這樣，原除塵器（4臺(tái)）過濾面積為：

144×4×9m2=5184 m2

新除塵器（4臺(tái)）過濾面積為：

176×4×9m2=6336 m2

新增過濾面積：6336m2－5184m2=1152 m2

新增濾板后的過濾風(fēng)速：～0.8 m/min，總設(shè)計(jì)風(fēng)量為275000～300000 m3/h。

提高車間內(nèi)的吸塵效果。要提高車間內(nèi)的吸風(fēng)罩吸風(fēng)能力，必須在風(fēng)機(jī)現(xiàn)有基礎(chǔ)上盡量降低除塵器的設(shè)備阻力。除塵器的設(shè)備阻力主要來源于塑燒板的本體阻力，因此選用什么樣的塑燒板是直接影響到吸塵效果的關(guān)鍵。通過選用阻力低、防水防油的低阻力板，不但提高了含水含油粉塵在塑燒板表面的剝落性，而且還防止了極細(xì)粉塵進(jìn)入塑燒板本體可能造成板堵塞的危害性。

除塵器性能技術(shù)參數(shù)如下：

除塵器型式：脈沖、負(fù)壓、塑燒板除塵器

處理風(fēng)量：300000 m3/h

進(jìn)氣溫度：＜70℃

煙氣入口含塵濃度：≤6 g/m3（標(biāo)況）

煙氣出口含塵濃度：＜15 mg/m3（標(biāo)況）

設(shè)備阻力：≤1500 Pa

設(shè)備耐壓：-8000 Pa

塑燒板規(guī)格1050×1550×63mm(白色“梯”塑燒板)：9m2/片安裝方式：側(cè)面安裝。增強(qiáng)型特殊材料涂層，適用于熱軋煙塵處理，使用壽命：≥10年。

過濾面積：6336 m2

過濾風(fēng)速：＜0.8 m/min

清灰方式：在線清灰

脈沖閥壽命：≥100萬次

漏風(fēng)率：≤2%

清灰壓力：0.5～0.6 MPa

壓縮空氣耗量：18 m3/min

螺旋輸送機(jī)D200(4臺(tái))，卸灰閥300*300(4臺(tái))卸灰能力：3m3/h/單臺(tái)(～3.6t/h);15m3/h/單臺(tái)(～18t/h)

4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 工藝流程優(yōu)化設(shè)計(jì)

除塵系統(tǒng)流程：由吸塵罩捕集到的各塵源點(diǎn)的含塵氣體，經(jīng)管道進(jìn)入除塵器內(nèi)，通過塑燒濾板進(jìn)行塵氣分離。凈化后的氣體通過風(fēng)機(jī)、消聲器后，經(jīng)排氣煙囪排入大氣。附著于塑燒板表面的粉塵通過電磁閥引導(dǎo)壓縮空氣反吹后掉落除塵器灰斗內(nèi)，然后通過螺旋輸送機(jī)，回轉(zhuǎn)卸灰閥排出裝袋。除塵管道上設(shè)置排水漏斗排水管，排水管出口引至層流水溝內(nèi)。除塵管道上應(yīng)設(shè)置檢修人孔，以便清理管道積灰。室外除塵管道采取保溫，以防冬季水汽冷凝產(chǎn)生過多液態(tài)水進(jìn)入除塵器。優(yōu)化后得流程如圖2所示。

圖2 除塵系統(tǒng)流程圖

4.2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

為了滿足全自動(dòng)生產(chǎn)的要求，系統(tǒng)采用西門子S7-315-2DP高速cpu，配備343-1以太網(wǎng)卡，I/O處理采用ET200M遠(yuǎn)程站，CPU通過Profibus-DP訪問I/O站。由CPU對(duì)各種儀表信號(hào)和高壓風(fēng)機(jī)、脈沖控制儀、清輸恢進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。并通過以太網(wǎng)通信同上位機(jī)和軋機(jī)中控室的HMI系統(tǒng)通訊。控制系統(tǒng)流程如圖3所示。

圖3 控制系統(tǒng)流程圖

4.3 設(shè)備監(jiān)控HM I系統(tǒng)

控制系統(tǒng)的HMI軟件為同siemens集成的WINCC7.0,采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊方式，具有流程工藝畫面及系統(tǒng)各個(gè)參數(shù)的監(jiān)控、事件記錄、故障報(bào)警、實(shí)時(shí)&歷史趨勢(shì)記錄等功能。主要畫面包括登陸引導(dǎo)畫面、主工藝流程畫面、風(fēng)機(jī)控制畫面、脈沖儀監(jiān)控畫面、設(shè)備連鎖畫面、參數(shù)設(shè)定畫面、趨勢(shì)曲線分析畫面、報(bào)警記錄畫面、操作記錄畫面等。

4.4 控制特點(diǎn)

設(shè)備監(jiān)控高度自動(dòng)化，清輸灰均可自動(dòng)運(yùn)行，或根據(jù)需要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作，減輕了人工的勞動(dòng)強(qiáng)度。設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)一目了然，螺旋機(jī)及泄灰閥電機(jī)電流均有實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)生堵轉(zhuǎn)趨勢(shì)，馬上由程序控制進(jìn)行防堵模式處理；除塵器內(nèi)部壓力等均實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦異常可自行判斷情況嚴(yán)重等級(jí)，按需報(bào)警。

5 改造結(jié)果和展望

5.1 經(jīng)過改造，新除塵器在2014年11月上旬年修結(jié)束時(shí)順利投入，各項(xiàng)考核指標(biāo)合格，自動(dòng)化控制水平大大提高，達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)。值得一提的是對(duì)卸灰閥取舍使用，在1996年投產(chǎn)時(shí)，設(shè)備是帶有卸灰閥的，但是由于灰塵濕度大，加上當(dāng)時(shí)的自動(dòng)化水平不夠，卸灰操作時(shí)經(jīng)常堵塞閥門，甚至燒毀電機(jī)，在一次技改中，將所有卸灰閥拆除，僅靠螺旋輸灰來輸出灰塵。本次改造后，恢復(fù)了卸灰閥。

5.2 日照鋼鐵1780熱軋精F4-F7軋機(jī)煙氣捕集罩是一個(gè)大罩罩在F4～F7機(jī)架上，進(jìn)行煙氣的吸收，比照寶鋼2050熱軋精軋機(jī)F4-F7除塵采用4個(gè)捕集罩分別罩在F4～F7機(jī)架上的方式，有優(yōu)點(diǎn)也有不足，比如可以吸收更大范圍內(nèi)的灰塵，但是應(yīng)對(duì)軋機(jī)的陣發(fā)性大量揚(yáng)塵顯得抽力不足，只能通過增加風(fēng)機(jī)容量解決。而更大的風(fēng)機(jī)意味著更多的投資和更大的運(yùn)行成本。寶鋼2050熱軋精軋機(jī)下一步的改進(jìn)措施是在目前的4個(gè)捕集罩上側(cè)外圍增加一個(gè)大的捕集罩，用來捕捉原4個(gè)捕集罩遺漏的煙氣，并通過單獨(dú)的管道經(jīng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)入除塵器，這樣可以通過調(diào)節(jié)閥實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)新加的除塵罩風(fēng)量，解決F4-F7軋機(jī)區(qū)對(duì)除塵的綜合要求。

5.3 目前寶鋼2050熱軋精軋機(jī)F4-F7除塵風(fēng)機(jī)有2臺(tái)，基本參數(shù)：（以下參數(shù)為單臺(tái)參數(shù)，共2臺(tái)）

型號(hào)：Ke1060/40u

風(fēng)量：152500 m3/h

全壓：4000 Pa

電機(jī)功率：250 kW/6kV

目前為工頻運(yùn)行，目前借助寶鋼自備電廠的電價(jià)優(yōu)勢(shì)，一直沒有升級(jí)為變頻控制，日后隨著管理的精細(xì)化深入，通過增加變頻控制，可以跟軋機(jī)生產(chǎn)同步調(diào)整風(fēng)量，不但可以節(jié)省電費(fèi)，而且對(duì)除塵設(shè)備、塑燒板的運(yùn)行狀態(tài)均有幫助。而且可以利用有兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)，可通過變頻器控制功能，利用生產(chǎn)間隙，由兩臺(tái)風(fēng)機(jī)交替進(jìn)行反吹除塵器，減少管道灰塵沉積，改善塑燒板工作狀況，提升除塵效果。

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Transformation Design of the Control System for Sinter-Plate Filter Dedusting at Baosteel’s 2050 Hot Rolling M ill

Feng Zhanguo
(Baosteel Engineering&Technology Group Co.,ltd.,Shanghai 201900,China)

Since put into operation in 1996,the sinter-plate filter dedusting system at Baosteel’s 2050 hot-rolling line,the first dedusting system of the kind in China,has been a demonstration project in domestic steel industry.But after nearly 20 years of operation,the aged equipment was seriously corroded.Taking the opportunity of annual maintenance in 2014,an overhaul of the dedusting system was carried out and its electrical automation level was upgraded at the same time,which maintained the overall performance of Baosteel’s 2050 hot rolling F4-F7 finishing mill at the leading position in the industry.

hot rolling finishing mill;sinter-plate filter;dedusting;automation control; enhance environment protection

TP29

B

1006-6764（2015）02-0053-04

2014-11-13

馮展國(guó)（1979-），男，工程師，現(xiàn)從事電氣傳動(dòng)和基礎(chǔ)自動(dòng)化的應(yīng)用、研究工作，以及相關(guān)的工廠設(shè)計(jì)工作。