安鋼冷軋酸再生站焙燒爐自動溫控系統簡介

墮鑫,杜鵬,李川平（河南省安陽鋼鐵集團冷軋有限責任公司,河南安陽455000）

安鋼冷軋酸再生站焙燒爐自動溫控系統簡介

墮鑫,杜鵬,李川平
（河南省安陽鋼鐵集團冷軋有限責任公司,河南安陽455000）

摘要：本文主要介紹安陽鋼鐵集團1550冷軋生產線配套酸再生站的焙燒系統的核心，自動溫控系統。該系統的穩定高效運行保障了冷軋酸洗線所需的優質再生酸液及高純度氧化鐵粉的產出。

關鍵詞：酸再生；自動控制；PLC；PID ??安陽鋼鐵集團1550冷軋生產線于2014年初建成并熱負荷試車，配套的酸再生站也隨之建設完工并投入運行。該酸再生站由ANDRITZ公司設計，生產工藝采用魯特納噴霧焙燒法，將來自酸洗機組生產線的含鐵廢酸生成鹽酸和氧化鐵粉。新生成的鹽酸重新配制合適濃度返回至酸洗機組，循環利用，副產品氧化鐵粉將用作鐵紅的原料銷售。為保證優質產品的產出，焙燒系統中高效、穩定、可靠的溫度控制則顯得尤為重要。

1焙燒法廢酸再生原理

焙燒法廢酸再生的工作原理可用下面的方程式簡要表示：

此方程式從左向右的反應就是典型的酸洗過程，而從右向左的過程就是典型的廢酸再生過程，即再生過程是酸洗過程的逆反應。只是在低溫下酸洗過程處主導地位，而在高溫下再生過程起主導地位。

2焙燒系統構成

焙燒系統主要由焙燒爐、燃燒設備、爐頂供料系統、雙旋風分離器、氧化鐵粉收集系統等構成。

其中燃燒設備主要由混合燒嘴、點火燒嘴以及火焰探測器組成，在三者協同下工作。每個燒嘴有各自煤氣、助燃空氣流量孔板，以及傳感器、控制器和控制閥。

3自動溫控系統

酸再生的基礎自動化系統是一個包括酸再生和除硅系統控制的總的自動化系統，采用德國西門子S7-400PLC及WinCC系統。采用ET200分布式結構，PLC與ET200子站通過Profibus總線連接，控制系統與WinCC系統通過以太網數據通訊。

焙燒系統的自動溫度控制主要由兩部分構成，即焙燒爐爐內溫度控制和焙燒爐燒嘴控制。

3.1焙燒爐爐內溫度控制

培燒爐中設置有2個溫度檢測點，分別在爐子中部的爐壁處以及爐子頂部的煙氣管道上，分別用于連續測定燒嘴平面溫度和廢氣管道中廢氣溫度。如圖1所示。

爐溫調節通過手工設定的焙燒爐控制溫度值來自動調整每個煤氣燒嘴的煤氣流量。輸出的煤氣流量調整量確定：在操作畫面上有燒嘴平面溫度控制方式和爐頂溫度控制方式兩種選擇方式，操作工根據工藝需要選擇一種控制方式。當選擇了燒嘴平面溫度控制方式后，對應控制回路被接通，此時實測燒嘴平面溫度以及燒嘴平面溫度的設定值被送入到控制回路。控制回路采用PID控制器，根據設定溫度和實測溫度的差值，按照控制器設定的算法，計算得到輸出量。此輸出量在進行模式選擇和模式修正后輸出燒嘴的煤氣流量值給燒嘴煤氣控制器。

為了使控制器的輸出既可以適用于正常的運行模式下又適用于酸槍清洗模式，回路中設定了一個運行模式的參數修正。在正常模式下，即焙燒爐酸操作方式和漂洗水模式，修正量為焙燒爐實際供液流量除以最大供液流量再乘以相應修正系數；在酸槍清洗模式下，修正量為焙燒爐爐頂實際溫度除以燒嘴平面實際溫度再乘以相應修正系數和焙燒爐內酸槍的實際數量。

圖1焙燒爐爐內溫度控制系統框圖

焙燒爐的升溫模式用于將焙燒爐從冷態加熱到運行所需要的溫度。在選擇了升溫模式后，每個燒嘴的煤氣流量按照控制器設定的流量曲線進行控制，直到燒嘴平面溫度達到控制器設定的溫度后保持當前的煤氣流量。

控制系統精度：±1%。

3.2焙燒爐燒嘴控制

此控制回路中每個燒嘴都分別配備了燃氣和空氣的流量孔板和變送器、控制器和控制閥，可以實現流量的連續檢測和控制。焙燒爐控制器最終輸出的煤氣流量設定值輸入到本控制器中作為設定值輸入，同時還輸入實測的流量值，通過PI運算，調節煤氣調節閥的開度，最終使實際流量達到設定的煤氣流量。如圖2所示。

圖2焙燒爐燒嘴控制系統框圖

在煤氣管線上設置有煤氣熱值儀，對煤氣的熱值進行連續的測定。測得的熱值除了在畫面上顯示外，還用于計算煤氣正好完全燃燒所需要的空氣流量比，即化學反應當量系數。當無法得到熱值的實測值或者實測值不準確時，可以根據使用煤氣的特性在畫面上人為設定煤氣的熱值。

但是為了得到質量好的氧化鐵粉，需要供應過量的燃燒空氣，這時需要通過一個人工設定的比例系數λ來實現，λ=1表示無燃燒空氣過量，λ輸入的值限定為1到2，實際λ值在顯示畫面上計算。最終的助燃空氣流量為燃氣的實際流量、化學反應當量系數和λ值的乘積。

出于安全原因，燒嘴處設置了火焰檢測器（紫外檢測器）用于探測和監控燒嘴處的火焰狀況。當火焰探測不到時，在延遲20秒后煤氣和空氣流量的控制閥自動關閉，燒嘴熄滅。同時，控制器根據煤氣和空氣的實際流量和煤氣熱值，動態計算實際的λ值，并與1比較；當λ值小于1時，在持續20秒后，煤氣和空氣流量的控制閥自動關閉，燒嘴熄滅。

4結語

該自動溫控系統自投用以來，控制穩定可靠，精確度較高，很好地保障了系統的高效運行及優質產品的產出。總體說來，燃燒設備運行狀態也比較穩定，很少出現故障，但仍有一些方面需要加以關注。

在使用混合煤氣或焦爐煤氣時點火燒嘴的結垢污染很明顯，煤氣里的雜質隨著時間易在點火燒嘴的電極等位置結垢，影響點火。因此燒嘴應該不定期的進行清理，保持干凈狀態。

燃氣風機是恒速風機，但由于焙燒爐的處理量或者煤氣熱值等變化，需要的空氣量在不斷的變化，而空氣量的變化是由助燃空氣管路的調節閥來控制，所以很難保證風機在設計的最佳工作點范圍內工作，因此振動較大。安鋼冷軋酸再生的助燃風機選用的形式較以往不同的是馬達和風機的葉輪分離，中間增加一個軸承座，這樣風機的整個框架增加，剛性提高，振動可以減低，有利于延長風機的壽命，同時減低噪音。但仍應在日常運行時加強點檢，關注風機狀態。

參考文獻

[1]章愷.安陽鋼鐵酸再生技術規范[Z].ANDRITZMetals.2013.

[2]姜杰.自動化控制系統在冷軋廢酸再生過程的應用[J].山東化工,2012,41(09):47-49.

[3]趙文彬.酸再生技術在現代鋼廠的運用[J].中國包裝工業,2012(17).

作者簡介:墮鑫(1985-),男,河南安陽人,助理工程師,主要負責:現場電氣自動化設備、儀表設備工作。