干法除塵電氣論文.doc

1.引言：包鋼二煉鋼轉(zhuǎn)爐原一次除塵系統(tǒng)，于2000年投產(chǎn)，由于該除塵系統(tǒng)能源耗費極大、維護(hù)難等諸多問題，且隨著市場的不斷擴(kuò)大和行業(yè)競爭的加劇，急需給新建中板項目征用地，為適應(yīng)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的不斷發(fā)展和環(huán)保要求，我廠將原濕法除塵改為采用“奧鋼聯(lián)DDS法”將兩座210噸轉(zhuǎn)爐除塵系統(tǒng)進(jìn)行改造。此項轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝與干法除塵對接改造，特別是軟件編程開發(fā)應(yīng)用，已成為奧鋼聯(lián)全球范圍內(nèi)干法除塵改造的樣板工程，是我廠“引進(jìn)、消化、吸收、發(fā)展”理念在實踐中的印證。2.氣系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu):系統(tǒng)自動化控制范圍是從汽化冷卻煙道開始到煤氣冷卻器結(jié)束。該系統(tǒng)主要由煙氣冷卻系統(tǒng)、凈化系統(tǒng)、煤氣回收和放散系統(tǒng)組成。即對蒸發(fā)冷卻器、電除塵器、ID風(fēng)機(jī)、煤氣回收/放散杯型閥/煤氣冷卻、輸灰系統(tǒng)等工藝生產(chǎn)線，實現(xiàn)過程控制、檢測、監(jiān)視、和調(diào)節(jié)。系統(tǒng)硬件配置為：控制系統(tǒng)采用西門子S7-400系列的PLC，操作員工作站系統(tǒng)軟件配置為：WINCC6.0組態(tài)軟件每座轉(zhuǎn)爐除塵系統(tǒng)的PLC按設(shè)備分布區(qū)域劃分，實現(xiàn)主站與主站，以以太網(wǎng)方式通訊，主站與從站方式控制，是通過PROFIBUS-DP方式與主站進(jìn)行通訊，即主站PLC柜與ID風(fēng)機(jī)變頻器、液壓站小系統(tǒng)、煤氣分析儀是通過PROFIBUS-DP（1）方式進(jìn)行通訊;主站與電除塵控制的四個電場高壓控制柜是通過PROFIBUS-DP（2）方式進(jìn)行通訊；主要是將ID風(fēng)機(jī)電機(jī)控制的變頻器、液壓站、煤氣分析儀的設(shè)備運行狀態(tài)送給主站。二座轉(zhuǎn)爐PLC通過光纖環(huán)網(wǎng)，實現(xiàn)PLC之間的數(shù)據(jù)傳輸、存儲和報警等功能。由于設(shè)備分散，要求其自動化硬件構(gòu)成更加靈活合理。PLC采用WINCC6.0為操作監(jiān)控的人機(jī)界面，S7系統(tǒng)應(yīng)用軟件與硬件配置實現(xiàn)其系統(tǒng)的過程控制。3系統(tǒng)的控制功能和特點PLC系統(tǒng)為西門子S7-400系列可編程控制器，主CPU為S7-416-2DP,采用功能強大的PCS7軟件包進(jìn)行軟件開發(fā)，以實現(xiàn)計算機(jī)對干法除塵系統(tǒng)的在線檢測、控制、調(diào)節(jié)和診斷功能；監(jiān)控機(jī)采用WINCC6.0組態(tài)軟件，用于編程生產(chǎn)過程流程圖，顯示設(shè)備運行狀態(tài)，對煙氣量、爐口壓力、蒸發(fā)冷卻器入口及出口溫度、電場電流、電壓、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等重要工藝參數(shù)作實時和歷史趨勢，故障報警，報表打印，進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)定和操作顯示等，完成人機(jī)對話。4.工藝過程簡述：轉(zhuǎn)爐煙氣經(jīng)過煙道冷卻后，溫度8001000。C進(jìn)入蒸發(fā)冷卻器，根據(jù)煙氣溫度精確控制噴水量，使蒸汽將水完全霧化霧化后冷卻煙氣,約有30%的粗灰塵沉降，通過粗輸灰系統(tǒng)：鏈?zhǔn)捷敾覚C(jī)、插板閥等裝置送至灰倉；冷卻后的煙氣進(jìn)入電除塵器，電除塵器共有四個電場，采用高壓直流脈沖電源，根據(jù)系統(tǒng)的不同運行的不同階段控制電壓，收集剩余的細(xì)粉塵，使經(jīng)過電除塵器的煙氣含量在10mg/Nm3以下，即其余70%灰塵，通過細(xì)輸灰系統(tǒng)：一次鏈?zhǔn)捷敾覚C(jī)、二次鏈?zhǔn)捷敾覚C(jī)、雙向插板閥斗提機(jī)裝置送至灰倉；為適應(yīng)轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)各個階段煙氣變化，ID風(fēng)機(jī)為變頻調(diào)速，實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)，并根據(jù)氣體分析儀檢測的CO濃度來控制切換站將煤氣送至放散塔或煤氣柜，實現(xiàn)放散或回收的快速切換。4.1蒸發(fā)冷卻器的噴水控制蒸發(fā)冷卻器的噴水控制系統(tǒng)中一共用到兩個PID控制器，一個是以蒸發(fā)冷卻器出口溫度為控制重點的溫度控制器，另一個是以公式計算出的設(shè)定噴水量值與經(jīng)溫度控制器轉(zhuǎn)換出的流量值為核心的流量控制器。當(dāng)蒸發(fā)冷卻器入口溫度達(dá)到預(yù)定溫度時，供水閥打開，環(huán)形雙流噴嘴同時噴出蒸汽和水，水被霧化，所需要的噴水量經(jīng)蒸發(fā)冷卻器中降低的轉(zhuǎn)爐廢氣含量來決定的，因此單位時間熱輸入計算出來的噴水量作為流量控制器的設(shè)定值，與實際噴水量作為流量控制器的過程值進(jìn)行PID調(diào)節(jié)控制，達(dá)到快速調(diào)節(jié)閥，來實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)噴水流量；另外，考慮爐氣的比熱隨著爐氣成份和溫度而變化的因素，針對蒸發(fā)冷卻器出口溫度設(shè)定一個溫度控制器，其輸出信號將影響流量控制器的設(shè)定值，對流量控制器起到前饋控制的作用，使蒸發(fā)冷卻器的出口溫度控制在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。見圖4.2轉(zhuǎn)爐的煙氣流量控制在轉(zhuǎn)爐煙氣流量控制器中也用到了兩個PID控制器，一個是爐口壓力控制器，另一個是除塵器出口的煙氣流量控制器。根據(jù)煉鋼工藝，我們將煉鋼過程分為轉(zhuǎn)爐準(zhǔn)備階段、預(yù)熱、兌鐵、吹煉、吹煉中斷、濺渣護(hù)爐等七個階段。在吹煉階段以外的其他階段，只有除塵器出口的煙氣流量控制器起作用，根據(jù)轉(zhuǎn)爐各個不同階段的煙氣量進(jìn)行設(shè)定值的設(shè)定，該設(shè)定值與實際煙氣流量過程值的比較來實現(xiàn)對轉(zhuǎn)爐煙氣流量進(jìn)行PID調(diào)節(jié)控制。其轉(zhuǎn)爐吹煉階段煙氣流量控制器的設(shè)定值將通過一個基于爐口壓力和氧氣流量的比例數(shù)加以修改。即吹煉期間爐口壓力控制器將影響煙氣流量控制器的設(shè)定值，就是將氧槍吹氧量乘以一個系數(shù)再與爐口壓力控制器的輸出信號相加所得到的值，作為煙氣流量控制器的設(shè)定值。煙氣流量控制器的輸出信號去控制變頻器驅(qū)動風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)對轉(zhuǎn)爐煙氣流量的控制。4.3切換站的壓差控制和杯形閥位置控制在煉鋼過程中，煙氣放散或回收是主要是根據(jù)分析儀檢測出的由CO含量來觸發(fā)切換的，通過切換兩個分別通往煤氣柜杯形閥和放散塔的杯形閥的開閉來實現(xiàn)切換。在放散切換到回收之前，首先通過放散杯閥對風(fēng)機(jī)下游的壓力進(jìn)行進(jìn)行憋壓，直到高于煤氣柜一定壓力才能進(jìn)行回收操作；當(dāng)回收切換至放散側(cè)時，也必須保持一個小的壓力，以防止煤氣從煤氣柜倒流，因此針對這兩種不同的切換方式，在程序中也必須根據(jù)兩個不同的差壓控制回路及煤氣柜的允許回收條件來控制煤氣切換過程，該控制器的輸出信號控制放散杯閥的開度調(diào)節(jié)，當(dāng)煤氣柜杯閥前后壓差達(dá)到相應(yīng)的設(shè)定值時，即可保證煤氣在正常切換或緊急快速切換過程均能實現(xiàn)無壓力擾動切換。電除塵，如在作業(yè)過程中發(fā)生故障，煙氣可在約3秒內(nèi)被迅速地從通往煤氣歸切換到通往放散塔的管道。4.4電除塵器電場內(nèi)電壓和電流控制為了達(dá)到最佳的除塵效果，要求保證除塵器在充足的電流情況下，盡量提高除塵電壓，以便在陰陽極板產(chǎn)生足夠多的電荷載流子。由于有較高的電荷載流子密度，形成了等離子通道，就會發(fā)生閃絡(luò)，閃絡(luò)發(fā)生時，極板掛灰量將影響陰陽極板電流大、小。除塵器控制的作用是保證生產(chǎn)一定的散絡(luò)，但又不會使之出現(xiàn)永久性的擊穿。在我廠轉(zhuǎn)爐除塵改造系統(tǒng)中，在國內(nèi)首次采用主站S7-400 PLC于除塵器高壓柜之間以PROFIBUS-DP方式進(jìn)行通訊，從而實現(xiàn)了通過主控室操作畫面來實