安鋼冷軋酸再生站焙燒爐自動(dòng)溫控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

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

安鋼冷軋酸再生站焙燒爐自動(dòng)溫控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

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

摘要：本文主要介紹安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)1550冷軋生產(chǎn)線配套酸再生站的焙燒系統(tǒng)的核心，自動(dòng)溫控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行保障了冷軋酸洗線所需的優(yōu)質(zhì)再生酸液及高純度氧化鐵粉的產(chǎn)出。

關(guān)鍵詞：酸再生；自動(dòng)控制；PLC；PID ??安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)1550冷軋生產(chǎn)線于2014年初建成并熱負(fù)荷試車，配套的酸再生站也隨之建設(shè)完工并投入運(yùn)行。該酸再生站由ANDRITZ公司設(shè)計(jì)，生產(chǎn)工藝采用魯特納噴霧焙燒法，將來(lái)自酸洗機(jī)組生產(chǎn)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(jī)組，循環(huán)利用，副產(chǎn)品氧化鐵粉將用作鐵紅的原料銷售。為保證優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的產(chǎn)出，焙燒系統(tǒng)中高效、穩(wěn)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(jiǎn)要表示：

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

2焙燒系統(tǒng)構(gòu)成

焙燒系統(tǒng)主要由焙燒爐、燃燒設(shè)備、爐頂供料系統(tǒng)、雙旋風(fēng)分離器、氧化鐵粉收集系統(tǒng)等構(gòu)成。

其中燃燒設(shè)備主要由混合燒嘴、點(diǎn)火燒嘴以及火焰探測(cè)器組成，在三者協(xié)同下工作。每個(gè)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(dòng)溫控系統(tǒng)

酸再生的基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)包括酸再生和除硅系統(tǒng)控制的總的自動(dòng)化系統(tǒng)，采用德國(guó)西門子S7-400PLC及WinCC系統(tǒng)。采用ET200分布式結(jié)構(gòu)，PLC與ET200子站通過(guò)Profibus總線連接，控制系統(tǒng)與WinCC系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊。

焙燒系統(tǒng)的自動(dòng)溫度控制主要由兩部分構(gòu)成，即焙燒爐爐內(nèi)溫度控制和焙燒爐燒嘴控制。

3.1焙燒爐爐內(nèi)溫度控制

培燒爐中設(shè)置有2個(gè)溫度檢測(cè)點(diǎn)，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(xù)測(cè)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(diào)節(jié)通過(guò)手工設(shè)定的焙燒爐控制溫度值來(lái)自動(dòng)調(diào)整每個(gè)煤氣燒嘴的煤氣流量。輸出的煤氣流量調(diào)整量確定：在操作畫(huà)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(jù)工藝需要選擇一種控制方式。當(dāng)選擇了燒嘴平面溫度控制方式后，對(duì)應(yīng)控制回路被接通，此時(shí)實(shí)測(cè)燒嘴平面溫度以及燒嘴平面溫度的設(shè)定值被送入到控制回路。控制回路采用PID控制器，根據(jù)設(shè)定溫度和實(shí)測(cè)溫度的差值，按照控制器設(shè)定的算法，計(jì)算得到輸出量。此輸出量在進(jìn)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(yùn)行模式下又適用于酸槍清洗模式，回路中設(shè)定了一個(gè)運(yùn)行模式的參數(shù)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(shí)際供液流量除以最大供液流量再乘以相應(yīng)修正系數(shù)；在酸槍清洗模式下，修正量為焙燒爐爐頂實(shí)際溫度除以燒嘴平面實(shí)際溫度再乘以相應(yīng)修正系數(shù)和焙燒爐內(nèi)酸槍的實(shí)際數(shù)量。

圖1焙燒爐爐內(nèi)溫度控制系統(tǒng)框圖

焙燒爐的升溫模式用于將焙燒爐從冷態(tài)加熱到運(yùn)行所需要的溫度。在選擇了升溫模式后，每個(gè)燒嘴的煤氣流量按照控制器設(shè)定的流量曲線進(jìn)行控制，直到燒嘴平面溫度達(dá)到控制器設(shè)定的溫度后保持當(dāng)前的煤氣流量。

控制系統(tǒng)精度：±1%。

3.2焙燒爐燒嘴控制

此控制回路中每個(gè)燒嘴都分別配備了燃?xì)夂涂諝獾牧髁靠装搴妥兯推鳌⒖刂破骱涂刂崎y，可以實(shí)現(xiàn)流量的連續(xù)檢測(cè)和控制。焙燒爐控制器最終輸出的煤氣流量設(shè)定值輸入到本控制器中作為設(shè)定值輸入，同時(shí)還輸入實(shí)測(cè)的流量值，通過(guò)PI運(yùn)算，調(diào)節(jié)煤氣調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，最終使實(shí)際流量達(dá)到設(shè)定的煤氣流量。如圖2所示。

圖2焙燒爐燒嘴控制系統(tǒng)框圖

在煤氣管線上設(shè)置有煤氣熱值儀，對(duì)煤氣的熱值進(jìn)行連續(xù)的測(cè)定。測(cè)得的熱值除了在畫(huà)面上顯示外，還用于計(jì)算煤氣正好完全燃燒所需要的空氣流量比，即化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量系數(shù)。當(dāng)無(wú)法得到熱值的實(shí)測(cè)值或者實(shí)測(cè)值不準(zhǔn)確時(shí)，可以根據(jù)使用煤氣的特性在畫(huà)面上人為設(shè)定煤氣的熱值。

但是為了得到質(zhì)量好的氧化鐵粉，需要供應(yīng)過(guò)量的燃燒空氣，這時(shí)需要通過(guò)一個(gè)人工設(shè)定的比例系數(shù)λ來(lái)實(shí)現(xiàn)，λ=1表示無(wú)燃燒空氣過(guò)量，λ輸入的值限定為1到2，實(shí)際λ值在顯示畫(huà)面上計(jì)算。最終的助燃空氣流量為燃?xì)獾膶?shí)際流量、化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量系數(shù)和λ值的乘積。

出于安全原因，燒嘴處設(shè)置了火焰檢測(cè)器（紫外檢測(cè)器）用于探測(cè)和監(jiān)控?zé)焯幍幕鹧鏍顩r。當(dāng)火焰探測(cè)不到時(shí)，在延遲20秒后煤氣和空氣流量的控制閥自動(dòng)關(guān)閉，燒嘴熄滅。同時(shí)，控制器根據(jù)煤氣和空氣的實(shí)際流量和煤氣熱值，動(dòng)態(tài)計(jì)算實(shí)際的λ值，并與1比較；當(dāng)λ值小于1時(shí)，在持續(xù)20秒后，煤氣和空氣流量的控制閥自動(dòng)關(guān)閉，燒嘴熄滅。

4結(jié)語(yǔ)

該自動(dòng)溫控系統(tǒng)自投用以來(lái)，控制穩(wěn)定可靠，精確度較高，很好地保障了系統(tǒng)的高效運(yùn)行及優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的產(chǎn)出。總體說(shuō)來(lái)，燃燒設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)也比較穩(wěn)定，很少出現(xiàn)故障，但仍有一些方面需要加以關(guān)注。

在使用混合煤氣或焦?fàn)t煤氣時(shí)點(diǎn)火燒嘴的結(jié)垢污染很明顯，煤氣里的雜質(zhì)隨著時(shí)間易在點(diǎn)火燒嘴的電極等位置結(jié)垢，影響點(diǎn)火。因此燒嘴應(yīng)該不定期的進(jìn)行清理，保持干凈狀態(tài)。

燃?xì)怙L(fēng)機(jī)是恒速風(fēng)機(jī)，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(diào)節(jié)閥來(lái)控制，所以很難保證風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)的最佳工作點(diǎn)范圍內(nèi)工作，因此振動(dòng)較大。安鋼冷軋酸再生的助燃風(fēng)機(jī)選用的形式較以往不同的是馬達(dá)和風(fēng)機(jī)的葉輪分離，中間增加一個(gè)軸承座，這樣風(fēng)機(jī)的整個(gè)框架增加，剛性提高，振動(dòng)可以減低，有利于延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)的壽命，同時(shí)減低噪音。但仍應(yīng)在日常運(yùn)行時(shí)加強(qiáng)點(diǎn)檢，關(guān)注風(fēng)機(jī)狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

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[3]趙文彬.酸再生技術(shù)在現(xiàn)代鋼廠的運(yùn)用[J].中國(guó)包裝工業(yè),2012(17).

作者簡(jiǎn)介:墮鑫(1985-),男,河南安陽(yáng)人,助理工程師,主要負(fù)責(zé):現(xiàn)場(chǎng)電氣自動(dòng)化設(shè)備、儀表設(shè)備工作。