1250 m3高爐煤氣放散點火控制系統的優化設計與應用

劉仕桃,謝波林,嚴 剛

(四川德勝機械制造有限公司,樂山沙灣 614900)

1250 m3高爐煤氣放散點火控制系統的優化設計與應用

劉仕桃,謝波林,嚴 剛

(四川德勝機械制造有限公司,樂山沙灣 614900)

介紹了采用西門子S7-200系列PLC軟件實現高爐煤氣放散點火的自動控制功能,重點闡述了系統的改造內容及改造后效果。實現了以本公司煉鋼廠自產轉爐煤氣取代外購焦爐煤氣作為燃料氣體,同時實現由長明火改為放散時自動點火,從而大量節省引火燃料氣體的費用。

高爐煤氣;PLC;自動點火

1 引言

1250 m3高爐是四川德勝容積最大的高爐,高爐煤氣放散點火系統的作用是通過點火燃燒控制裝置讓高爐煤氣放散時進行充分燃燒,減輕對生產現場人員的危害,減少對大氣的污染,保證高爐生產的安全穩定。

2 改造前的狀況

高爐煤氣放散由PID調節器自動控制調節開度,改造前放散塔引火燃料介質采用外購焦爐煤氣,采用手動電子打火,為了防止點火不及時的危險情況發生,引火方式均為采用長明火,該方式能源消耗相對較大且完全依賴于焦爐煤氣。

3 高爐煤氣放散點火工藝簡介

1250 m3高爐煤氣放散共有1個放散塔,放散塔系統工藝見圖1所示。系統是否放散,由調節蝶閥控制。當高爐煤氣總管的壓力高于預先設置的壓力,調節蝶閥自動打開;當高爐煤氣的壓力持續低于預設壓力時,調節蝶閥將自動關閉。放散塔的頂部安裝3個點火燒嘴、3個點火槍、3個熱電偶。點火燒嘴由引燃氣噴嘴、火檢探頭、保焰筒共同組成,在放散塔的主燃燒器四周呈120°均勻分布,保證在各種惡劣氣候條件下穩定引燃。

系統主要設備均為不銹鋼制造,具備抗腐蝕、長壽命的優點。通過高爐煤氣放散總管調節蝶閥控制點火程序的啟閉,一旦燒嘴點著火后,如果放散塔中有高爐煤氣,那么放散塔主燃燒器將自動點燃,形成4 m左右的大火焰。點火成功后靠近燒嘴的熱電偶溫度能夠迅速上升約600℃,控制裝置根據熱電偶溫度判斷放散點火是否成功。

圖1 高爐煤氣放散塔工藝系統圖

4 系統的改造及效果

4.1 改造內容

本次改造的目的是為了獲得功能提升,實現節能降耗。改造后高爐煤氣放散時利用轉爐煤氣為引火燃料介質自動點燃高爐煤氣,改造后放散點火裝置具有現場手動、中控室手動及自動三種控制方式。

手動控制方式時,可在控制室或就地柜完成手動單步點火,火焰檢測信號也在中控室或就地柜面板上顯示。

自動控制方式時,可在控制室自動完成放散點火,完全達到無人值守目的。放散點火裝置采用PLC軟件實現自動控制,在接到放散信號后自動完成高爐煤氣的燃燒放散。作為一個子項PLC,除了完成自身的檢測、控制、連鎖外,還可向主PLC返回閥位信號及有火信號,供CRT畫面顯示。采用自動點火模式后,通過PLC控制,只有在放散點火時才開啟使用轉爐煤氣,這樣可以極大地減少引火燃料氣的用量,降低生產成本。

4.2 系統硬件配置

硬件部分主要由PLC控制系統和信號采集系統兩部分組成,這里主要闡述PLC控制系統。PLC系統將自動化技術、通訊技術、計算機技術融為一體,具有開關量邏輯控制、定時控制、計數控制、閉環過程控制、數據處理、通信聯網、監控等功能,是一種專門用于工業生產現場過程控制的設備,現已廣泛應用于冶金、石油化工等行業。本次改造使用的PLC是西門子S7-200系列的產品,具有極高的性價比,PLC硬件配置見表1。

表1 PLC硬件配置

4.3 系統軟件設計

4.3.1 點火程序流程

控制系統使用的PLC編程軟件為Step7V5.5。PLC的軟件功能主要實現自動點火控制,其流程見圖2。

4.3.2 操作功能

啟動點火:實現半自動、全自動、手動點火的控制與顯示。

停止點火:控制高壓電相關設備和某些工藝參數的接通與斷開。

圖2 點火程序流程圖

4.3.3 顯示功能

使用FHY1火檢儀實時顯示燒嘴溫度,及時通過溫度判斷是否點火成功。

4.4 系統設計中的難點

4.4.1 繞道PID控制,實現數字量控制

高爐煤氣通過放散塔放散,調節蝶閥使用PID模塊進行調節,而且每個PID模塊均以高爐煤氣的壓力作為設定參數。如果通過總管煤氣壓力實現點火PID控制,點火程序將因高爐煤氣壓力波動大而頻繁啟停,導致點火控制混亂。為此,解決的辦法是通過高爐煤氣放散調節蝶閥的開閉連鎖點火程序的啟?！y打開則啟動點火程序,蝶閥關閉則關閉點火程序,現場控制變得簡單,易于實現。

4.4.2 重復點火的設計

如果出現一次點火不成功的情況,必須進行二次點火、甚至多次點火。解決辦法是在軟件程序編寫時設置延時30 s為1個周期,檢測熱電偶溫度是否大于150℃,若小于150℃則進行二次點火,直到熱電偶溫度大于150℃。

4.5 改造效果

采用PLC軟件實現高爐煤氣放散全自動化連鎖點火,只在煤氣有放散時進行點火,點火成功后及時關閉引火燃料氣源。手動點火(長明火)與自動點火燃氣量對比見表2。各類燃氣使用成本分析見表3。

表2 手動點火(長明火)與自動點火燃氣量統計

表3 燃氣使用成本分析

5 結論

(1)煉鐵高爐采用轉爐煤氣自動點火氣相對經濟,比采用焦爐煤氣長明火節約煤氣費用約1.94萬元/月,全年節約費用23.28萬元。

(2)如遇到轉爐煤氣系統檢修、煤氣柜容不足、加壓機停機的情況,將無法使用轉爐煤氣,須考慮使用焦爐煤氣或天然氣作為備用引火燃料,確保高爐煤氣安全點火放散。

[1] 肖立,李治家,肖玲,等.PLC+PC在火炬自動點火控制中的應用[J].《石油化工自動化》, 2007(4):91-93.

[2] 張惠民.農電網中計算機與PLC串行通信的實現[J].農機使用與維修,2004(1):15-15.

[3] 林正仁.轉爐煤氣放散點火裝置的改造設計[J].《工業安全與環保》,2008(8):62-63.

1250 m3Blast Furnace Gas Ignition Optimization Design and Application of Control System

LIU Shi-tao,XIE Bo-lin,YAN Gang
(Sichuan DE sheng group,vanadium and titanium co.,Ltd.,leshan 614900,Sichuan,China)

This article introduced the Siemens S7-200 series PLC software to realizing automatic control of blasting furnace gas radiation ignition function,expounded the system after revamping content and effect.Realized from the company steel produced converter gas instead of outsourcing of coke oven gas as fuel gas,realized the fire continued to burn instead of tossing automatic at the same time,so saving a lot costs of firing fuel gas.

blast furnace gas,PLC,automatic ignition

TF055

A

劉仕桃,工程師,主要從事煉鐵設備管理方面的工作。

1001-5108(2016)06-0038-03