推焦車車載除塵電控系統(tǒng)改進(jìn)

崔金林，于慶泉

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營口115007）

推焦車是煉焦生產(chǎn)中專門用來將成熟焦炭推出炭化室的大型設(shè)備[1]。在推焦和平煤過程中，會有大量焦?fàn)t煙氣和粉塵從炭化室爐口散逸出來，造成環(huán)境污染。為消除這部分煙氣和粉塵，推焦車上配有車載除塵系統(tǒng)。推焦時，通過除塵風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的吸力，將煙氣和粉塵吸入除塵管道，經(jīng)除塵布袋過濾，粉塵沉積在除塵器箱體內(nèi)。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，曾發(fā)生過多起因除塵器吸入煙氣和粉塵溫度過高，造成推焦車除塵布袋燒損的事故。除塵器布袋燒損，不僅會造成推焦車長時間停機(jī)，而且存在火災(zāi)事故風(fēng)險(xiǎn)。通過對推焦車車載除塵電控系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，降低除塵器布袋燒損事故率，提高車載除塵器的設(shè)備可開動率，消除火災(zāi)事故安全隱患。

1 推焦車車載除塵系統(tǒng)介紹

1.1 除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

推焦車車載除塵系統(tǒng)[2]采用的是布袋除塵器，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括除塵罩、除塵管道、除塵翻板、除塵器箱體、除塵布袋、放料裝置及除塵風(fēng)機(jī)等設(shè)備。

推焦車車載除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，除塵管道最終匯集到1根總管道，進(jìn)入除塵器箱體，在每根入口管道上裝有翻板，控制管道開啟或閉合；每根入口管道端口處，安裝有除塵罩，可以將粉塵籠罩在除塵罩內(nèi)。

1.2 除塵電控系統(tǒng)運(yùn)行模式及工作流程

推焦車車載除塵風(fēng)機(jī)啟動后，在除塵器箱體及管道內(nèi)產(chǎn)生一定的吸力，配合除塵管道上翻板的啟閉，可以將籠罩在除塵罩內(nèi)的粉塵吸入管道，經(jīng)除塵器箱體內(nèi)除塵布袋過濾，粉塵沉積在箱體下內(nèi)部，崗位人員定期排放箱體內(nèi)沉積的粉塵。

推焦車車載除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式及工作流程如圖2所示。除塵風(fēng)機(jī)有三種運(yùn)行模式：手動模式、自動模式和檢修模式。

圖1 推焦車車載除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 推焦車車載除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式及工作流程

1.2.1 手動模式

在手動模式下，除塵風(fēng)機(jī)啟動后保持高速運(yùn)行，與推焦車其他機(jī)構(gòu)動作之間無聯(lián)鎖，且各入口管道翻板的開啟和關(guān)閉需崗位人員手動操作。

1.2.2 自動模式

在自動模式下，除塵風(fēng)機(jī)啟動后低速運(yùn)行，當(dāng)推焦車摘門推焦、開始平煤或開始清門時，除塵風(fēng)機(jī)自動切換到高速，同時，相應(yīng)的入口翻板自動開啟，當(dāng)推焦結(jié)束并且平煤結(jié)束同時清門結(jié)束后，風(fēng)機(jī)自動切換到低速運(yùn)行，相應(yīng)的翻板自動關(guān)閉。例如，當(dāng)推焦車開始摘門推焦時，除塵風(fēng)機(jī)自動轉(zhuǎn)到高速運(yùn)行，2個取門除塵入口管道翻板開啟，此時平煤除塵入口管道翻板和清門除塵入口管道翻板處于關(guān)閉狀態(tài)，保證高速運(yùn)行的風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的吸力集中在取門入口管道處，將推焦過程中散逸的大量粉塵吸入管道內(nèi)。當(dāng)推焦結(jié)束后，且無平煤和清門動作時，除塵風(fēng)機(jī)自動轉(zhuǎn)換到低速運(yùn)行，取門除塵入口管道翻板自動關(guān)閉，因?yàn)榇藭r無粉塵散逸，且低速運(yùn)行又可以降低電能消耗，所以一般情況下，除塵風(fēng)機(jī)都使用自動模式。

1.2.3 檢修模式

在檢修模式下，除塵風(fēng)機(jī)啟動后保持中速運(yùn)行，且不與推焦車其他機(jī)構(gòu)動作聯(lián)鎖。

2 存在的問題

原設(shè)計(jì)推焦車車載除塵電控系統(tǒng)僅利用上位機(jī)通過三種模式控制除塵風(fēng)機(jī)啟動和停止，這種控制方式存在如下問題：

（1）推焦車完成摘門作業(yè)至推焦、清框作業(yè)結(jié)束大約需要5～7 min，在這段時間內(nèi)，炭化室處于完全敞開狀態(tài)，產(chǎn)生大量熱輻射，使除塵管道內(nèi)部溫度升高，另一方面從炭化室散逸出來的氣體及粉塵溫度相對也較高，這部分高溫氣體及粉塵通過除塵管道進(jìn)入除塵器箱體內(nèi)部，極易引起箱體內(nèi)粉塵起火燃燒，進(jìn)而燒損除塵布袋。

（2）推焦車進(jìn)行平煤作業(yè)時，一旦上升管工未及時打開上升管蓋，小爐門處會有明火躥入除塵管道內(nèi)，極易使除塵布袋燒損，從而引起火災(zāi)事故的發(fā)生。

（3）操作畫面上沒有除塵箱體溫度顯示，即使除塵器箱體溫度過高甚至除塵布袋著火，而崗位人員無法第一時間發(fā)現(xiàn)，不能及時采取有效措施，導(dǎo)致事故擴(kuò)大化。

（4）操作系統(tǒng)沒有關(guān)于除塵系統(tǒng)運(yùn)行的歷史記錄，無法制約除塵系統(tǒng)偷停、焦?fàn)t煙氣偷排的操作行為，另外出現(xiàn)事故后事故原因和責(zé)任分析不清楚，影響除塵系統(tǒng)的使用率和使用效果。

3 推焦車車載除塵電控系統(tǒng)改進(jìn)措施

3.1 增加溫度監(jiān)控裝置

圖3為溫度監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，在除塵管道入口的總管處和除塵器箱體頂部分別安裝熱電阻溫度計(jì)，溫度計(jì)用于采集溫度信號，之后通過溫度變送器轉(zhuǎn)換為4～20 mA的電信號輸入PLC控制系統(tǒng)，經(jīng)過PLC系統(tǒng)運(yùn)算后，傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，實(shí)時顯示除塵管道及除塵器箱體溫度值[3]。

圖3 溫度監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 增加高溫預(yù)警及停機(jī)聯(lián)鎖程序

高溫?zé)煔饧胺蹓m進(jìn)入除塵管道是客觀存在不可避免的，為了控制高溫氣體及粉塵帶來的影響，避免除塵布袋燒損，通過增加高溫報(bào)警聯(lián)鎖程序[4]，實(shí)現(xiàn)除塵風(fēng)機(jī)、除塵翻板與管道內(nèi)溫度、除塵器箱體內(nèi)溫度之間的聯(lián)鎖功能，控制流程如圖4所示。

圖4 停機(jī)聯(lián)鎖控制流程圖

當(dāng)除塵管道或除塵箱體內(nèi)溫度過高時，自動關(guān)閉所有除塵管道翻板，同時控制除塵風(fēng)機(jī)停機(jī)。熱電阻溫度計(jì)輸出值波動會造成溫度突然高于設(shè)定值，從而引發(fā)風(fēng)機(jī)誤動作停機(jī)聯(lián)鎖。為了消除上述現(xiàn)象，在溫度比較程序后加入延時程序，即當(dāng)除塵系統(tǒng)溫度高于設(shè)定值，并保持一段時間后，程序才判定是真正超溫，開始執(zhí)行停機(jī)聯(lián)鎖動作。

3.3 增加報(bào)警畫面

為了便于崗位操作人員及時發(fā)現(xiàn)除塵管道或除塵器箱體溫度過高的情況，通過上位機(jī)畫面編輯軟件Wincc[5-6]新建報(bào)警畫面，如圖5所示。

圖5 報(bào)警畫面

在正常生產(chǎn)操作過程中，崗位人員使用頻率最高、停留時間最長的是“取門”操作畫面，因此，將除塵溫度報(bào)警畫面添加至取門操作畫面。當(dāng)PLC系統(tǒng)發(fā)出高溫報(bào)警指令后，報(bào)警畫面發(fā)出閃光報(bào)警，提示崗位人員除塵系統(tǒng)溫度過高，注意特殊操作。

3.4 增加溫度曲線記錄

為了跟蹤記錄除塵管道、除塵器箱體內(nèi)的溫度變化情況和除塵風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況，利用Wincc制作了曲線記錄，如圖6所示。正常情況下，除塵管道入口溫度、除塵器箱體溫度最高不超過130℃，因此量程設(shè)定為200℃；除塵風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行時，轉(zhuǎn)速約為500 r/min；高速運(yùn)行時，轉(zhuǎn)速約為1 450 r/min，故量程設(shè)定為1 500 r/min。

圖6 曲線記錄

4 取得的效果

通過增加溫度監(jiān)控及報(bào)警聯(lián)鎖等功能，操作人員可以實(shí)時了解除塵管道及除塵器箱體內(nèi)的溫度情況，一旦發(fā)生除塵系統(tǒng)超溫的情況，操作人員可以及時發(fā)現(xiàn)并采取應(yīng)急措施，風(fēng)機(jī)亦可以實(shí)現(xiàn)自動停機(jī)，從而能夠有效的保護(hù)除塵器，避免除塵布袋及設(shè)備燒損，防止火災(zāi)事故發(fā)生。

近三年共發(fā)生推焦車除塵布袋燒損事故5次（其中，2015年 2次，2016年 1次，2017年 2次），平均每年發(fā)生1.67次。每次事故搶修需更換龍骨560條，更換除塵布袋560條，更換除塵器箱體蓋板密封條等備件材料，同時還需修復(fù)除塵器箱體。推焦車在搶修期間需停機(jī)，直接導(dǎo)致無備用車輛，影響煉焦的生產(chǎn)節(jié)奏，造成焦炭虧產(chǎn)，每次事故造成經(jīng)濟(jì)損失約11萬元。

改進(jìn)后推焦車未再發(fā)生除塵布袋燒損事故，車載除塵系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，效果明顯。

經(jīng)深入現(xiàn)場跟蹤觀察后，對推焦車車載除塵系統(tǒng)增加溫度曲線記錄前后的除塵系統(tǒng)停機(jī)時間及開動率進(jìn)行對比，統(tǒng)計(jì)整理如表1所示。

表1 推焦車車載除塵設(shè)備停機(jī)及開動率統(tǒng)計(jì)表

由表1可見，增加溫度曲線記錄前車載除塵設(shè)備的開動率保持在75%左右，主要因?yàn)閸徫徊僮魅藛T在中夜班操作時，存在不啟用除塵風(fēng)機(jī)的情況；增加溫度曲線記錄后，不僅可以查詢除塵管道及除塵器箱體內(nèi)的歷史溫度，還可以查詢除塵風(fēng)機(jī)歷史運(yùn)行情況，可以有效地約束崗位操作人員按操作規(guī)程操作使用車載除塵設(shè)備，從而使除塵設(shè)備的開動率提高到90%左右，有效避免了崗位人員擅自停用除塵設(shè)備造成煙塵外溢等環(huán)保事故。

5 結(jié)語

通過對推焦車車載除塵電控系統(tǒng)采取增加溫度監(jiān)控裝置、高溫預(yù)警及停機(jī)聯(lián)鎖程序、報(bào)警畫面及溫度曲線記錄等措施后，實(shí)現(xiàn)了推焦車車載除塵系統(tǒng)高溫預(yù)警及聯(lián)鎖停機(jī)功能，車載除塵設(shè)備開動率由75%提高到90%，消除了推焦車車載除塵系統(tǒng)布袋燒損事故，提高了設(shè)備的本質(zhì)安全性，為煉焦生產(chǎn)安全順行提供有力保障。