某煉鐵總廠燒結工藝與設備的技術進步研究

楊時耿 蔣在躍 王愛明

摘要：近年來，隨著社會各界對環境保護意識的不斷加強，一些大型鋼鐵企業加緊引入環保減排設備以及不斷改造其排放系統，使其生產環節更加環保，減少對環境的污染與破壞。文章以對其自動化控制的概述與特點、各個子系統的組成、重要設備的控制等脫硝自動化控制系統的重點介紹，以供相關企業參考。

關鍵詞：脫硝;環保減排;控制系統;燒結工藝

燒結生產過程的運輸設備是高效、連續、有節奏、銜接性強及自動化程度高的設備，其工作特點是以連續的流動方式輸送物料。一定的運輸設備適合運送一定類別的物品、一定的應用范圍和使用條件。因此，在給定運輸條件下，選用合理機械方式、機械形式和機組的運輸設備成為燒結生產穩步運行的關鍵。

一、系統特點與概述

1.系統特點

在鋼鐵企業生產過程中安全生產貫穿了整個流程，所以在系統設計中，保護生產過程中的安全是整個系統的重中之重，該系統在設計時便對所有設備的啟停加入了三級權限，分別為手動啟停、連鎖啟停與自動保護啟停，其中，最高級自動保護啟停為閉環控制，不需人為設置，以此作為系統的安全生產的保護措施。且選擇控制系統時以遵循系統的安全性、穩定可靠性、技術先進性、操作簡便性與后續開發可擴展性的原則，選用安全可靠的廠商，產品經過長時間多方面的考驗無重大質量問題，編程方式簡便易懂，預留點位足夠今后的新增設備使用。

2.系統概述

本系統由硬件與軟件兩部分組成，硬件部分主要為PLC控制柜以及各種被控制儀表，PLC控制柜主要由可編輯邏輯控制器與各種電器組成，自動化控制系統選擇施耐德M580作為該系統的可編程控制器。施耐德M580PLC具有性價比高、性能可靠穩定以及可擴展的優點，CPU模塊自帶內存容量大處理器運行快速穩定，且施耐德M580PLC抗干擾性強，可以適應各種惡劣環境，能實現大多數過程自動化控制。在設計時，預留約25%I/O點和插槽供后續擴展使用，使該系統具有可擴展性。軟件部分與M580搭配的UnityPro下位機編程軟件，擁有FBD、LD、ST、SFC、IL五種編程語言，且功能庫齊全，具有仿真與在線修改功能，在線修改功能中系統只需向下位機下載修改的一部分程序而不用重新下載整個程序，所以可在整套系統運行途中進行在線編程且不會影響系統的正常運作。上位機采用IntouchttMI作為上位機控制軟件InTouch軟件是一個開放且可擴展的組態軟件，擁有尖端的繪圖功能易用的開發環境，支持ActiveX、OPC（OLEforProcessContr01）、開放數據庫互連（ODBC）及標準的動態數據交換（DDE）。目前主流的通信協議（例如，以太網MODBUS、串口MODBUS）都有現成的I/O通信驅動，且擁有豐富的圖形用戶界面、靈活的腳本支持、分布式的歷史數據系統以及便捷的測點遠程引用等優點。

二、自動控制介紹

1.設備啟停

為保障整個生產過程的安全以及降低人員的誤操作帶來的危險，所有設備啟停按鈕都具有二次確認彈框，重要設備的啟動或者停止具有允許條件。并在二次彈框中加入啟停允許條件文字描述，當允許條件滿足時文字則變色。在設備操作彈窗中設置禁止操作按鈕，操作禁止按鈕后，所有的啟動停止兩個按鈕將無法操作，這樣編寫操作界面既能防止大部分的誤操作，也能使操作人員及時了解設備未能及時啟停的原因。系統中設備的啟停一共分為三級，而保護啟停為其中的最高級，下位機編程設置自動保護啟停的條件，當條件滿足時，操作人員無須任何操作設備即可自動啟停。并在上位機中對應的設備圖標旁設置彈出式紅色文字提醒該設備滿足何條件啟停，使操作人員能在第一時間得知設備情況，并在報警列表中體現出具體信息，以供操作人員查詢。

2.吹灰系統

脫硝系統中整個蒸汽吹灰子系統共有12個耙式吹灰器組成，每個吹灰器在啟動時會按機械設置速度向前運行到達末端后再向后退回原點，以兩端的限位開關為基點由設備電控系統向PLC反饋原點、前進、后退三個DI信號。由于吹灰器電控系統設計不能讓兩個吹灰器同時運行，所以在系統中，每個吹灰器一個接一個運行直達所有吹灰器都運行完畢算作整個吹灰流程完。在系統中運用了順序控制的方式，在下位機中實現了該子系統。具體方法為，設置一個標志變量，此變量為順序控制中每一步的數字標志為實數變量，如標志變量為1時，代表這個子系統運行到第一步;標志變量為2時，代表此子系統運行到第二步。在每一步的結束條件滿足后，該標志變量加1，得以讓蒸汽吹灰系統程序進入下一步，下一步開始的條件即當標志變量等于上一步標志變量加一后的數值。八個吹灰器在運行過程中可能出現設備故障或者操作人員想跳過該設備的要求，所以該系統在子程序中添加旁路功能，12個吹灰器都具有對應的旁路按鈕，當旁路按鈕置位時，對應的吹灰器不會啟動且標志變量加一程序跳到下一步。啟動整個蒸汽吹灰系統的條件為吹灰氣源母管溫度達到工藝要求的設定值，當溫度的設定值未達到要求時候標志變量一直為0也就是程序不進行下一步驟，界面有紅色文字彈出示警。整個系統有13個步驟，為了讓吹灰系統每個步驟都更加清晰地呈現給操作人員，在組態中將蒸汽吹灰系統所有步驟以文字且字體變色形式來描述，系統運行到哪一步該步驟文字即由白色變為紅色顯示，當吹灰系統完成后最后一步，吹灰完成文字變紅表示系統結束。

3.補燃系統

補燃系統的控制為整套控制系統中最復雜的系統，其主要作用是給煙氣加熱達到催化劑工作溫度。補燃系統共有三套補燃燃燒器，每套燃燒器主要由點火槍、火檢裝置以及煤氣管道上的各類閥門組成，自動控制系統主要分為點火、關火及監控等。由于點火系統中煤氣管道較為危險，因此，其控制系統中保護措施較多，管道中四個排空氣動閥全為失電失氣自動打開，以達到停電或空氣壓力罐中無氣等緊急時刻排空管道內存留煤氣的要求。當燃氣母管氣動閥在補燃風機、增壓風機停止、GGH停轉或任一燃燒器燃氣快關閥1和燃氣快關閥2開啟且燃氣壓力報警時，都有保護關閉動作達到切斷母管煤氣的作用。點火前，應先做好準備工作如將點火槍插入到位;點火時，先關閉排空閥在排空閥關到位信號點亮后啟動點火槍，同時打開對應的兩個快關閥，火檢傳感器在設定的點火槍運行時間內檢測到有火信號后則表示點火成功，這時需要人工將點火槍退出，直到下次點火再將點火槍插入。在點火啟動過程中，任何一個設備沒有動作到位或在設定的點火槍啟動時間結束以后火檢無火，系統則做出“點火失敗”的判斷，點火失敗則系統關閉燃氣快關閥1和燃氣快關閥2，切斷管道內的煤氣，排空閥自動打開排掉管道剩余的廢氣。若要將燃燒器停火，則直接關閉快關閥1和快關閥2切斷掉管道內的煤氣，火焰即可在短時間內熄滅。

三、結論

綜上所述，隨著環保壓力逐年增加，高爐煉鐵節能減排技術得到了推廣，符合了可持續發展的戰略要求，同時也成為全球關注的焦點問題。各個國家和地區正在不斷對新技術進行開發，試圖開發和研制出節能減排新技術，這對于提高高爐煉鐵效率具有重要的作用。基于此情況下，我國要給予節能減排技術足夠的重視，并在具體實施過程中，要對當前技術不斷進行完善和創新，實現高爐煉鐵的智能化，注重新工藝的應用，以此提高高爐煉鐵的效率，進而促進我國鋼鐵行業的可持續發展。