轉爐送停風制酸系統壓力自動控制程序的應用

鄭康情

（江西銅業集團有限公司貴溪冶煉廠，江西貴溪 335424）

江西銅業集團有限公司貴溪冶煉廠擁有2套冶煉煙氣制酸系統，其中制酸一系統包括硫酸一系列和硫酸二系列。來自閃速爐、轉爐電收塵器的煙氣通過排煙風機送至混氣管道，再由SO2風機抽送到制酸工序制取硫酸。正常生產時，閃速爐排風機轉速基本無變化，對制酸系統入口壓力影響小，而轉爐在送、停風切換時排風機轉速變化較大。轉爐吹煉過程是分周期進行的，作業分為造渣期和造銅期，由4臺轉爐組成相對獨立的兩個系列，各自進行期交換吹煉[1]，存在4種操作情況：1臺轉爐送風、2臺轉爐送風、1臺轉爐停風和2臺轉爐停風。在轉爐送、停風操作期間，進入硫酸裝置的煙氣量大幅波動，排煙系統的壓力也隨之波動，需調節SO2風機的轉速、導葉和稀釋閥開度以維持系統負壓正常。

在改造前，轉爐送風或停風時，為控制動力波洗滌器入口的壓力適應工況變化，SO2風機的操作均由儀表操作工手動調整，需頻繁調整風機轉速、導葉開度、稀釋閥開度到合適值。在調節過程中，極易出現操作畫面過多，面板數值輸入錯誤的情況，同時員工的操作技能參差不齊，易導致排煙系統的壓力波動很大，引起閃速爐和轉爐爐口冒煙而污染環境；也可能會出現由于轉爐與制酸系統儀表操作人員溝通不到位，導致閘板突然關閉或打開，極易造成動力波洗滌器入口的壓力聯鎖SO2風機，影響系統穩定。為實現制酸系統入口的壓力穩定，建立了一套轉爐送停風時動力波洗滌器入口壓力的自動控制程序。

1 遠程自動控制程序

1.1 轉爐送風操作

當轉爐由停風狀態切換至送風狀態時，制酸系統儀表會收到轉爐提前送風信號，30 s后轉爐鐘罩閥打開，轉爐儀表會將轉爐排風機轉速提高，同時閃速爐為了維持微負壓生產，會提前將閃速爐排風機轉速提高，此時制酸系統儀表需要通過提高SO2風機的轉速和導葉開度，維持制酸系統的微負壓狀態。

1.1.1 1臺轉爐送風

當轉爐由2臺停風狀態切至1臺送風狀態，在接收到提前送風信號后，提高SO2風機的轉速和關稀釋閥的目的是提前將負壓稍調高，待閘板信號到達時制酸系統不會產生正壓，當閘板信號到達后再將轉速和導葉快速提起。由于轉爐閘板信號過來后，轉爐儀表才開始慢慢提升轉爐排風機轉速，所以導葉需要設置2 s延時，確保送風時負壓不會太高。具體的操作步驟如下：

1）轉爐提前送風信號到達時，硫酸一系列SO2風機轉速調節閥開度輸出在現有輸出值上增加10%，2 s后硫酸二系列稀釋閥開度輸出65%。

2）閘板信號到達時，硫酸一系列SO2風機轉速調節閥開度輸出為15%，同時稀釋閥開度輸出30%，2 s后SO2風機導葉開度輸出30%，4 s后SO2風機導葉開度輸出59%；硫酸二系列稀釋閥開度輸出50%，SO2風機導葉開度輸出20%，2 s后SO2風機導葉開度輸出30%。

1臺轉爐送風信號到達時操作調整方案數據整理見表1。

表1 1臺轉爐送風信號到達時操作調整方案

1.1.2 2臺轉爐送風

探究1 在其他條件不變的情況下，點(為表達方便，以下討論中統稱該點為D)是否可以換成y軸上的其他點(0,b)呢？

當轉爐由1臺送風狀態切至2臺送風狀態時，風量會更大，在操作上同樣是微提轉速拉大負壓，當閘板信號到達時再關閉兩套制酸系統的稀釋閥，提高SO2風機導葉開度和轉速調節閥開度。具體的操作步驟如下：

1）轉爐提前送風信號到達時，硫酸一系列SO2風機轉速調節閥開度輸出在現有輸出值上增加10%，2 s后稀釋閥開度輸出45%。

2）閘板信號到達時，硫酸一系列SO2風機轉速調節閥開度輸出為45%，同時稀釋閥開度輸出0，2 s后SO2風機導葉開度輸出59%；硫酸二系列SO2風機導葉開度輸出36%，稀釋閥開度輸出20%。

2臺轉爐送風信號到達時操作調整方案數據整理見表2。

表2 2臺轉爐送風信號到達時操作調整方案

1.2 轉爐停風操作

當轉爐由送風狀態切至停風狀態時，制酸系統儀表會收到轉爐停風信號，相應的轉爐會慢慢降低排風機轉速。一般情況下，排風機降到600 r/min時，轉爐會關閉鐘罩閥，等閘板關閉時，系統的負壓會增大，此時需要降低SO2風機轉速及導葉的開度，并打開稀釋閥。根據設備的技術性能及長期觀察，優先降低SO2風機轉速能更好地提高其工作效率，噸耗電量更低，因此在停風操作中應先降低SO2風機轉速再降低導葉開度。

1.2.1 1臺轉爐停風

當轉爐由2臺送風狀態切至1臺停風狀態時，會發出提前停風信號，轉爐儀表會降低排風機轉速，此時為了防止負壓太大，先將硫酸一系列SO2風機的轉速降低，等閘板關閉時，再將導葉開度和轉速快速降低，打開稀釋閥，防止由于閘板關閉而導致負壓過大引起聯鎖。具體的操作步驟如下：

1）提前停風信號到達時，硫酸一系列SO2風機轉速調節閥開度輸出在現有輸出值上減少5%。

2）閘板信號到達時，硫酸一系列SO2風機轉速調節閥開度輸出15%，同時稀釋閥開度輸出30%；硫酸二系列稀釋閥開度輸出50%，一、二系列導葉不動作。

1臺轉爐停風信號到達時操作調整方案數據整理見表3。

表3 1臺轉爐停風信號到達時操作調整方案

1.2.2 2臺轉爐停風

當2臺轉爐都停風時，2臺轉爐的鐘罩閥都關閉，風量就會變得很小，此時必須開大硫酸一、二系列的稀釋閥進行補風以維持微負壓。具體的操作步驟如下：

1）停風提前信號到達時，硫酸一系列SO2風機轉速調節閥開度輸出在現有輸出值上減少10%。

2）閘板信號到達時，硫酸一系列SO2風機導葉開度輸出30%，2 s后導葉輸出0，同時稀釋閥開度輸出50%；硫酸二系列稀釋閥開度輸出90%，SO2風機導葉開度輸出20%，2 s后SO2風機導葉開度輸出5%。

2臺轉爐停風信號到達時操作調整方案數據整理見表4。

表4 2臺轉爐停風信號到達時操作調整方案

2 應用效果

動力波洗滌器入口壓力的自動控制程序投用后，取得了良好的效果：

1）動力波洗滌器入口壓力的波動情況明顯改善，波動幅度一般在-400～-100 Pa。相較于手動控制，排煙系統的壓力波動范圍明顯變小，且不會出現正壓的情況，讓銅冶煉煙氣制酸系統生產更加穩定。

2）在轉爐閘板異常開閉的情況下，壓力自動控制程序按邏輯自動調整至相應輸出，避免動力波洗滌器入口的壓力大幅波動導致系統聯鎖。

3）提高生產操作的智能化程度，減少了誤操作率，同時邏輯控制參數設置及日常操作控制均遵循“導葉優先”原則，優化了SO2風機的效能，達到了節能降耗的目的。

3 結語

轉爐送停風自動控制的改造，對日常操作中參與控制一級動力波洗滌器入口壓力的各類參數進行了連續跟蹤和記錄收集，并根據工藝控制的要求計控建模，經過一系列的應用和實踐，得到自動控制程序的最優化參數，后期可根據工藝條件的變化，在此數據基礎上進行適當的修改以滿足生產需要。隨著社會的發展，生產自動化控制已成為必然趨勢，轉爐送停風自動控制程序的應用提高了生產操作的智能化程度，優化了SO2風機的效能，使銅冶煉煙氣制酸系統生產更加穩定，值得在同行業進行推廣應用。