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科技信息

专题论述

干法除尘自动控制系统的研夯与应用

莱钢集团自动化部祖奇

朱树婷

莱钢集团技术研发中心麻衡

【摘妻】本文系统介绍了干法除尘自动控制系统的组成。系统功能以及对原有控制系统的研究与改进。

［关键词】自动控制

系统功能改进

１．前言

菜钢ｊ座１２０吨转炉烟气净化及煤气回收采用干法除今技术，干

法除尘系统的设备在布置上基本分两部分：蒸发冷却器在转炉跨内，静

电除尘器、风机、液压站、放散烟囱和煤气冷却器分布在厂房外。其中的

每个设备都非常重要，哪个设备Ｈ｛现了问题都将影响整个系统的进行，

而这些设备的维修需要一个漫长的过程，因此原有的控制系统已不能

适应转炉炼钢生产的快速节奏和环保要求，为此我们通过研究，对其自
动控制系统进行改进，对于三庵转炉公用的斗式提升机和刮板输送机，

增加一套备用细灰运输系统，蒸发冷却器部分增加一旁通管路，当主管
上的水调节阀和切断阀出现故障时切换到主管，从而不影响烟气的冷

却．新上一套４＃静电除尘器系统，哪个炉子的静电除尘器出现问题时

可以切换到撕静电除尘器，新Ｅ一套备用风机系统和错风机切换站
系统，哪个炉子的风机出现问题时可以切换到备用风机系统或钳风机

切换站系统．从而不会影响生产的正常进行。

２．工艺流程简述

转炉炼钢过程中，氧气与碳反应生成具有高含量一氧化碳的尾气。

由于与工艺相关的原因，加热期间的烟道气流量、烟道气成分和温度是

不同的。在高热的转炉烟道气可设有效使用之前。必须对它进行冷却和

除尘。离开转炉的主烟道气在余热锅炉中得到降温，出口可得到约为

８５０℃的炯道气平均出Ｌ］温度：水被直接喷入要被冷却的烟道气流中。

应将喷水速率选择为能确保被转炉热烟道气完全汽化，同时借助于双

介质喷嘴实现水的雾化。除了冷却转炉烟道气之外，由了：烟道气速度减

速和用水滴湿润粉尘的缘故。出现集尘。被收集的粉尘鼍取决于转炉工

艺及在吹氧阶段添加石灰的速率和时间。从蒸发冷却器出来的２０００Ｃ

左右的烟道气进入静电除尘器。静电除尘器包括并排布置的集电电极

和呈缺口的条状电极状的放电电极。在静电场的作用下，气体离子向地

迁移，导致电流流动。这些负气体离子的一些依附在粉尘上。从而使它

们依附在集电电极上。然后通过规定的间隔时间通过振打使粉尘沉积

下来。为了防止粉尘沉积或湿度引起电匕弧，对静电场的绝缘子要进行

加热。利用可凋速的轴流风机实现烟道气的吸入控制，井根据气体分析

仪检测的ＣＯ浓度来控制切换站将煤气送至烟囱或煤气柜，实现放散

或同收的快速切换。图１简单地表示了干法除尘的工艺流程图。

图１干法除尘工艺流程图

３．自动控制系统功能

３．１系统的控制功能和特点

整个干法除尘自动控制系统的一级自动化（基础自动化）采用

ＳＩＭＡｌｌｃ

ｓ７－－４００ＰＬＣ系统作为系统的中心．系统软件选择ＳＩＭＡＴＩＣ

ＷＩＮＣＣ６．２和ＳＴＥＰ７ ５．４作为监控软件和编程软件，与转炉本体、余热

锅炉等自动化系统进行联ｆｃ】ｌ通讯．组成以太网光纤环网，实现ＰＬＣ与上
位机之间的信号的传输、报警和数据采集等。根据干法除尘设备分散的
特点，ＰＩＥ按设备分布区域划分为主站和从站。从站为主ＰＬＣ的远程扩

展单元，主站放置在干法除尘电磁站内，控制蒸发冷却器及相应的排灰

等的蒸发冷却器从站放置在宅控楼的ＰＬＣ室内，采用ＳＩＭＡＴＩＣ

ｓ７—

３００ＰＬＣ系统，通过光缆与主站进行通讯，其它分站通过ＩＭ４６０－０和

ＩＭ４６１－－－０接口模块与主站进行通讯。其中蒸发冷却器的旁通在ＰＬＣ室

的从站上，备用细灰运输系统、备用风机、４＃静电除尘器，钳风机切换

站系统在ｆ法除伞公用ＰＬＣ上，公用ＰＬＣ亦分为主站和从站。均放置

在干法除尘电磁站内，其中煤气冷却器部分的从站采用Ｓ１ＭＡＴＩＣ

ｓ７—

３００ＰＩ￡系统，通过ＰＲＯＦＩＢｕｓ电缆与主站通讯，其余两个从站通过

ＩＭ４６０－．－０和１Ｍ４６１－０接几模块与主站进行通讯。另外兰座转炉公用的

斗式提升机和刮板输送机的控制在ｌ＃炉十法除尘ＰＬＣ上，因此在进行

Ｉ｝｝炉干法除尘ＰＩ￡维护时滓意．只有红确认另外两个炉子都没有使用
的情况下，才能对其ｆＬＣ进行断电等操作。

３．２蒸发冷却器的喷水控制

首先应进入吹炼的准备阶段（加铁水或二次吹炼信号），在画面上

反映为第一阶段（ＰＨＡＳＥ３）在第鼍阶段的基础上氧Ｉｌｌ４打开，开始吹炼，

进入第四阶段（ＰＨＡＳＥ４）。氧阀打开后。蒸汽阀立即打开。同时因为炉

内的碳氧反应，烟道气温度开始上升，当ＥＣ入口高于３００度时，水阀

打开。开始对烟道气喷水进行降温，此时调节阀的歼度保持在默认值

（开度５０％，可调）。１５秒后，水量调宵控制器打开，再《５秒后，温度控

制器（ＰＩＤ调节块）被激活为自动模式。吹氧结束后，－－Ｄ－ＥＣ的入口温

度低于预设值（默认为２５０度，可调），水Ｉ嘲天闭．温度控制器回到手动

模式，水量调节控制器关闭。水阀关闭２０秒并且停止吹氧１２０秒后。

蒸汽阀关闭（为ｒ保证系统中剩余的水被完全雾化），进入第匹阶段后
（ＰＨＡＳＥ４），过９ｆ）秒，自动进入第五阶段（ＰＨＡＳＥ５）：吹氧。在氧气阀关

闭以后，系统认为一个冶炼周期结束，自动进入第六阶段（ＰＨＡＳＥ６）：吹

氧结束。该阶段自我保持１００秒后回到第一阶段（ＰＨＡＳＥｌ）：停止冶炼。
等待加铁水信号或二次吹炼信号来到时。再次进入第三阶段，重新开始

—个循环。

３．３转炉的烟气流量控制

．为了适应炼钢工艺．将炼钢过程分为不吹氧、预热、开始吹氧、吹

氧．吹氧结束、炉口清理六个阶段，分别设定各阶段由轴流风机的变频

器控制的烟气流量，根据该设定值和炉口压力来实现转炉烟气流量的

控制。

将吹氧景与炉口压力控制器的输出信号相乘所得到的值，加剜各

阶段炳气流量设定的串级比例控制器上。如果吹氧速度发生变化，这种

比例控制能够通过炉口压力控制器的输出詹号，确保烟气的流速在相

同的比例上立即得到适应。

炉况的变化以及炉气温度等所导致的余热锅炉中的压力变化通过

压力控制器对吹氧速度和烟气流量之间盼比例关系加以修正来进行补

偿。测量的烟气流量根据标准的条件进行压力和温度校正。此外，将喷

人蒸发冷却器的水蒸汽含量从校正后的烟气流量巾扣除，使得受控变

量能够代表标准条件下干态的烟气流量。

烟气流量控制器的输出信号经过变频器控制轴流风机的转速。

３．４切换站的压差控制和钟形阀的位置控制

在炼钢过程中，烟气放散或回收是由ＣＯ的浓度条件来触发切换

的，通过切换站的两个分别通往煤气柜和烟囱的钟形阔的开启来实现

控制。

在放散转回收之前，首先通过烟囱钟形阀对风机下游的压力进行

憋压。直到高于煤气柜一定的压力才能进行同收操作；当同收切换至放
散时，也必须保持一个小的正压，以防止煤气从煤气柜倒流。闪此针对

这两种不同的切换方式。在程序中也必须由具有两个不同设定值的差

压控制回路来控制切换过程，该控制器的输出信号控制烟囱钟形阀的

开度调节，使煤气柜钟形阎前后的压差达到相应的设定值，从而保证煤

气在正常切换或紧急快速切换过程巾均能实现无压力扰动切换，ＩＪ系

统的烟气切换所需时间仅为８秒，如在作业过程巾发生事故。烟气流可

在３秒内被迅速地从通往煤气根切换到通往火炬的通道里。

３．５原控制系统与备用系统的切换

蒸发冷却器系统当水切断阀或切断阀出现故障时．可以切换到旁

通．通过点击蒸发冷却器ｌ田Ｊ面Ｌ的主管，旁通按钮来实现，旁通管路上

有水流量计，切换以后则旁通的水流量参１ｊ喷水流量调节。

当王座转炉公用的斗式提升机和刮板输送机出现故障时，可以切

换到备用细灰运输，通过切换到备用细灰运输西ｊ面启动设备来实现。

静电除尘器系统出现故障时，可以切换到４＃静电除尘器，通过在

每个炉子的４＃静电除尘器ｉ田ｊ面上点击选择／放弃４＃静电除尘器按钮
来实现。只能有一个炉子选择，某一个炉子选择时，其它两个炉子必须

放弃选择才能正常使用。

风机系统出现故障时．可以切换到备用风机系统。通过在每个炉子

的备用风机画面上点击使用，不使用备用风机来实现。也可以切换到

４＃风机切换站系统．通过在每个炉子的４＃风机画面上点击选择，放弃
群风机来实现，同样只能有一个炉子选择，某一个

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