某炼铁总厂烧结工艺与设备的技术进步研究

杨时耿 蒋在跃 王爱明

摘要：近年来，随着社会各界对环境保护意识的不断加强，一些大型钢铁企业加紧引入环保减排设备以及不断改造其排放系统，使其生产环节更加环保，减少对环境的污染与破坏。文章以对其自动化控制的概述与特点、各个子系统的组成、重要设备的控制等脱硝自动化控制系统的重点介绍，以供相关企业参考。

关键词：脱硝;环保减排;控制系统;烧结工艺

烧结生产过程的运输设备是高效、连续、有节奏、衔接性强及自动化程度高的设备，其工作特点是以连续的流动方式输送物料。一定的运输设备适合运送一定类别的物品、一定的应用范围和使用条件。因此，在给定运输条件下，选用合理机械方式、机械形式和机组的运输设备成为烧结生产稳步运行的关键。

一、系统特点与概述

1.系统特点

在钢铁企业生产过程中安全生产贯穿了整个流程，所以在系统设计中，保护生产过程中的安全是整个系统的重中之重，该系统在设计时便对所有设备的启停加入了三级权限，分别为手动启停、连锁启停与自动保护启停，其中，最高级自动保护启停为闭环控制，不需人为设置，以此作为系统的安全生产的保护措施。且选择控制系统时以遵循系统的安全性、稳定可靠性、技术先进性、操作简便性与后续开发可扩展性的原则，选用安全可靠的厂商，产品经过长时间多方面的考验无重大质量问题，编程方式简便易懂，预留点位足够今后的新增设备使用。

2.系统概述

本系统由硬件与软件两部分组成，硬件部分主要为PLC控制柜以及各种被控制仪表，PLC控制柜主要由可编辑逻辑控制器与各种电器组成，自动化控制系统选择施耐德M580作为该系统的可编程控制器。施耐德M580PLC具有性价比高、性能可靠稳定以及可扩展的优点，CPU模块自带内存容量大处理器运行快速稳定，且施耐德M580PLC抗干扰性强，可以适应各种恶劣环境，能实现大多数过程自动化控制。在设计时，预留约25%I/O点和插槽供后续扩展使用，使该系统具有可扩展性。软件部分与M580搭配的UnityPro下位机编程软件，拥有FBD、LD、ST、SFC、IL五种编程语言，且功能库齐全，具有仿真与在线修改功能，在线修改功能中系统只需向下位机下载修改的一部分程序而不用重新下载整个程序，所以可在整套系统运行途中进行在线编程且不会影响系统的正常运作。上位机采用IntouchttMI作为上位机控制软件InTouch软件是一个开放且可扩展的组态软件，拥有尖端的绘图功能易用的开发环境，支持ActiveX、OPC（OLEforProcessContr01）、开放数据库互连（ODBC）及标准的动态数据交换（DDE）。目前主流的通信协议（例如，以太网MODBUS、串口MODBUS）都有现成的I/O通信驱动，且拥有丰富的图形用户界面、灵活的脚本支持、分布式的历史数据系统以及便捷的测点远程引用等优点。

二、自动控制介绍

1.设备启停

为保障整个生产过程的安全以及降低人员的误操作带来的危险，所有设备启停按钮都具有二次确认弹框，重要设备的启动或者停止具有允许条件。并在二次弹框中加入启停允许条件文字描述，当允许条件满足时文字则变色。在设备操作弹窗中设置禁止操作按钮，操作禁止按钮后，所有的启动停止两个按钮将无法操作，这样编写操作界面既能防止大部分的误操作，也能使操作人员及时了解设备未能及时启停的原因。系统中设备的启停一共分为三级，而保护启停为其中的最高级，下位机编程设置自动保护启停的条件，当条件满足时，操作人员无须任何操作设备即可自动启停。并在上位机中对应的设备图标旁设置弹出式红色文字提醒该设备满足何条件启停，使操作人员能在第一时间得知设备情况，并在报警列表中体现出具体信息，以供操作人员查询。

2.吹灰系统

脱硝系统中整个蒸汽吹灰子系统共有12个耙式吹灰器组成，每个吹灰器在启动时会按机械设置速度向前运行到达末端后再向后退回原点，以两端的限位开关为基点由设备电控系统向PLC反馈原点、前进、后退三个DI信号。由于吹灰器电控系统设计不能让两个吹灰器同时运行，所以在系统中，每个吹灰器一个接一个运行直达所有吹灰器都运行完毕算作整个吹灰流程完。在系统中运用了顺序控制的方式，在下位机中实现了该子系统。具体方法为，设置一个标志变量，此变量为顺序控制中每一步的数字标志为实数变量，如标志变量为1时，代表这个子系统运行到第一步;标志变量为2时，代表此子系统运行到第二步。在每一步的结束条件满足后，该标志变量加1，得以让蒸汽吹灰系统程序进入下一步，下一步开始的条件即当标志变量等于上一步标志变量加一后的数值。八个吹灰器在运行过程中可能出现设备故障或者操作人员想跳过该设备的要求，所以该系统在子程序中添加旁路功能，12个吹灰器都具有对应的旁路按钮，当旁路按钮置位时，对应的吹灰器不会启动且标志变量加一程序跳到下一步。启动整个蒸汽吹灰系统的条件为吹灰气源母管温度达到工艺要求的设定值，當温度的设定值未达到要求时候标志变量一直为0也就是程序不进行下一步骤，界面有红色文字弹出示警。整个系统有13个步骤，为了让吹灰系统每个步骤都更加清晰地呈现给操作人员，在组态中将蒸汽吹灰系统所有步骤以文字且字体变色形式来描述，系统运行到哪一步该步骤文字即由白色变为红色显示，当吹灰系统完成后最后一步，吹灰完成文字变红表示系统结束。

3.补燃系统

补燃系统的控制为整套控制系统中最复杂的系统，其主要作用是给烟气加热达到催化剂工作温度。补燃系统共有三套补燃燃烧器，每套燃烧器主要由点火枪、火检装置以及煤气管道上的各类阀门组成，自动控制系统主要分为点火、关火及监控等。由于点火系统中煤气管道较为危险，因此，其控制系统中保护措施较多，管道中四个排空气动阀全为失电失气自动打开，以达到停电或空气压力罐中无气等紧急时刻排空管道内存留煤气的要求。当燃气母管气动阀在补燃风机、增压风机停止、GGH停转或任一燃烧器燃气快关阀1和燃气快关阀2开启且燃气压力报警时，都有保护关闭动作达到切断母管煤气的作用。点火前，应先做好准备工作如将点火枪插入到位;点火时，先关闭排空阀在排空阀关到位信号点亮后启动点火枪，同时打开对应的两个快关阀，火检传感器在设定的点火枪运行时间内检测到有火信号后则表示点火成功，这时需要人工将点火枪退出，直到下次点火再将点火枪插入。在点火启动过程中，任何一个设备没有动作到位或在设定的点火枪启动时间结束以后火检无火，系统则做出“点火失败”的判断，点火失败则系统关闭燃气快关阀1和燃气快关阀2，切断管道内的煤气，排空阀自动打开排掉管道剩余的废气。若要将燃烧器停火，则直接关闭快关阀1和快关阀2切断掉管道内的煤气，火焰即可在短时间内熄灭。

三、结论

综上所述，随着环保压力逐年增加，高炉炼铁节能减排技术得到了推广，符合了可持续发展的战略要求，同时也成为全球关注的焦点问题。各个国家和地区正在不断对新技术进行开发，试图开发和研制出节能减排新技术，这对于提高高炉炼铁效率具有重要的作用。基于此情况下，我国要给予节能减排技术足够的重视，并在具体实施过程中，要对当前技术不断进行完善和创新，实现高炉炼铁的智能化，注重新工艺的应用，以此提高高炉炼铁的效率，进而促进我国钢铁行业的可持续发展。