宣钢2号回转窑除尘系统优化与应用

樊加乐

摘 要：宣钢2号回转窑除尘控制系统全部是手动控制，在生产大约半年的过程中，链篦机内侧及风机系统内的耐火材料损坏严重，通过数次定修对上述两处的耐火材料进行了修补，工耗能耗损失巨大，严重制约现用球团系统的正常运行；球团矿的成品质量也出现数据波动，球团矿的颗粒硬度及入炉后熔点与计算不符，给炉况及焦比控制带来影响。此次系统升级涉及到的程序优化内容、设备模件的增删修正方式，在其他生产设备中均可通用，符合宣钢回转窑生产需求。项目实施所用设备选型主要考虑与1号回转窑自控设备可实现互替，来节约备件费用。并且其中部分功能的实施可通过程序编辑优化实现，不需要材料费用的投入。在方案实施过程中，通过反复模拟试验和实际运行，证实其可行且稳定，具备在线使用条件。

关键词：除尘系统；易控；CPU；西门子

OPTIMIZATION AND APPLICATION OF DUST REMOVAL SYSTEM FOR XUANGANG ROTARY KILN

Fan Jiale

（Hegang Group Xuangang Environmental Protection Center，    Xuanhua    075100，China）

Abstract：The transformation and optimization of the stepper machinery of the heating furnace. The dust removal control system of the No.2 rotary kiln at Xuangang is all manually controlled. During the production process of about half a year， the refractory materials inside the grate and fan system were severely damaged. The refractory materials at the above two locations were repaired through several regular repairs， resulting in huge losses in labor consumption and energy consumption， severely restricting the normal operation of the current pellet system; The quality of the finished product of pellets also fluctuates， and the particle hardness and melting point of pellets after entering the furnace do not match the calculation， which affects the furnace condition and coke ratio control. The content of program optimization and the method of adding， deleting and modifying equipment modules involved in this system upgrade can be used in other production equipment， which meets the production requirements of Xuangang rotary kiln. The selection of equipment for project implementation mainly considers the possibility of mutual replacement with the automatic control equipment of the No.1 rotary kiln to save spare parts costs. And the implementation of some of these functions can be optimized through program editing， without the need for investment in material costs. During the implementation process of the plan， it was confirmed through repeated simulation experiments and actual operation that it is feasible and stable， and has the conditions for online use.

Key words：dust removal system；easy to control；CPU；siemens

0    前    言

宣钢2号回转窑球团环境除尘系统采用德国西门子公司S7-300控制系统，其CPU型号为315-2DP，整个控制系统有1套CPU实现控制，采用集散控制系统理念，既集中控制，分散采集。由于原生产中的设计缺陷，在综合了原设计思路的基础上，利用原易控组态软件实现新的控制模式及动态连锁，建立了编程快速及操作简便的可视画面；通过对控制程序的编制、优化、修改多种生产需要但原设计缺乏的功能；通过增加供电冗余设备保障系统运行稳定，降低运行故障风险的总体设计改造思路，以上设计实施后预计系统将得到全面优化。

1    改造技术方案

1.1    控制程序的编制要点及各系统调试

1.1.1    进料阶段

进除尘灰时，进气阀和出料阀关闭，进料阀与平衡阀呈开启状态，仓泵内部与灰斗连通，飞灰借重力和灰斗进气作用落入仓泵内，当仓泵料位高至使料位计发出料满信号，或按系统进料设定时间控制（可在上位机处实现岗位人员调节），进料阀，平衡阀关闭，进料阶段结束。

1.1.2    加压流化阶段

进除尘灰阶段完成后，系统自动打开进气阀，经过处理的压缩空气经过流量调节阀进入仓泵底部，穿过流化锥后使空气均匀包围在每一粒飞灰周围，同时仓泵内压力升高，至设定压力时系统定时打开出料阀，由主管道吹扫。加压流化阶段结束，输送阶段开始。

1.1.3    输送阶段

出除尘灰时，出料阀打开，此时仓泵进气阀继续进气，助吹气阀打开，以便气灰混合物通过出料阀进入输灰管，灰始终处于边流化边进入输送管道进行输送，当仓泵内灰输送完后，管路压力下降，可由操作画面上的压力直观判断。仓泵内压力降低，当仓泵内压力下降至工艺要求压力（该数值可由岗位人员自行调节）时，输送阶段结束，进气阀和出料阀保持开启状态，进入吹扫阶段。

1.1.4    吹扫阶段

进气阀和出料阀保持开启状态，压缩空气吹扫仓泵和输灰管道，定时一段时间后，吹扫结束，关闭进气阀，待仓泵内压力降至常压时，关闭出料阀。进入等待阶段。

1.1.5    等待阶段

所有阀门关闭，等待时间到，打开进料阀，平衡阀，进入进料阶段。至此，系统完成一个输送循环，全自动进入下一个输送循环。

1.2    监控画面编制及硬件配置的结构

监控上位机软件是易控组态控制软件，具有美观的HMI（人机接口界面）和面向对象的图形开发环境，能够高效、快捷地配置用户的应用程序。其在稳定性，开放性，网络功能，数据库功能等方面都具有很大的优越性。使用易控开发的监控画面包括显示系统工艺过程的主画面等监控画面，以及报警、历史曲线、实时曲线和报表等。以电气设备操作监控分为主，按生产工艺流程排布画面格局，背景及设备动态等诸多显示均参照操作人员意见进行程序编制。操作人员要实现某一设备启动，将移动鼠标至该设备处，既可点开设备操作面板，点击启动并确认后可启动该设备。或在整体料线模式下，对整条料线设备进行全线启车操作。

画面分为主引风机除尘画面、耐热风机除尘画面、100 m2除尘画面、历史曲线等画面，画面内容丰富操作简单。

1.2.1    应用趋势服务

趋势是现实生产中重要的历史依据，对数据的统计、设备的运行状况、故障查找，提供了准确的依据，并对球团矿的生产过程实施全面监视，有助于球团物料的配比、参数控制。易控组态趋势采集授权点数多少对于计算机性能及容量有很高要求，设备提供商选购的操作员站无法满足趋势采集要求，生产所需趋势数据宠大，必须建立趋势服务器一台并编制程序画面，如图1、图2。

1.2.2    开发报警及系统参数设定服务

报警是生产中重要的生产数据，对生产的顺行、设备的运行状况、故障排除，提供了准确的依据，并对球团除尘的生产过程，实施全面监视，有助于回抽系统的运行、参数控制，如图3。

1.3    电源系统的升级

1.3.1    过程站及操作员站增加装冗余电源

CPU及网络设备是自动化控制中至关重要的设备，它的正常运行直接影响到生产的稳定运行，但原有设计未设计双路供电，只能单路供电，会出现该路供电故障时整个通讯中断，导致生产中断。

现增加一路市电，与原有市电分别从两个变压供入加大电源系统抗干扰能力，从而避免事故再次发生。

1.3.2    互投装置的使用

PLC的正常运行需要电源系统的稳定供电，若电源系统出现故障将导致整个PLC系统运行异常，使岗位操作人员失去对现场的监控权。原有的供电系统为市电接入UPS中，再由UPS供到PLC机柜中，这种设计方式虽然能避免市电的波动，造成对自控系统的影响，但不可避免UPS本身故障的发生，造成对整个自控系统的断电。为避免该事故的发生，我方技术人员在UPS输出后增加了一套接触式互投装置，该装置以市电供电为主，UPS供电为辅，当UPS发生故障时，没有电压输出且市电正常，将快速切换到市电直接供电方式，当UPS故障恢复时将自动切换到UPS供电。

1.4     除尘系统网络结构

回转窑除尘系统建成投产之后，CPU及主引风机远程箱放置于二期主控室焙烧电磁站内，而其他两套远程控制站分别在100 m2及成品仓下岗位休息室内。这就需要将所有的控制设备的网络系统接入到除尘操作员站内，而三套控制设备通讯距离太远，必须通过光纤及DP协议通讯结合的方式才可将所有设备进行有效连接，实现控制。

2    改造效果

回转窑除尘系统优化改造完成至今，自动化运行率达到99%，是宣钢球团稳定运行，实现大型化、集约化的有力保障，为球团矿的品质和产量提高夯实了基础，将宣钢的球团生产系统水平提升到同行业中的先进水平，是宣钢向自动化生产发展迈出的关键一步，该项目的改造方法在同行业中都具有很好的借鉴和推广价值。

3    结    语

对回转窑除尘系统的升级措施，均是在参考了宣钢公司已有生产维护经验的基础上，对照目前同类设备系统的先进使用方法，结合生产厂实际需要，综合考虑成本、技术水平、实施环境等因素完成的，主要技术有对球团生产工艺的摸底掌握、对原有除尘设备操作流程及工艺环节掌握、对易控软件的研究应用，将原有优质的网络结构应用该项目中等多项措施理论都属中控领域前沿技术。控制系统的独立开发制作，具有很高的推广价值。

参考文献

[1]    陈继国，张立三，喻晓春.链蓖机-回转窑高温烟气除尘效果实践探讨[J] 莱钢科技，2007（2）.

[2]    陆坚，张艾红，钟威，等.柳钢转炉除尘净化与回收系统应用及运行[J].中国钢铁业，2016（11）：29-31.

[3]    李永辉，江晓瑜，刘健，等.转炉一次烟气除尘系统改造前后的对比分析[J].中国重型装备，2017（3）：28-30+36.