基于PLC的转炉煤气回收系统.pdf

HM l 及PLC 控 制 系 统 基于 P L C的转炉煤气回收系统 吕晓 茜 山钢 集 团莱 芜分公 司 自动化部 ， 山 东 莱 芜 2 7 1 1 0 4 摘要 介绍 炼钢 转 炉煤 气 回收 工 艺流程 ， 以及 P L C控 制 系统 的应 用 。 关键词 P L C； 转炉煤 气； 风机 0引言 转 炉炼 钢时 ． 氧枪 从炉 口上方 ． 伸 入到距 铁 水上 部适 当的位置 ． 氧气 以一定 的压力 在熔池 内与铁水剧 烈 搅拌 ． 与铁 水 中的碳等 元素 反应 ． 产生 大量 的一氧 化碳 为主的混合气体 对 这些烟气 降温与净化 ． 可 回 收再利用 ． 不但可 以节 能降耗 ． 实现 负能炼钢 。 而且可 以减少对 大气污染 ． 利国利民 l转炉煤气 回收 的工艺流程 转 炉煤气系统在运行 时 ． 吹 氧会使转炉 烟气产生 高 温 ， 达 1 4 0 0 ～ 1 6 0 0 ％。这 些含有 N 2 ， C O 2 、 粉尘 、 转炉 煤气 的混合气体 ． 经大风机 的抽 引进入活动罩裙 和汽 水烟道被迅速降温 混合气体被降温到 9 0 0 ℃以下后 进入 下一系统 。 即一级 文氏管 ， 在此 进行粗 除尘 ， 再冷 却 以及灭 火 最后经过再次除尘冷却 的烟气在重力脱 水 器脱去水 滴 转炉煤 气 回收的工艺 流程 如图 1 所 示 一 图1 转炉煤气回收的工艺流程 脱去水滴 的煤 气进入二级文 氏管 ． 第 二级文 氏管 为高 速变径 喉 12 I 可调 ． 主要 作用 是精 除尘 ， 利用 变 径调节烟气量 。 二文 出口烟气温度 降低到 5 0 7 0 ℃， 含 尘量为 5 0 ～ 1 5 0 m g ／ m 3 ．二文后 的喷淋箱和复挡脱水 器 起进一步水洗烟气和脱水作用 在二级 文氏管 水洗与 除尘后的烟气进 入风机 ， 最 后被输送煤气柜 内 作 者 简介 吕晓 茜1 9 8 3 一 ， 从 事 冶金 工 业 自动 化控 制 系 统的 开发 、 维护 工作 ， 工程 师。 收 稿 日期 2 0 1 5 0 6 2 3 浊循环 是煤气 回收 系统 除尘 的主要方 式 ． 浊循环 水经过水泵 的输送进入一级 文氏管与二级 文 氏管 ． 在 一 级文 氏管的通过重力脱水 器进入高架水槽 ． 又循环 回水处理 池 ； 在二级文 氏管 的浊循环水通过 弯头脱水 器 以及水雾 分离器循环 回水 处理池 ． 再 次经工艺处理 后循环使用 2煤气 回收控制 系统 2 ． 1系统构成 系统 主机 架选用适用 于中高性能控制领 域 、 功能 强大 的西门子 S 7 4 0 0系列 ， 系统包括 电源模 板 、 中央 处理单 C P U ， 以及 信号模 板 S M 、 通讯 模板 C P 、 功 能模板 F M 、 接口模板f I M 、 S I MA T I C s 5 模板等。系统 设置上位机 2台。 操作系统选用 Wi n d o W S X P 。在每一 台 上 位 机 上 装 设 基 于 Wi n d o w s的 应 用 编 程 软 件 S T E P 7 ． 选 用 Wi n C C软件实现 网络监控 。P L C 自动 化 控制系统通过工业以太网与两台上位机通信． 采用液 晶 L C D显示器作 为显示 系统 西 门子 S 7 ～ 4 0 0系列功 能分级 的 C P U以及种类齐 全 的模 板 ．能 够为其 自动 化任务 找到最 佳 的解决方 案 ． 实现 分布式 系统 ． 扩展 通信能 力 。 操 作简单 ． 运行 可靠 ． 同时刷新速度较快 设计 了各个界面控 制功能 ． 工程 技术人员 与生 产 操作人 员可 以通 过监控 软件很 清晰 地看到 工艺数 值 与现场生产状况 2 - 2操作流程 风机机组 的轴承需 要润滑油来形 成连续 的油楔 ． 由于转子传导热 能 ．再 加上轴承 面的磨擦等 因素 ． 大 量的热量会产 生。因此 ． 为使轴承在容许温度 内运行 ． 必须对轴承进行冷却 。在启动风 机前 ． 首先要启 动油 泵 油泵设有常用与备用两 台 常用油泵发生故 障无 法运行 时 ． 备用 油泵通过相应 的联锁机 构 自启动 在 油压升 到相关 要求数值后 ． 才 可启动风 机 如果在转 炉煤气 回收环节 中 。 风 机 出现故 障停止 运行 ． 含有大 量有 毒高 温气体 的烟气 因不能被 收集 而被排 出大气 自动化应 用 2 0 1 5 i 1 1 期 { 8 8 HM l 及PLG 控 制 系 统 中． 造成环境污染 风机调节过程是 全程 自动 的 ． 通过转炉本体 发 出 的指令来调节 转 炉本体发 出信号有 两种 “ 兑铁 ” 与 “ 出钢” 当转炉本体发出 “ 兑铁” 指令后 ． 自动化控制 程序 开始按 设计 的程序 ．通过 相关指 令控 制风机 运 行 通 过继 电环节 将高 速信号 发送 到变频 器 ． 变频 器 立刻启动 ， 按设定 的时间低速逐 步提升到高 速 。当转 炉“ 兑铁 ” 过 程完成后 ． 风机根据转 炉本体发射 过来 的 信号 ， 自动降速 。 转炉煤气 的一次 回收过程完毕 。 在两 次煤气 回收过程 之间 ． 风机是低 速运行状态 为提升 风机 的使用 寿命 ． 风机 高速与低 速之 间 的切换 。 一定 要通过变频装置实平稳过渡 转炉煤 气的回收与放散 系统有三通 阀 、旁 通 阀 、 水封逆止 阀三大核心装置 旁通 阀是紧急 安全设备 ． 当三通阀发生故障时 ．旁通阀会快速打开排放出烟 气 水封逆止 阀是确保转炉煤气 回收系统安 全运行不 可缺少 的设 备 ． 其 作用是预 防煤 气倒流 当转 炉系统 开始 吹炼工 序时 ． 系统会 自动对放 散塔 的氮 气进 行吹 扫 ． 同时将 散塔 内空气 排放 出 ． 其 目的是 预防烟 气与 放散塔 内空气发生混合后 产生爆 炸的危险 为避免产 生煤气 回火发生爆 炸危 险 ． 当煤气 回收条件 全部达到 后 ． 放 散侧 的三通 阀就切换 回收 侧 时 ． 吹 扫放散塔 的 氮气 。 为使 管道 内始 终保 持微正 压 ． 要 持续 向三通 阀 与水 封逆止 阀之问的管道吹入氮气 3 P L C控制流程 整个控 制煤气 回收 的 自动 化程 序都 储存 于 中央 处理器 C P U中 ．由工程技术人员采用 S T E P 7 软 件内 编程 。转炉煤气 回收 P L C控制流程如 图 2所示 。 发出 图2转炉煤气 回收 P L C控 制流 程 转炉煤气 回收是 在转炉吹炼 过程 中实现 的 ． 为 了 安全而顺利 地收集转炉煤气 ．装设 在线测试 仪器 ． 仪 8 9 WWW． c h i n a c a a a ． c o r n 自动化应用 表具有连续测量功能 液 晶 L C D显示器的按钮打到 自动位 ． 吹炼 信号 由 转炉本 体输送 后 ． 测试仪 器对 其进行 分析 ． 如果 实时 显示在 达标值 之 内 ． 发送 煤气 回收指 令 ， 系统 开始 回 收煤气 转炉煤气的 回收流程如 图 3 所示 ． 1 3个信号条件 只有都处 于正常 时 ． P L C控制 系统才能给风机 房发 出 回收指令信号 图3 转炉煤气 的回收流程 当检 测仪器 检测 出转炉 煤气 C O与 0 ， 含 量都在 达标值 时 ． P L C控制 系统输 出回收指令 ．阀门开始动 作 ， 三通 阀迅速切换 到 回收位 ． 同时截止旁通 阀 ． 并将 水封逆止 阀打 开 ． 转 炉煤气就会顺 着相应 的煤气管道 流人蝶 阀与盲板 阀 ． 最 后流入煤 气柜 中 煤气 在 回收 中 ， 如果 C O与 O 含量 达不 到标准值 ， 煤气 回收过程 必须停 止 ， 同时监控 系统 显示 出停 止 回收 画 面 ． 并显 示 出停 止煤气 回收的原因 为保 障生产系统 的安 全运行 ． 转 炉煤气在 回收过 程 中会停止运行 ， 主要 由以下原因造成 三大核心装置 三通阀 、 旁通阀、 水封逆止 阀出现故 障 P L C 自动控制系 统 电源不稳定 人为因素． 如控制室没切换到 回收位或 自 动位 ； 信号因素 ， 包括启动紧急放散 、 炉前未发出回收信 号等 ； 文水流量不正常或分析仪表未正常检测 风机故障 或者煤气柜高度大 于设定值 转炉停止 吹炼 4结语 P L C转 炉煤 气 回收控 制 系统运 行 可靠 、性能 稳 定 、 经济安全 ， 具有可观 的经济效益 和环保效益 。 参考文献 [ 1 ]常浩， 张 建 国， 孟令 勇．邯铜 转 炉煤 气 回收 系统 的 自动 化控制[ J ] ． 河北冶金 ， 2 0 0 6 ， 0 5 3 3 - 3 5 [ 2 ]刘晓悦， 孙洁， 侯 宝稳．转 炉煤气回收控 制 系统[ J ] ． 计 算机工程与设计， 2 0 0 6 ， 1 7 2 0 ． 2 6