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P L C 在焦炉除尘系统中的应用 P L C在焦炉除尘系统中的应用 陈新俊 金牛天铁煤焦化有限公司， 河北涉县0 5 6 4 0 4 [ 摘要] 介绍了焦炉除尘系统使用了 P L C自 动控制系统。 该系统投入运行后， 实现了焦炉除尘设备的自动启停， 提高了数 据传输的可靠性和稳定性。使用除尘系统后， 粉尘排放浓度小于 5 0 mg ／ m 3 ， 满足了国家标准的要求。 关键词焦炉 除尘 系统 自动控制软件硬件设计 1 引言 金牛天铁煤焦化有限公司现有 7 m 6 O孔焦炉两 座， 年产焦炭 1 5 0 万 t ， 其环保除尘是生产过程中的一 个重要环节。 焦炉装煤时产生大量烟尘， 造成了环境污 染，特别是出焦时焦炭从炭化室推出后，在空气中燃 烧， 产生大量的烟气及焦尘 ， 严重污染环境。为降低烟 尘的排放量， 改善空气环境， 2 0 0 8 年设计了焦炉装煤、 出焦地面除尘设备 ， P L C自动监控为地面除尘系统的 实现提供了良好的条件。2 0 0 9 年 7 月焦炉装煤、 出焦 除尘系统投运， 投运后装煤、 出焦烟尘捕集率达 9 5 ％以 上， 装煤 、 出焦烟气净化率达 9 9 ． 5 ％以上 ， 除尘器排出 I I 含尘浓度小于 5 0 m g ／ m 3 ， 月收集粉尘量约 3 0 0 0 t ， 经 除尘系统净化后排出的气体粉尘浓度符合国家排放 标准要求。 2 地面除尘站的组成 2 ． 1 风机 系统 风机系统包括高压变频、 变频电动机 、 风机入 口 阀、 水冷系统 以及保护风机的监测仪表。 当开始装煤、 出焦时， 高压变频运行至高位， 风机进入高速运转， 系 统进人强除尘状态 ； 当停止装煤、 出焦时， 高压变频运 行至低位， 风机进入低速运转。 2 ． 2 清灰 系统 清灰系统由离线阀、 脉冲控制阀、 仓壁振动器、 双 层排尘阀组成。为了确保排灰系统的密封性， 采用了 双层气控排灰阀。 2 ． 3 输灰 系统 输灰系统由刮板机、斗式提升机和贮灰仓组成。 在除尘器中被捕捉的粉尘经双层排尘阀进人刮板输 送机， 由斗式提升机放人贮灰仓 ， 经加湿后 由汽车拉 走。 除尘系统运行时， 输灰系统一直运转， 避免由于频 繁启动而损坏设备。 3 地面除尘系统工艺流程 3 ． 1 出焦除尘 3 ． 1 ． 1 移动装置即固定在拦焦车上的大型吸尘罩， 是 由特殊材料制成的一个封闭的拦焦罩， 上部留有烟气 排出口， 可随拦焦车一起移动。 拦焦车对位后 ， 将拦焦 车上的吸尘罩与焦侧炉顶的烟气转换阀接通， 风机开 始由低速向中速运行。 当推焦车对位后同时向除尘地 面站发出指令， 经 P L C开关量输入模板 ， 采集到该信 号， 发出出焦除尘连锁信号， 关闭非常阀， 风机由中速 提到高速运行。 ⋯ 3 ． 1 ． 2 集尘烟气转换阀设在焦台上方。 风机由中速提 爨 到高速后开始推焦 ， 出焦时产生的大量烟尘在风机的 搿 作用下吸人设置在拦焦机上的大型吸气罩内， 通过焦 誊 台上方的烟气转换阀等转换设备进人集尘管道。 3 ． 1 _ 3 设置于地面将烟气进行熄火、 净化的最终设备 与装煤除尘系统共用。烟尘进入集尘管道后， 送人高 i 温烟尘冷却器进行冷却分离， 即将大量的高温烟尘进 ≮ 行沉淀分离，分离后的烟气再经袋式除尘器进行净 ≯ ≯ 化， 净化后的地尾气排人大气。 出焦结束后， 风机转入 参 麓 低速运行。 除尘器收集的粉尘一部分对装煤除尘器进 行预喷涂， 其余由链式输送机运至单向溢流回喷吸附 装置， 吸附装置中的一部分粉尘先经加湿处理后用汽 车外运。 3 ． 2 装煤除尘 3 ． 2 ． 1 装煤除尘的固定设备与出焦基本一致 ， 最大区 别是装煤除尘有预喷涂装置。 预喷涂装置的作用是避 ≯ 免装煤烟气中焦油等粘性物质粘结除尘器布袋。 工作 原理是在装煤前 ， 预喷涂装置先投入运行 ， 用一部分 出焦除尘系统取得的粉尘作为预喷涂涂料涂在除尘 器滤袋表面，用来吸附装煤烟气中的焦油等粘性物 质 ， 避免这些粘性物质粘结堵塞滤袋。 3 ． 2 ． 2 装煤除尘车上移动装置包括吸气罩和内套筒。 在装煤时吸气罩套接到装煤孔上 ， 内套筒伸出套接在 打开的烟气转换阀上， 装煤车与除尘地面站管道完成 对接 ， 此时车上 P L C发出装煤指令 ， 接到指令后地面 微 机 应 用 与 自 动 化 一 5 5 一 艇 天啐 素 4 “ - 除尘站控制风机由低速提到高速运行， 装煤时的烟尘 被吸入除尘地面站 ， 烟气经净化排人大气 ， 粉尘滞 留 在储灰仓经加湿处理后统一外运。 装煤结束后风机转 入低速运行。 4 硬件 软件设计 4 ． 1 硬件设计 为了保证整个控制系统在安全可靠的情况下长 期运行 ，系统配置了 1 个工程师站及 1 个操作员站。 整个 P L C系统由 1 个 7 3 0 0主站和 8 个 E T 2 0 0分站 组成 ， 主站与上位机之间通过以太网通讯 ， 分站与分 站之间通过 D P线通讯 ，实现数据上传及控制现场设 备的启停。 4 ． 2 软件设计 本 系 统 采 用 S T E P 5 ． 4为 后 台 软 件 ， S I E ME N Wi n c c 6 ． 2 为上位的控制核心。同时该系统维护方便， 便于系统的扩展， 通过 C P通讯模板实现数据上传， 提 高了数据传输的可靠性和稳定性。 4 ． 2 ． 1 上位软件的设计 Wi n c c 是一个工业控制组态软件 ，同时也是第一 个使用最新的 3 2 位技术的过程监视系统， 具有良好的 开放性和灵活性。 主要功能是利用各种协议 主要是西 门子的 与现场控制设备 ， 如 P L C 、 数字调节器等交换 数据 ， 将生产现场的重要数据 ， 如液位、 温度 、 浓度、 压 力等， 通过画面方式显示在计算机屏幕上 ， 供操作人员 检查和操作。在监控软件编制过程中，采用了以下步 骤 变量组态、 画面组态、 报警组态、 趋势组态、 用户组 态、 网页发布等等。 金牛天铁焦炉除尘系统上位机画面 主要设计了焦炉除尘、 仪表参数、 历史曲线、 报警记录、 用户登录等 5 个画面， 点击画面上部的按钮 ， 可以在不 同的画面之间进行切换。整个画面与现场设备实际安 装位置相同， 操作非常方便。 焦炉除尘主画面可以清晰 地显示整个除尘系统的全貌、 操作系统的启停， 并且监 视现场所有设备运行状态，操作人员根据画面的状态 显示，判断现场设备运行状况，还可实时监控现场温 度、 转速、 压力、 流量、 物位等模拟信号， 此画面还包括 多个子画面， 在主画面上用鼠标点击某一设备， 就会弹 出相应 的子画面。 本系统的上位画面非常直观地把现场各设备运 行状态及数据显示出来 ，相应地降低了劳动强度 ， 减 少了故障排查的时间， 见图 1 。 一 5 6 一 微 机 应 用 与 自 动 化 P L C在焦炉除尘系统中的应用 图2 程序流程图 ℃、风机轴承振动振幅超过7 ． 1 m m报警连锁跳闸信 号得电， 实现连锁停机。除尘系统采用 P L C自动控制 技术 ， 由焦炉集控室集中监控 ， 同时还设置了手动按 钮 ， 可进行人工控制 ， 以便于检修。 2 逆洗系统控制 装煤、出焦除尘逆洗控制系统主要包括对装煤、 出焦除尘工艺中的离线阀和脉冲阀的逻辑时序控制 时间根据集体情况而定， 一般情况下逆洗系统循环 ≤ 鬟 时间为2 0 m in ， 时间到系统自动喷吹 ， 对布袋中的积 灰进行喷吹， 当除尘器前后压差大于2 k P a 时， 逆洗 系统也自 动喷吹， 将过滤掉的灰尘抖落在灰仓中。装 麓 煤 、 出焦除尘离线阀， 离线阀为气动阀门， 当每个仓的 ∥ 脉冲阀喷吹时本仓离线阀自动关闭， 喷吹完后离线阀 自动打开。 5 结束语 ≯ 通过在焦炉除尘系统中应用 P L C ， 除尘效果达到 _ 了国家标准， 排放粉尘浓度小于 5 0 m g ／ m 3 。本系统具 _ 有运行可靠、 造价合理、 维护费用低、 效果达标 的特 点， 因收集的焦粉可再次利用， 达到节能减排的目的。 收稿2 o 1 1 1 o 一 2 1 责编崔建华 作者简介 陈新俊，工程师 ， 2 0 0 8 年 1 月毕业于天津理工大学自动化专 业， 现在金牛天铁煤焦化有限公司从事热工仪表维护工作。 【 上接第 4 2页 度。因为合金钢的导热性差 ， 在快速加热时会形成较 大的热应力 ， 容易在管坯内产生应力裂纹。控制加热 段温度不高于 1 2 2 0℃， 一旦 出现生产故障， 停产时 间较长时， 要及时降低加热温度 ， 防止管坯过热导致 的晶粒粗大 ， 降低金属间结合力， 不利于后期加工。 4 ． 2 ． 2 优化钢管调质热处理温度 将钢管的淬火温度由 9 0 0℃降低到 8 5 0 c 【 左右 ， 回火温度由4 5 0 o C 提高到 5 0 0 o C 。 这样避免了高温淬 火 ， 奥氏体晶粒粗大， 产生裂纹。同时消除了马氏体 ， 保证了回火索氏体生成。 5 控 制效果 工艺改进后 ， 4 0 C r 管坯和钢管的质量明显提高 ， 裂纹得到了有效控制，管坯的合格率提高了 1 ． 0 5 ％， 达到了 9 9 ． 9 5 ％， 4 0 C r 钢管裂纹问题也得到了解决 ， 再 未出现 4 0 C r 钢管裂纹质量异议，钢管热处理后的各 项性能也到达了使用要求。 6 结论 6 ． 1 钢管斜裂纹 螺旋状裂纹 的分布形态和裂纹周 围氧化现象严重等特征都说明该裂纹在管坯加热轧 制前就已经存在 ， 因此钢管斜裂纹多为管坯质量缺陷 造成的 。 6 ． 2 钢管直裂纹周围夹杂物非常少， 没有明显氧化现 象， 组织异常等特征则说明钢管直裂纹多为轧管及热 处理工艺不合理造成。 6 ． 3 通过优化炼钢、 连铸工艺， 提高管坯质量 ， 调整轧 管和热处理工艺， 解决了钢管裂纹问题。 收稿2 0 1 1 1 0 1 2 责编赵实鸣 参考文献 【 1 】 樊东黎 ， 潘键生， 徐跃明， 等． 热处理技术手册【 M 】 ． 北京 化学工 业出版社 ． 2 0 0 9 ． 【 2 】 黄振东． 钢铁金相图谱[ M ] _ E 京 中国科技文化出版社， 2 0 0 5 ． 作者简介 吕 世霞， 女， 2 0 0 0 年毕业于东北大学金属压力加工专业 ， 工程 师， 现在天铁集团炼钢厂从事技术管理工作。 ’ 微 机 应 用 与 自 动 化 一 5 7 一