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0引言
高爐煤氣凈化系統(tǒng)過去采用濕法除塵, 該方法雖然能達到一定的除塵效果, 但存在水污染及煤氣熱值降低等問題。 近年來隨著高溫濾料的問世和自動化控制技術的發(fā)展, 為高爐煤氣干法除塵控制技術開辟了新的途徑。 高爐煤氣干法除塵技術, 不僅可以顯著降低煉鐵過程的水消耗, 還可以提高二次能源的利用效率, 減少環(huán)境污染, 已經(jīng)成為高爐煉鐵技術的發(fā)展方向, 屬于冶金工業(yè)的綠色環(huán)保技術, 在當今國內(nèi)嚴峻的環(huán)保形勢下, 具有重要意義。
筆者論述了干法除塵技術自動控制系統(tǒng)的工藝
流程、 煤氣溫度的控制工藝、 自動控制系統(tǒng)的硬件、軟件、 及整個過程控制的范圍。
1布袋除塵工藝流程
高爐荒煤氣經(jīng)重力除塵器旋風除塵器后進人布袋除塵器進氣總管, 經(jīng)各支管進人布袋除塵器筒體, 除塵后的凈煤氣經(jīng)布袋除塵器出氣總管進人凈煤氣管道, 經(jīng)調(diào)壓閥組或 TRT, 人凈煤氣管網(wǎng)。 在旋風除塵器和布袋除塵器之間一旁路, 加設冷熱交換器, 用于煤氣的升溫和降溫。 主要難點在于調(diào)溫系統(tǒng): 采用全干法布袋除塵工藝技術, 各方面的綜合效益非常顯著,  對企業(yè)而言有很強的吸引力,  之所以推廣困難, 最主要的原因是大流量的煤氣在瞬間內(nèi)完成調(diào)溫( 特別是升溫) 非常困難, 一旦發(fā)生燒布袋或糊布袋, 不但造成更換布袋的直接經(jīng)濟損失, 更嚴重的是無法維持高爐正常生產(chǎn), 況且更換布袋需要較長的時間, 這正是干法布袋工藝難以推廣的原因之一。目前, 精料、 熟料方針的推廣、 操作管理水平的提高, 布袋耐用、 耐溫水平的提高, 都使這一矛盾相對減弱, 但從根本上講, 采用全干法除法工藝技術的先決條件是必須有長期可靠的煤氣調(diào)溫控制系統(tǒng)。  大高爐長期運行時, 煤氣溫度偏高的情況多余偏低的情況, 但低溫情況仍然存在, 溫度高燒布袋, 溫度低糊布袋, 因此應同時具備工業(yè)區(qū)氣的升溫和降溫兩種措施。

2干法除塵器對煤氣溫度的控制
2. 1干法除塵器對煤氣溫度的要求
為了保證干法除塵器的正常運行, 煤氣溫度的控制對干法除塵器的濾袋材質(zhì)起到?jīng)Q定性的影響。如果除塵器的煤氣人口溫度在 110 ℃ ~ 250 ℃ , 則會延長濾袋壽命, 溫度過高, 會燒毀濾袋現(xiàn)象, 溫度過低, 煤氣中的水蒸氣凝結, 會導致糊袋。 因此, 人口煤氣溫度的控制, 對干法除塵器非常重要。
2.2煤氣溫度的控制方法
當干法除塵器的人口煤氣溫度低于 40 ℃ ~ 80 ℃ 時, 理論上會發(fā)生結露和糊袋現(xiàn)象, 實際操作中, 不需要增設增溫設備, 結合鼓風中的水和焦炭水分含量, 在操作工藝上采取措施即可。 為了防止煤氣溫度過高對除塵器濾袋造成影響, 一般工藝上, 在重力除塵器和干法除塵器之間安裝熱交換器, 當煤氣溫度過高時, 熱交換器投人使用, 當煤氣溫度達到規(guī)定值時, 熱交換器退出, 以此達到控制溫度的目的。
3自動化控制系統(tǒng)
3.1 自動化控制系統(tǒng)硬件
3#高爐煤氣的全干法除塵系統(tǒng)采用硬件結構堅固的可編程控制器即 plc, 主機選用 10 槽結構, 遠程 I / 0 機架為 10 槽和 16 槽結構, PLC 主機架和擴展機架的連接也采用遠程 I / 0 模塊, 雙纜方式連接, 進一步提高了系統(tǒng)的可靠性, 上位系統(tǒng)工控機位于高爐主控室內(nèi), 用于監(jiān)視系統(tǒng)的工作情況。
3.2 自動化控制系統(tǒng)軟件
3#高爐煤氣干法除塵自動化控制系統(tǒng)的上位操作系統(tǒng)軟件選用 windows 2000 Professional 中文版操作系統(tǒng)。 上位組態(tài)軟件選用 Intouch 8. 0 中文版,通過上位組態(tài)軟件, 可以將現(xiàn)場數(shù)據(jù)快速顯示在屏幕上, 可以通過 CRT 上的按鈕來取代真正的按鈕完成對現(xiàn)場設備的操作, 記錄數(shù)據(jù)曲線, 實時完成現(xiàn)場情況的分析和操作。

系統(tǒng)選用的 Concept 操作員站組態(tài)軟件具有以下功能:
( 1) 信息量大, 極大方便應用開發(fā)人員的使用
( 2) 支持多種操作平臺: windows NT / 2000 等
( 3) 具有軟件保護功能, 安全、 可靠
( 4) 符合 IEC 1131 _ 3 標準的多種編程模式
3. 3自動化系統(tǒng)的控制范圍
3. 3. 1 自動控制在換熱器系統(tǒng)中的應用
自動化控制系統(tǒng)在自動方式時,當荒煤氣總管溫度大于 250  ℃ 或者重力除塵器后荒煤氣溫度大于270 ℃ , 程序會自動把換熱器管道旁路的蝶閥打開并開到位, 再關閉主管道的蝶閥; 當重力除塵器后荒煤氣溫度小于 240 ℃ 或者荒煤氣總管道溫度小于190 ℃ 的時候打開主管道的蝶閥并在開到位后, 關閉旁路蝶閥。 上述操作也可在手動狀態(tài)下進行。 保證從重力除塵器出口的煤氣通向干法除塵系統(tǒng)的一條通道是打開的。
3. 3. 2 自動控制在卸灰系統(tǒng)的應用
卸灰系統(tǒng)通過球閥、 卸灰閥和倉壁振動器實現(xiàn)對干法除塵系統(tǒng)的自動卸灰。  當除塵器箱體的灰位達到高灰位時, 自動打開球閥、 卸灰閥、 開啟倉壁振動器開始卸灰。 當達到低灰位時, 反向操作停止卸灰。 每次只能操作一個箱體, 防止同時有兩個以上箱體達到高灰位, 堵塞輸灰管道。 布袋除塵灰最終輸送至大灰倉。
3. 3. 3 自動控制在料位計系統(tǒng)的應用
自動控制系統(tǒng)對料位計的控制, 大大減少了料位計信號的誤報, 分體式料位計, 消除了高位灰塵及倉壁振動器對系統(tǒng)干擾的隱患。
3. 3. 4 自動控制在含塵量監(jiān)測系統(tǒng)的應用
煤氣含塵量監(jiān)測系統(tǒng)如圖 3 所示, 通過測量靜電荷的變化, 判斷布袋除塵系統(tǒng)運行是否正常, 使插人箱體管道中的傳感器及時檢測到電荷量值, 并輸出給變送器, 即通過顆粒與管壁、 布袋之間的碰撞和摩擦, 形成靜電場的變化, 通過這個變化來反映粉塵含量的變化。

在圖 3 中: 傳感器, 包括布袋除塵各箱體凈煤氣出口傳感器、 荒煤氣總管傳感器和凈煤氣總管傳感器檢測電荷信號, 根據(jù)箱體數(shù)量的增加, 傳感器數(shù)量也相應增加; 變送器進行從電荷信號到電壓信號的轉換, 并進行硬件補償, 根據(jù)傳感器數(shù)量的增加, 變送器數(shù)量也相應增加; 安全柵具有防爆功能; 系統(tǒng)主板具有 A / D 轉換及數(shù)據(jù)補償功能; 供電 ups 單元為系統(tǒng)供電; 液晶顯示器顯示各布袋凈煤氣出口。
由傳感器測得電信號進人變送器, 經(jīng)過電荷信號到電壓信號的轉換并進行補償后, 進人安全柵陣列進行防爆隔離, 然后進人系統(tǒng)主板進行 A / D 轉換及補償, 再以 4mA _ 20mA 標準電流信號輸出。 任意箱體有布袋破裂時, 此箱體含塵量值上升, 此時, 凈煤氣總管的含塵量也會有所上升, 系統(tǒng)此時在監(jiān)視盤和上位機上現(xiàn)實故障并報警, 方便維護人員發(fā)現(xiàn)和及時處理問題。
布袋除塵自動控制系統(tǒng)的特點和亮點是:
( 1) 傳感器表面采用特殊涂覆材料。
( 2) 接地網(wǎng)的制作采用傳感器端懸空, 變送器端接地的連接方式。
( 3) 通過測量靜電荷的變化, 判斷除塵系統(tǒng)的運行是否正常。
( 4) 硬件和軟件都采用了補償?shù)姆绞健?br /> ( 5) 系統(tǒng)的各個畫面可以自由切換, 所有重要的數(shù)據(jù)都有自動記錄曲線。
( 6) 使用 UPs 供電, 系統(tǒng)掉電后可保證 15 分鐘自動供電。
( 7) PLC 系統(tǒng)具有標準的以太網(wǎng)接口, 通過交
換機可以實現(xiàn) PLC 與上位機之間的數(shù)據(jù)傳輸。
安鋼 3#高爐煤氣全干法除塵技術, 填補了國內(nèi)的空白, 技術達到國內(nèi)領先水平, 特別是系統(tǒng)中的自動控制技術, 為該系統(tǒng)在冶金行業(yè)的重點推廣應用,做出了積極貢獻。
4自動控制技術在 3#高爐煤氣凈化系統(tǒng)中的應用效果、 工藝效果及應用效果自動控制技術在 3#高爐煤氣凈化系統(tǒng)中應用,實現(xiàn)了遠程集中控制和自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運行, 其在達到的應用效果如下。
( 1) 全干法除塵在運行中通過脈沖反吹布袋除塵技術, 基本實現(xiàn)了粉塵的充分回收。
( 2) 排出煤氣壓力損失小, 溫度高, 比老式的濕法除塵高出 110 ℃ ~ 180 ℃ , 經(jīng)過干法除塵后的煤氣熱值高、 水分低、 可應用的領域大。 如果熱風爐采用干式熱煤氣可提高熱風溫度 55℃ 左右, 相應降低煉鐵焦比 8 KC / tFe。
( 3) 具有投資省、 占地少、 建設周期短、 運行成本低等優(yōu)點, 在當前的揚塵治理, 環(huán)境保護的大形勢下, 省掉了濕法除塵建設大型洗水塔、 沉淀池等的投資和占地, 杜絕了大量污泥、 污水的污染。
5結語
安鋼 3#高爐采用全干式除塵技術對高爐煤氣進行除塵, 取代原有濕法除塵系統(tǒng), 并實現(xiàn)全過程的自動控制技術, 具有明顯的經(jīng)濟和社會效益, 達到了理想的使用效果。 總之, 全干法除塵及其自動控制技術, 使我們的除塵工藝水平又上了一個新臺階, 為推動我國大型高爐進一步向節(jié)能、 環(huán)保、 高效等方面的發(fā)展, 邁出了新的一步。

作者：王姍姍

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