[摘要]介绍石灰窑反应原理,各种窑特点。按照工艺要求对窑燃料定量控制,有效控制窑内所需热量,节约能源,稳定窑况,延长窑设备的使用寿命;同时详细介绍石灰窑燃烧系统控制方案,采用以PLC为核心上位机数据采集,集中监控,采取新增燃料流量检测设备来实现窑的燃烧系统自动化控制。
[关键词]梅铜石灰窑检测仪表PLc定量控制
1概述
环型套筒竖窑主要采用循环气体、高温废气换热等方式循环利用热能生产石灰的,它使逆流和并流煅烧在一个窑内进行,对工艺控制要求很高。为保证套筒窑能安全运行,节约能源、延长设备的寿命,按照工艺要求对窑进行定性定量地控制。
梅钢2。石灰窑原有的煅烧完全是由现场人工手动操作,根据燃烧室的温度变化情况,通过控制阀门开度的大小,向窑内输入热量来调节温度的,而自动化程度很低。由于受到各种不确定的人为因素的影响,石灰的品质及质量波动较大,设备受损。这种现场手动操作,不仅操作人员的劳动强度加大,安全隐患增多,严重影响了企业的经济效益。
目前国内套筒窑工艺控制都很先进,如马钢500t/d套筒窑、本钢300t/d套筒窑原设计手动控制,没有流量检测,大修时先后对套筒窑的热量输入设计成自动控制并增加流量检测,以上套筒窑自投产以来,窑况一直很稳定,而梅山2#窑大部分没有流量检测设备,人为操作影响很大,不能有效地控制窑的燃烧。
2对2#窑燃烧系统优化设计的目的和意义
(1)有效控制窑内所需热量,节约能耗。通过新增流量的自动化检测,操作人员易于掌握和控制窑内所需热量,避免盲目操作,节约能源,降低能耗。
(2)稳定窑况,延长窑和设备的使用寿命。
(3)故障预控。通过参数的变化,操作人员可以分析原因,预防故障的发生或报告相关人员对故障进行即时处理。
(4)减轻工人的劳动强度,提高了安全保障。
3工艺要求
套筒式石灰窑工艺要求上燃烧室为欠氧燃烧、下燃烧室为完全燃烧,窑况稳定,不能急冷急热,内部不能出现二次燃烧,否则对拱桥及耐火材料不利,窑顶和窑底温度会偏高,影响设备的使用寿命。为此工艺要求如下:
煤气热值及环管压力相对稳定:热值为1750±100Cal/Nm23;压力为15004±50mm水柱。如果煤气热值及环管压力波动较大,人工操作往往滞后,打破窑内燃烧的平衡,不能做到预控或自动控制,使窑内燃烧不明。任何变化应该以微小增量发生并由个别设备所控制,以便所有的变化是一致的。
(2)合理的空燃比:套筒窑操作工艺对上下燃烧室的煤气、二次风规定了一个合理的分配比例,对于不同的产量、煤气热值、压力、比热等,操作人员都要手动或自动地进行计算流量调节。
4 2#石灰窑燃烧系统优化自控设计方案
4.1PLC控制
梅钢2#窑原来控制系统是采用施耐德昆腾140系列的CPU,有两个站PLC控制系统,其中1个站PLC是控制窑系统,另1个站PLC是控制除尘系统。本次增加控制点是在原来窑PLC控制站上增加1套带140系列模块从站,将所有参数检测信号送到原中控室的上位机系统画面进行显示、报警等;并在上位机操作各设备(电动阀),从而实现集中控制。
4.2入窑总热量控制
根据热值仪测出的煤气热值高低来调节进入煤气总管的煤气量,以便控制供入窑内的总热量,防止石灰过烧或烧成度不足。
4.3煅烧的调节与控制
套筒窑的操作主要是控制循环气体温度,即通过控制循环气体的温度来调节煅烧状况进而保证石灰质量。要求循环气体温度稳定,而不是人为地规定出上、下限进行控制。
(1)通过出料进行调节。改变出料速度,影响石灰石在窑内的停留时间,如果循环气体温度升高,表明石灰煅烧程度较高,石灰中残余CO2含量变少,出料速度就要加快以减少过烧,同时使CO2含量较高,未烧透的石灰石进入并流区煅烧。由于在生产过程中燃料或原料石的条件可能发生变化,导致循环气体温度的波动。为解决此问题,在我们的控制系统中,循环气体温度和出灰机构连锁,当系统检测到循环气体温度和出灰量,很快将循环气体的温度恢复到正常水平。由于是自动诊断和自动调节,确保了石灰窑的不间断正常运行。
(2)通过改变供热进行调节。在出料速度及循环气体温度稳定的条件下,保持物料运动速度不变,通过改变热量输入的办法同样可以调节石灰质量,即通过改变下燃烧室的燃料量可以获得所要求的循环气体温度,进而控制石灰的煅烧程度。
4.4石灰窑内压力平衡调节
在实际生产过程中,由于不可避免地会出现燃料和原料石条件的变化,窑内负压压力会出现异常,从而导致下燃烧室的负压力发生波动。我们控制方案将下燃烧室的负压测点与废气风机连锁,一旦出现负压的波动,自动调节废气风机的转速,以使窑内负压恢复正常。
4.5煤气压力调节
煤气压力与煤气流量成正比,通过调节煤气总管上的调节阀,稳定煤气压力,从而使循环气体温度保持稳定,保证石灰的煅烧效果。
4.6增加过程参数集中显示和单点趋势显示功能
集中显示的过程参数可真实反映窑内不同部位的温度、压力,在现场手动启动检查无误后,无扰动地切入自动联锁控制状态。
4.7手动、自动转换功能
正常生产时,煤气流量和助燃空气流量的调节是由PLC控制系统自动控制的,但当检修和故障情况时,可通过操作人员手动控制手动、自动转换功能方便地进行转换,由操作人员手动进行控制。
5燃烧系统优化设计内容
(1)上燃烧室煤气支管1~6#流量检测调节控制;
(2)上燃烧室煤气支管1~6#温压检测补偿控制;
(3)下燃烧室煤气支管1~6#流量检测调节控制;
(4)下燃烧室煤气支管1~6#温压检测补偿控制;
(5)上燃烧室空气支管1~6#流量调节控制;
(6)下燃烧室空气支管1~6#流量调节控制;
(7)驱动(罗茨)风机出口流量检测;
(8)煤气总管电动调节阀与热值分析值自动调节控制;
(9)下燃烧室周围5个位置负压检测;
总之,控制仪表和装置是自动控制系统的重要设备(硬件),在自动控制系统中,由检测仪表将生产工艺参数变为电信号后,由上位机显示或记录,让人们了解生产过程的情况,还需将信号传送给控制仪表和装置,对生产过程进行自动控制,使工艺参数符合预期要求,因此他们是实际生产过程自动化的重要工具。梅钢500t/d套筒窑通过上述控制方案实施自动检测与控制系统投运以来,运行稳定可靠,控制精度高,操作方便,故障率低,维护量小,整个系统自动化水平高,各项技术指标达到设计要求,主要技术指标石灰的活性度一直维持380mL左右,取得了良好的经济效益。