安鋼冷軋酸再生站焙燒爐自動溫控系統(tǒng)簡介

墮鑫,杜鵬,李川平（河南省安陽鋼鐵集團(tuán)冷軋有限責(zé)任公司,河南安陽455000）

安鋼冷軋酸再生站焙燒爐自動溫控系統(tǒng)簡介

墮鑫,杜鵬,李川平
（河南省安陽鋼鐵集團(tuán)冷軋有限責(zé)任公司,河南安陽455000）

摘要：本文主要介紹安陽鋼鐵集團(tuán)1550冷軋生產(chǎn)線配套酸再生站的焙燒系統(tǒng)的核心，自動溫控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行保障了冷軋酸洗線所需的優(yōu)質(zhì)再生酸液及高純度氧化鐵粉的產(chǎn)出。

關(guān)鍵詞：酸再生；自動控制；PLC；PID ??安陽鋼鐵集團(tuán)1550冷軋生產(chǎn)線于2014年初建成并熱負(fù)荷試車，配套的酸再生站也隨之建設(shè)完工并投入運(yùn)行。該酸再生站由ANDRITZ公司設(shè)計(jì)，生產(chǎn)工藝采用魯特納噴霧焙燒法，將來自酸洗機(jī)組生產(chǎn)線的含鐵廢酸生成鹽酸和氧化鐵粉。新生成的鹽酸重新配制合適濃度返回至酸洗機(jī)組，循環(huán)利用，副產(chǎn)品氧化鐵粉將用作鐵紅的原料銷售。為保證優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的產(chǎn)出，焙燒系統(tǒng)中高效、穩(wěn)定、可靠的溫度控制則顯得尤為重要。

1焙燒法廢酸再生原理

焙燒法廢酸再生的工作原理可用下面的方程式簡要表示：

此方程式從左向右的反應(yīng)就是典型的酸洗過程，而從右向左的過程就是典型的廢酸再生過程，即再生過程是酸洗過程的逆反應(yīng)。只是在低溫下酸洗過程處主導(dǎo)地位，而在高溫下再生過程起主導(dǎo)地位。

2焙燒系統(tǒng)構(gòu)成

焙燒系統(tǒng)主要由焙燒爐、燃燒設(shè)備、爐頂供料系統(tǒng)、雙旋風(fēng)分離器、氧化鐵粉收集系統(tǒng)等構(gòu)成。

其中燃燒設(shè)備主要由混合燒嘴、點(diǎn)火燒嘴以及火焰探測器組成，在三者協(xié)同下工作。每個燒嘴有各自煤氣、助燃空氣流量孔板，以及傳感器、控制器和控制閥。

3自動溫控系統(tǒng)

酸再生的基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)是一個包括酸再生和除硅系統(tǒng)控制的總的自動化系統(tǒng)，采用德國西門子S7-400PLC及WinCC系統(tǒng)。采用ET200分布式結(jié)構(gòu)，PLC與ET200子站通過Profibus總線連接，控制系統(tǒng)與WinCC系統(tǒng)通過以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊。

焙燒系統(tǒng)的自動溫度控制主要由兩部分構(gòu)成，即焙燒爐爐內(nèi)溫度控制和焙燒爐燒嘴控制。

3.1焙燒爐爐內(nèi)溫度控制

培燒爐中設(shè)置有2個溫度檢測點(diǎn)，分別在爐子中部的爐壁處以及爐子頂部的煙氣管道上，分別用于連續(xù)測定燒嘴平面溫度和廢氣管道中廢氣溫度。如圖1所示。

爐溫調(diào)節(jié)通過手工設(shè)定的焙燒爐控制溫度值來自動調(diào)整每個煤氣燒嘴的煤氣流量。輸出的煤氣流量調(diào)整量確定：在操作畫面上有燒嘴平面溫度控制方式和爐頂溫度控制方式兩種選擇方式，操作工根據(jù)工藝需要選擇一種控制方式。當(dāng)選擇了燒嘴平面溫度控制方式后，對應(yīng)控制回路被接通，此時實(shí)測燒嘴平面溫度以及燒嘴平面溫度的設(shè)定值被送入到控制回路。控制回路采用PID控制器，根據(jù)設(shè)定溫度和實(shí)測溫度的差值，按照控制器設(shè)定的算法，計(jì)算得到輸出量。此輸出量在進(jìn)行模式選擇和模式修正后輸出燒嘴的煤氣流量值給燒嘴煤氣控制器。

為了使控制器的輸出既可以適用于正常的運(yùn)行模式下又適用于酸槍清洗模式，回路中設(shè)定了一個運(yùn)行模式的參數(shù)修正。在正常模式下，即焙燒爐酸操作方式和漂洗水模式，修正量為焙燒爐實(shí)際供液流量除以最大供液流量再乘以相應(yīng)修正系數(shù)；在酸槍清洗模式下，修正量為焙燒爐爐頂實(shí)際溫度除以燒嘴平面實(shí)際溫度再乘以相應(yīng)修正系數(shù)和焙燒爐內(nèi)酸槍的實(shí)際數(shù)量。

圖1焙燒爐爐內(nèi)溫度控制系統(tǒng)框圖

焙燒爐的升溫模式用于將焙燒爐從冷態(tài)加熱到運(yùn)行所需要的溫度。在選擇了升溫模式后，每個燒嘴的煤氣流量按照控制器設(shè)定的流量曲線進(jìn)行控制，直到燒嘴平面溫度達(dá)到控制器設(shè)定的溫度后保持當(dāng)前的煤氣流量。

控制系統(tǒng)精度：±1%。

3.2焙燒爐燒嘴控制

此控制回路中每個燒嘴都分別配備了燃?xì)夂涂諝獾牧髁靠装搴妥兯推?、控制器和控制閥，可以實(shí)現(xiàn)流量的連續(xù)檢測和控制。焙燒爐控制器最終輸出的煤氣流量設(shè)定值輸入到本控制器中作為設(shè)定值輸入，同時還輸入實(shí)測的流量值，通過PI運(yùn)算，調(diào)節(jié)煤氣調(diào)節(jié)閥的開度，最終使實(shí)際流量達(dá)到設(shè)定的煤氣流量。如圖2所示。

圖2焙燒爐燒嘴控制系統(tǒng)框圖

在煤氣管線上設(shè)置有煤氣熱值儀，對煤氣的熱值進(jìn)行連續(xù)的測定。測得的熱值除了在畫面上顯示外，還用于計(jì)算煤氣正好完全燃燒所需要的空氣流量比，即化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量系數(shù)。當(dāng)無法得到熱值的實(shí)測值或者實(shí)測值不準(zhǔn)確時，可以根據(jù)使用煤氣的特性在畫面上人為設(shè)定煤氣的熱值。

但是為了得到質(zhì)量好的氧化鐵粉，需要供應(yīng)過量的燃燒空氣，這時需要通過一個人工設(shè)定的比例系數(shù)λ來實(shí)現(xiàn)，λ=1表示無燃燒空氣過量，λ輸入的值限定為1到2，實(shí)際λ值在顯示畫面上計(jì)算。最終的助燃空氣流量為燃?xì)獾膶?shí)際流量、化學(xué)反應(yīng)當(dāng)量系數(shù)和λ值的乘積。

出于安全原因，燒嘴處設(shè)置了火焰檢測器（紫外檢測器）用于探測和監(jiān)控?zé)焯幍幕鹧鏍顩r。當(dāng)火焰探測不到時，在延遲20秒后煤氣和空氣流量的控制閥自動關(guān)閉，燒嘴熄滅。同時，控制器根據(jù)煤氣和空氣的實(shí)際流量和煤氣熱值，動態(tài)計(jì)算實(shí)際的λ值，并與1比較；當(dāng)λ值小于1時，在持續(xù)20秒后，煤氣和空氣流量的控制閥自動關(guān)閉，燒嘴熄滅。

4結(jié)語

該自動溫控系統(tǒng)自投用以來，控制穩(wěn)定可靠，精確度較高，很好地保障了系統(tǒng)的高效運(yùn)行及優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的產(chǎn)出?？傮w說來，燃燒設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)也比較穩(wěn)定，很少出現(xiàn)故障，但仍有一些方面需要加以關(guān)注。

在使用混合煤氣或焦?fàn)t煤氣時點(diǎn)火燒嘴的結(jié)垢污染很明顯，煤氣里的雜質(zhì)隨著時間易在點(diǎn)火燒嘴的電極等位置結(jié)垢，影響點(diǎn)火。因此燒嘴應(yīng)該不定期的進(jìn)行清理，保持干凈狀態(tài)。

燃?xì)怙L(fēng)機(jī)是恒速風(fēng)機(jī)，但由于焙燒爐的處理量或者煤氣熱值等變化，需要的空氣量在不斷的變化，而空氣量的變化是由助燃空氣管路的調(diào)節(jié)閥來控制，所以很難保證風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)的最佳工作點(diǎn)范圍內(nèi)工作，因此振動較大。安鋼冷軋酸再生的助燃風(fēng)機(jī)選用的形式較以往不同的是馬達(dá)和風(fēng)機(jī)的葉輪分離，中間增加一個軸承座，這樣風(fēng)機(jī)的整個框架增加，剛性提高，振動可以減低，有利于延長風(fēng)機(jī)的壽命，同時減低噪音。但仍應(yīng)在日常運(yùn)行時加強(qiáng)點(diǎn)檢，關(guān)注風(fēng)機(jī)狀態(tài)。

參考文獻(xiàn)

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[3]趙文彬.酸再生技術(shù)在現(xiàn)代鋼廠的運(yùn)用[J].中國包裝工業(yè),2012(17).

作者簡介:墮鑫(1985-),男,河南安陽人,助理工程師,主要負(fù)責(zé):現(xiàn)場電氣自動化設(shè)備、儀表設(shè)備工作。