水泥回轉(zhuǎn)窯分解爐自動噴煤恒溫控制系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用

劉永明，陳修軍

水泥回轉(zhuǎn)窯分解爐自動噴煤恒溫控制系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用

Development and Application of Calciner Automatic Injecting CoalConstant Temperature Control System for Cement Kiln

劉永明1，陳修軍2

1　技術(shù)背景

目前傳統(tǒng)的分解爐溫度控制完全依靠中控窯操作員手動控制給煤機給煤量的大小來實現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。這種調(diào)整完全建立在人工經(jīng)驗摸索的基礎(chǔ)上，有很大的主觀隨意性，同時也存在較大的“熱慣性”（滯后燃燒），人工調(diào)節(jié)處于滯后狀態(tài)，會產(chǎn)生較大的溫度變化誤差，不利于水泥企業(yè)精細(xì)化操作及節(jié)能降耗的推廣。

為此，公司電氣及工藝技術(shù)人員對公司多年來的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計梳理，將分解爐的溫度與生料投料量、煤粉的質(zhì)量（熱值、水分、揮發(fā)分和細(xì)度）、生料質(zhì)量（三率值和細(xì)度）、熟料的質(zhì)量（28d抗壓強度和游離氧化鈣含量）以及分解爐一級出口廢氣溫度等參數(shù)建立了數(shù)學(xué)模式，尋找出分解爐溫度與生料投料量和一級出口廢氣溫度之間的線性關(guān)系，并利用單片機C語言的運行程序，開發(fā)出一套分解爐自動噴煤恒溫控制系統(tǒng)。

圖2　軟件主程序流程圖

2　研究策略

通過查詢國內(nèi)外研究技術(shù)成果，進行理論研究，完成現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)的采集，進行數(shù)理統(tǒng)計，建立數(shù)學(xué)模式。同時，設(shè)計單片機電路，開發(fā)基于單片機C語言的運行程序。通過PROTTUS建立仿真驗證,確定溫度控制采用的運算方式，驗證后的電路制成PCB電路板制做成樣機。然后，樣機進入現(xiàn)場進行實地空載實驗，鑒定其精度與穩(wěn)定性。最后，接入系統(tǒng)投入運行調(diào)試。

表1　分解爐溫度自動控制和手動控制效果對比表

3　系統(tǒng)開發(fā)

首先，進行運行數(shù)據(jù)采集，初步確定采用的運算方式、控制方法，對設(shè)計好的控制程序進行系統(tǒng)的仿真，同時完成系統(tǒng)各個模塊的硬件設(shè)計，采用AT公司的52系列單片機作為系統(tǒng)的主控芯片。控制器的硬件組成原理框圖如圖1所示。

其次，進行系統(tǒng)的軟件設(shè)計，從而實現(xiàn)分解爐溫度的采集，并經(jīng)運算后對給煤系統(tǒng)進行實時控制和調(diào)整，從而使分解爐溫度穩(wěn)定在設(shè)定溫度值的范圍之內(nèi)。系統(tǒng)軟件主程序的流程圖見圖2所示。

4　技術(shù)特點

該系統(tǒng)開發(fā)完全采用計算機仿真技術(shù)，成本低廉，不僅可接口DCS集中控制，也可以進行現(xiàn)場監(jiān)察和控制，工作模式豐富。同時，采用k型熱電偶16位專用A/D轉(zhuǎn)換芯片，系統(tǒng)控制溫度偏差達到±1℃，控溫精度高，工作穩(wěn)定性好。另外，該系統(tǒng)采用LCD液晶顯示屏作為人機界面，全中文顯示，操作簡單。工作參數(shù)也可根據(jù)熟料生產(chǎn)系統(tǒng)選擇，行業(yè)通用性強。

5　運行效果

2013年11月12日該分解爐自動噴煤恒溫控制系統(tǒng)在公司2 500t/d熟料生產(chǎn)線（DDF爐）上投入試運行。經(jīng)過調(diào)試，分解爐溫度曲線波幅穩(wěn)定在±1.5℃，溫度回調(diào)快，滯后小，且無振蕩和階躍現(xiàn)象。通過使用效果對比，分解爐自動噴煤控制系統(tǒng)投用后，分解爐溫度波動大幅度減小，從手動控制的±5.5℃下降為自動控制的±1.5℃，使用效果良好且運行穩(wěn)定。具體技術(shù)指標(biāo)見表1所示。

6　結(jié)語

該分解爐自動噴煤恒溫控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定，控制精良，而且一次性投資小，長期回報大，不僅可降低中控窯操作員的勞動強度，而且，該系統(tǒng)可提高自動化控制程度，穩(wěn)定窯的熱工制度。同時節(jié)能效果顯著，2 500t/d的熟料生產(chǎn)線全年預(yù)計可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1 888t（窯有效運轉(zhuǎn)率按90%計算）。

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2014-09-24；編輯：趙蓮