側(cè)吹爐測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐

劉曉毛，王長(zhǎng)青，王 凱

(湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司，湖南衡陽(yáng) 421513)

側(cè)吹爐測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)踐

劉曉毛，王長(zhǎng)青，王 凱

(湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司，湖南衡陽(yáng) 421513)

介紹了液態(tài)高鉛渣還原側(cè)吹爐測(cè)控系統(tǒng)的組成、儀表選用及問(wèn)題的解決。

高鉛渣還原;側(cè)吹爐;測(cè)控系統(tǒng);DCS

0 引言

湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司液態(tài)高鉛渣側(cè)吹還原爐于2014年10月建成投產(chǎn)。該側(cè)吹爐系統(tǒng)主要由爐體、水套、配料系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)及余熱鍋爐系統(tǒng)、收塵系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)等組成。

生產(chǎn)過(guò)程:底吹爐產(chǎn)出的高溫液態(tài)高鉛渣通過(guò)溜槽從側(cè)吹爐一端進(jìn)料口流入爐體。配料系統(tǒng)將粉煤、粗鉛冷料、石灰石等配制成混合料，通過(guò)皮帶輸送機(jī)輸送至爐頂進(jìn)料口加入爐中。配氣系統(tǒng)將純氧氣和壓縮空氣配制成工藝要求的含氧混合氣，經(jīng)管道輸送通過(guò)風(fēng)嘴進(jìn)入爐體。產(chǎn)出的鉛液和渣液分別從出鉛口、出渣口排出，產(chǎn)生的煙氣依次進(jìn)入余熱鍋爐、收塵系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)，達(dá)標(biāo)煙氣排空。

1 測(cè)控系統(tǒng)組成

側(cè)吹爐是與底吹爐配套、公司替換鼓風(fēng)爐的節(jié)能、降耗、環(huán)保、增效技術(shù)改造項(xiàng)目。側(cè)吹爐測(cè)控系統(tǒng)由湖南水口山有色金屬集團(tuán)有限公司計(jì)量控制所負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和施工，選用與底吹爐相同品牌的國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)。底吹爐DCS系統(tǒng)已投運(yùn)9年，其運(yùn)行結(jié)果表明，該DCS系統(tǒng)具有維護(hù)簡(jiǎn)單、可靠性高、適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。側(cè)吹爐測(cè)控系統(tǒng)由側(cè)吹爐本體現(xiàn)場(chǎng)控制站、余熱鍋爐現(xiàn)場(chǎng)控制站、系統(tǒng)網(wǎng)、服務(wù)器、監(jiān)控網(wǎng)、工程師站、側(cè)吹爐操作員站、余熱鍋爐操作員站、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控儀表組成，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控儀表聯(lián)接至現(xiàn)場(chǎng)控制站。

2 測(cè)控儀表選擇

2.1 溫度檢測(cè)

爐體內(nèi)部和上升煙道的溫度較高，選用鉑銠鉑熱電偶測(cè)溫元件;水套支管多，每個(gè)支管都要測(cè)溫，且要有現(xiàn)場(chǎng)顯示，故選用價(jià)格低廉的鉑電阻測(cè)溫元件和鉑電阻溫度計(jì);其它部位選用K分度熱電偶測(cè)溫元件。

2.2 壓力檢測(cè)

爐體、余熱鍋爐、供氣管道、風(fēng)嘴的壓力測(cè)量均要求準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠，選用西門子壓力變送器。

2.3 流量檢測(cè)

軟化水流量檢測(cè)選用超聲波流量計(jì)，蒸氣選用E+H公司渦街流量計(jì)。氧氣、空氣及混合氣原設(shè)計(jì)選用平衡流量計(jì)，出于價(jià)格考慮低，招標(biāo)時(shí)改為渦街流量計(jì)，調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)渦街流量計(jì)用在壓縮空氣和氧氣管道上抗干擾性能差，無(wú)法正常工作，后調(diào)換成V錐流量計(jì)。

2.4 氧含量檢測(cè)

混合氣的氧含量是側(cè)吹爐的重要控制參數(shù)，前期設(shè)計(jì)選用西門子氣體氧含量分析系統(tǒng)。為了節(jié)省投資，最終選用南京分析儀器公司的氣體氧含量分析儀，安裝后通過(guò)調(diào)試、標(biāo)定投入使用。從投運(yùn)兩年來(lái)的情況看，使用效果較好。

2.5 控制閥部分

原設(shè)計(jì)全部選用氣動(dòng)閥，然而采購(gòu)回來(lái)的只有氧氣調(diào)節(jié)閥為氣動(dòng)閥，其它都是電動(dòng)閥。壓縮空氣管道并接調(diào)節(jié)閥和開關(guān)閥，其中開關(guān)閥為保安所用，當(dāng)氧氣管道壓力低于一定數(shù)值時(shí)，開關(guān)閥立刻全開，要求從關(guān)閉狀態(tài)到全開狀態(tài)時(shí)間不超過(guò)3s，電動(dòng)閥無(wú)法滿足要求。為此更換為氣動(dòng)閥，其它控制閥仍使用電動(dòng)閥?；旌蠚狻⒍物L(fēng)放空閥原選用開關(guān)閥，由于調(diào)試期間要控制其開度，故更換了電動(dòng)頭，改裝成電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

2.6 物位檢測(cè)

鍋筒水位、除氧器水位用平衡容器、差壓變送器組合檢測(cè)，軟水箱水位檢測(cè)選用超聲波液位計(jì)，高、低水箱水位檢測(cè)選用投入式液位計(jì)，料倉(cāng)料位檢測(cè)選用大噸位料倉(cāng)電子秤。

2.7 物料計(jì)量

根據(jù)工藝條件，選用3臺(tái)量程為0～10 t/h和1臺(tái)量程為0～25 t/h的計(jì)量給料電子皮帶秤。

3 問(wèn)題分析及解決辦法

3.1 配氣系統(tǒng)流量測(cè)量準(zhǔn)確性問(wèn)題

配氣是將進(jìn)入混合氣管道的純氧氣和壓縮空氣按工藝要求比例對(duì)其流量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，配氣系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 配氣系統(tǒng)示意圖

混合氣的流量同樣是側(cè)吹爐的重要控制參數(shù)，生產(chǎn)工藝對(duì)其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性要求高，采用流量積算儀測(cè)量過(guò)程溫度、壓力補(bǔ)償。調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)開放一路氣體時(shí)，混合氣流量計(jì)測(cè)量結(jié)果與氧氣或壓縮空氣流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果一致。當(dāng)兩路氣體同時(shí)開放，流量較小時(shí)，混合氣流量計(jì)測(cè)量值與兩路氣體流量計(jì)測(cè)量值之和基本一致;流量較大時(shí)，混合氣流量計(jì)測(cè)量值與兩路氣體流量計(jì)測(cè)量值之和相差較大。分析認(rèn)為是配套的差壓變送器量程太低的問(wèn)題。廠家配套差壓變送器量程是根據(jù)工藝條件提供的混合氣流量和壓力選擇的，工藝條件提供的混合氣壓力與氧氣、壓縮空氣一樣，都是0.4 MPa，而實(shí)際上，在調(diào)節(jié)閥減壓作用下，混合氣流量和壓力檢測(cè)點(diǎn)的壓力只有0.1 MPa，流量較大時(shí)混合氣流量計(jì)節(jié)流元件輸出的實(shí)際差壓大于差壓變送器的量程上限，導(dǎo)致差壓變送器超量程，計(jì)量失準(zhǔn)。工藝前期提供的條件是混合氣表壓力0.4 MPa(絕對(duì)壓力0.5 MPa)，標(biāo)況流量上限6000m3/h，轉(zhuǎn)換成工況流量為1200m3/h，據(jù)此選用的差壓變送器量程上限為7.1 kPa?；旌蠚鈱?shí)際表壓力為0.1 MPa(絕對(duì)壓力0.2 MPa)，標(biāo)況流量沒有變，轉(zhuǎn)換成工況流量達(dá)3000m3/h，是前者的2.5倍。然而，V錐流量計(jì)工況流量與其輸出差壓的二分之一次方成正比，也就是V錐流量計(jì)的輸出差壓跟它工況流量的平方成正比。標(biāo)況流量不變時(shí)，氣體表壓力為0.1 MPa的V錐流量計(jì)輸出差壓是氣體表壓力為0.4 MPa時(shí)的6.25倍，導(dǎo)致輸入差壓變送器差壓大大超過(guò)其量程。盡管差壓變送器量程上限留有一定空間，但不會(huì)太多，因?yàn)榱砍烫笥绊懫錅?zhǔn)確性。而當(dāng)輸入差壓超出差壓變送器量程上限10%時(shí)，差壓變送器便不能正常工作，導(dǎo)致流量計(jì)計(jì)量失準(zhǔn)。氧氣、壓縮空氣的實(shí)際壓力都在0.2 MPa左右，其V錐產(chǎn)生的差壓只有其測(cè)量差壓變送器量程上限的50%左右，差壓變送器正常工作，氧氣、壓縮空氣流量計(jì)測(cè)量結(jié)果是準(zhǔn)確的。

解決混合氣流量測(cè)量失準(zhǔn)的辦法:一是擴(kuò)大其差壓變送器的量程，對(duì)于智能差壓變送器，用手操器重新設(shè)置量程上限就可解決;二是準(zhǔn)確操作，使混合氣壓力不致太低。

3.2 計(jì)量給料電子皮帶秤流量控制準(zhǔn)確性問(wèn)題

配料系統(tǒng)示意圖見圖2。

圖中1#皮帶秤、2#皮帶秤、3#皮帶秤的量程都是0～10 t/h，4#皮帶秤的量程是0～25t/h。4#皮帶秤給煤，由于粉煤下料量比4#秤的量程上限小很多，因而使用效果不好，流量難以控制、波動(dòng)大。經(jīng)分析，是由于設(shè)置不當(dāng)造成的。粉煤流量要求控制在2.5 t/h左右，而秤的量程上限是25 t/h。計(jì)量給料電子皮帶秤控制準(zhǔn)確度為1.0級(jí)，流量控制引用誤差是1%，流量控制最大允許誤差是250kg/h，當(dāng)粉煤流量為2.5 t/h時(shí)，其控制引用誤差達(dá)10%，用量程0～25 t/h的計(jì)量給料電子皮帶秤控制0～2.5 t/h流量時(shí)，流量控制誤差擴(kuò)大了10倍。對(duì)此，改用1#皮帶秤下粉煤料，4#皮帶秤下冷料，流量波動(dòng)問(wèn)題得到解決。另外，使用單位曾自行擴(kuò)大1#皮帶秤量程為0～20 t/h，造成流量波動(dòng)大，后將量程改回原值，波動(dòng)變小，滿足了生產(chǎn)工藝要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

側(cè)吹爐測(cè)控系統(tǒng)改進(jìn)、調(diào)試后滿足了生產(chǎn)工藝要求，測(cè)量準(zhǔn)確、控制可靠，現(xiàn)已穩(wěn)定運(yùn)行兩年，為側(cè)吹爐達(dá)標(biāo)、達(dá)產(chǎn)起到了的保障作用。

［1］劉曉毛.集散控制系統(tǒng)在SKS煉鉛工藝的應(yīng)用實(shí)踐［J］.中國(guó)有色冶金，2006，(6):44-47.

Application practice of detection and control system for side-blowing furnace

LIU Xiao-mao，WANG Chang-qing，WANG Kai

The papter introduces the composition of the detection and control system for the side-blowing furnace of molten high-Pb slag reduction，instrument selection as well as how to solve problems.

reduction of high-Pb slag;side-blowing furnace;detection and control system;DCS

TF068.2

B

1672-6103(2016)06-0052-03

劉曉毛(1963—)，男，湖南常寧人，高級(jí)工程師，從事計(jì)量控制技術(shù)管理工作。

2016-10-13