煤氣廠北混合站自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

煤氣廠北混合站自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

1現(xiàn)有熱連軋組的數(shù)量增加,增加了煉焦廠.太原鋼鐵公司北方混合站是太原鋼鐵公司最大的兩個(gè)能源站和礦區(qū)的主要能源分配中心。一般來(lái)說(shuō)，混合站焦煤氣耗約占太鋼氣管網(wǎng)的40%45%，高壓氣耗約占太鋼氣管網(wǎng)的20%25%。此外，還有數(shù)萬(wàn)m-h發(fā)生池的煤炭。總的小時(shí)流量最高達(dá)10萬(wàn)m3/h以上,其中熱連軋組用量約4萬(wàn)m3/h。長(zhǎng)期以來(lái),由于工藝的復(fù)雜性及原控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)缺陷,北混合站自動(dòng)控制系統(tǒng)一直處于“癱瘓”狀態(tài),導(dǎo)致了混合壓力、熱值波動(dòng)太大,直接影響熱連軋、五軋、初軋的產(chǎn)品質(zhì)量,以及節(jié)能降耗的成效,而且加壓機(jī)軸瓦頻繁燒毀(一般一個(gè)月甚至更短時(shí)間就燒毀一次),直接損失和間接損失慘重。北混合站運(yùn)行不正常,會(huì)造成太鋼“偏癱”,而熱連軋生產(chǎn)效益,堪稱公司的“半壁江山”,因此,北混合站控制系統(tǒng)的投用成為公司一項(xiàng)重大的攻關(guān)項(xiàng)目。2當(dāng)前技術(shù)分析目前國(guó)內(nèi)的混合煤氣加壓站,有兩種混合方式,即高壓混合與低壓混合。2.1正常配比混合在混合前分別將各種待混合氣體加壓,然后再進(jìn)行混合。這種混合方式的優(yōu)點(diǎn)是在混合之前各種煤氣各自加壓,壓力基本穩(wěn)定,彼此壓力值也相差不多,這樣就為正常配比混合提供了條件。其缺點(diǎn)是各種氣體都需分別配置煤氣加壓機(jī),既增加了設(shè)備,又浪費(fèi)了能源。2.2太鋼和高爐煤氣混合的特點(diǎn)各種低壓煤氣直接混合,然后再對(duì)混合煤氣進(jìn)行加壓(有些工藝不需要加壓)。這種混合方式與上述方式相比,其優(yōu)點(diǎn)是省去了各種煤氣的加壓機(jī),僅設(shè)置高壓混合煤氣加壓機(jī),同時(shí)節(jié)省了能源;其缺點(diǎn)是要求各種煤氣源必須穩(wěn)定可靠,故采用這種方式的混合站要求在混合前要有較大的煤氣柜。與全國(guó)各大鋼廠相比,太鋼的煤氣混合從生產(chǎn)、設(shè)備、配置等條件上講是最困難的。太鋼是低壓混合,氣源方面的狀況也很糟糕,煤氣氣源波動(dòng)比較大(高爐煤氣壓力波動(dòng)在3kPa～10kPa之間;焦?fàn)t煤氣壓力波動(dòng)在1.5kPa～7kPa之間;發(fā)生爐煤氣壓力波動(dòng)在1.5kPa～5kPa之間),混合站前也沒(méi)有煤氣柜。當(dāng)高爐煤氣壓力比較高,焦?fàn)t煤氣壓力比較低時(shí),焦?fàn)t煤氣要么配不進(jìn)去,工人稱之為“帶不上”(焦?fàn)t煤氣);要么就得加大配比,使得混合煤氣熱值無(wú)法進(jìn)行控制,其波動(dòng)頻率很快,靠?jī)x表調(diào)節(jié)極易產(chǎn)生震蕩,用人工調(diào)節(jié)又措手不及,并且考慮到經(jīng)濟(jì)效益及生產(chǎn)安排,常常是高、焦、發(fā)三氣共用,其混合配比更是難上加難,若長(zhǎng)時(shí)間低壓,會(huì)造成混壓困難,使得保壓力保不了熱值,保熱值又保不了壓力,甚至造成高爐煤氣蝶閥關(guān)閉和機(jī)前負(fù)壓的險(xiǎn)兆。不穩(wěn)的氣源、多變的用戶,使處于中間環(huán)節(jié)的北混合站成為矛盾的集中點(diǎn)和保障生產(chǎn)的關(guān)鍵。3控制方案見(jiàn)圖14控制裝置的組成4.1北混合加壓站的熱連壓帶的檢驗(yàn)和調(diào)節(jié)原則分熱連軋組煤氣混合、加壓熱值自動(dòng)控制與加壓機(jī)保護(hù)原理系統(tǒng)(該系統(tǒng)共分為4套控制系統(tǒng))。4.1.1高爐煤氣主管壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)由于高爐煤氣管網(wǎng)壓力比較高,一般在7kPa～9kPa,且壓力波動(dòng)比較大;而焦?fàn)t煤氣管網(wǎng)壓力比較低,一般在2.0kPa～3.7kPa;發(fā)生爐煤氣管網(wǎng)壓力約3.5kPa～4.0kPa,所以在混合之前應(yīng)將高爐煤氣減壓為3.0kPa左右,為此系統(tǒng)設(shè)置了高爐煤氣主管壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其中有兩套主管壓力調(diào)節(jié)閥(即M3、M4),由于管道直徑為1320mm,閥門流通能力過(guò)大,所以采用M3進(jìn)行主管壓力的調(diào)節(jié),M4進(jìn)行混合壓力調(diào)節(jié)的方式。4.1.2流量比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)高、焦?fàn)t煤氣采用流量比值調(diào)節(jié)及計(jì)算熱值調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)希望只用高、焦煤氣進(jìn)行混合,當(dāng)高爐休風(fēng)時(shí)才用發(fā)生爐煤氣。流量比值調(diào)節(jié)接近于經(jīng)典的三閥組調(diào)節(jié)。由于供熱軋混合煤氣熱量要求為8400kJ/m3,高、焦流量比為5∶3,所以,系統(tǒng)選擇以高爐煤氣為主氣,焦?fàn)t煤氣為輔氣,即主氣流量值乘以比例系數(shù)K做付環(huán)調(diào)節(jié)的設(shè)定值,這樣高、焦煤氣流量就按事先確定的比例進(jìn)行調(diào)節(jié)。焦?fàn)t煤氣流量調(diào)節(jié)閥也有兩個(gè),同理采用前閥M1粗調(diào),后閥M2精調(diào)的方式。上述流量比值調(diào)節(jié)僅適用于高、焦混合系統(tǒng)。因?yàn)榘l(fā)生爐煤氣只有在高爐休風(fēng)或管網(wǎng)供量不足時(shí)采用,用量由人工遙控調(diào)節(jié)閥來(lái)進(jìn)行,實(shí)際上配入的發(fā)生爐煤氣是隨機(jī)的,所以,按上述流量比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)就不適合了。為了解決這個(gè)難題,我們利用計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算熱值調(diào)節(jié)方式,經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明是正確可行的,也是煤氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的新思路。4.1.3系統(tǒng)負(fù)壓操作正常情況下混合壓力就是加壓機(jī)入口壓力。系統(tǒng)必須保證混合壓力為100kPa,防止系統(tǒng)負(fù)壓操作造成事故。本系統(tǒng)采用M5粗調(diào),M6精調(diào)來(lái)調(diào)節(jié)高爐煤氣混合壓力。由于太鋼焦?fàn)t煤氣管網(wǎng)壓力比較低,最低到190kPa,如果混合壓力設(shè)定的比較高會(huì)造成焦?fàn)t煤氣配量過(guò)少的情況。必要時(shí)要適當(dāng)?shù)亟档突旌蠅毫υO(shè)定值,但不可以低于50kPa。4.1.4軋保護(hù)的作用加壓機(jī)保護(hù)分為工藝參數(shù)變化保護(hù)與風(fēng)機(jī)電機(jī)各部位溫升報(bào)警,這里只介紹工藝參數(shù)變化保護(hù)。熱連軋混合煤氣加壓機(jī)是離心式加壓,由于是熱連軋專供的加壓機(jī),當(dāng)熱連軋用量減少幅度較大時(shí),加壓機(jī)流量小,容易進(jìn)入喘振區(qū)。為此,系統(tǒng)采用了3項(xiàng)保護(hù)措施。一是五軋聯(lián)絡(luò)管補(bǔ)充與泄放(即第一道防線)。五軋專供與熱連軋煤氣同為高壓煤氣,而且壓力相差不多,當(dāng)熱連軋煤氣不夠時(shí)可以打開(kāi)M8聯(lián)絡(luò)閥補(bǔ)充高壓發(fā)生爐煤氣,當(dāng)熱連軋煤氣減量較大時(shí)也可打開(kāi)M8聯(lián)絡(luò)閥向五軋專用管泄放,保證流量不致于過(guò)低。二是調(diào)節(jié)入口閥開(kāi)度(即第二道防線)。當(dāng)熱連軋煤氣再減量時(shí),加壓機(jī)機(jī)后壓力會(huì)憋高,適當(dāng)關(guān)小入口閥M9或M10也可以起到防止回流的作用。三是回流控制(即第三道防線)。當(dāng)熱連軋減量比較大,采用以上兩種方式仍然有問(wèn)題,為防止加壓機(jī)喘振,混合流量必須保持一定的值,最后防線采用打開(kāi)回流閥M11,將加壓機(jī)后煤氣回流到加壓機(jī)前,但是回流過(guò)多或時(shí)間過(guò)長(zhǎng),會(huì)引起煤氣溫升過(guò)大,所以,一般不易回流時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。4.2焦?fàn)t高爐煤氣初軋組煤氣混合是以發(fā)生爐煤氣為主,配入適當(dāng)?shù)慕範(fàn)t高爐煤氣,混合后低壓出站。由于太鋼煤氣管網(wǎng)能源有限,如果初軋組也投入自動(dòng),管網(wǎng)能力不夠,因此只有人為遙控進(jìn)行流量配比來(lái)滿足初軋需要。5高級(jí)監(jiān)視功能本系統(tǒng)采用了日本橫河株式會(huì)社的μXL集散控制系統(tǒng)(DCS),它能更好地實(shí)現(xiàn)高級(jí)過(guò)程控制、集中監(jiān)視,并具有高清晰度的畫(huà)面和較強(qiáng)抗干擾能力,封閉式機(jī)箱又使它具有防塵、抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn),十分適合煤氣環(huán)節(jié)的自動(dòng)調(diào)節(jié)、控制。6系統(tǒng)供熱連軋煤氣熱值、壓力穩(wěn)定,確保了系統(tǒng)的運(yùn)行效益系統(tǒng)投用近一年來(lái),加壓機(jī)運(yùn)行狀況良好,已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出以往最多一個(gè)月就需檢修的記錄,為公司解決了一個(gè)生產(chǎn)及安全上的大難題,其直接和間接效益非?？捎^,得到了公司領(lǐng)導(dǎo)和煤氣廠的高度評(píng)價(jià)。按照以往情況,每月?lián)Q一對(duì)軸瓦4500+1500(人工)+1000(材料)=7000(元/月)7000×12=8400(元)由于該系統(tǒng)供熱連軋煤氣熱值、壓力穩(wěn)定,保證了熱連軋澆鋼質(zhì)量,供氣質(zhì)量的提高使加熱爐的空燃比趨于合理,實(shí)現(xiàn)噸鋼降低煤氣消耗:0.22GJ/t×11000t/月×13元/GJ=31.46萬(wàn)元31.46萬(wàn)元×12月=377.52萬(wàn)元壓力、熱值實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制后保證了加壓機(jī)的安全運(yùn)行,年事故停機(jī)率減少了224h,年實(shí)現(xiàn)效益