您现在的位置: 新晨范文网 >> 工程论文 >> 控制系统论文 >> 正文

高炉冲渣水余热中PLC控制系统的应用

2019/09/05 阅读:

【关键词】高炉冲渣;案例分析;余热

利用技术传统钢铁厂在冶炼钢铁过程中,由燃煤锅炉提供能源,每年钢铁厂消耗煤炭数量。高炉冲渣是目前钢铁厂采用的主要生产工艺,在炉内1400℃-1500℃高温影响下,冲渣后的水温度很高,若能将水余热收集起来,为冶炼工艺提供能量,有效减少钢铁厂煤炭消耗,降低生产成本。水余热利用技术目前在各大钢铁厂都有应用,但设备简单、供热量受季节影响,冲渣过滤不充分会堵塞管网,可见该项技术还有待完善。

1高炉冲渣水余热利用现状

1.1采暖应用

采暖质量受天气影响较大,钢铁厂冬天产出高炉渣水,其温度最高能达到53℃,这位室内取暖提供有利条件。在钢铁厂周围住户房间里安装供暖设施,渣水经过滤装置顺着管道流向各处,水温下降后排出,持续供水能将室内温度保持在稳定水平,住户不用开空调。

1.2发电应用

余热能为发电设备提供动力,热水经过蒸汽机处理后变成蒸汽,汽轮机被蒸汽推动做工,经过一系列措施将水热分离,并将热能转换成电能。此外,水余热在海水淡化工艺中也有应用。

2案例分析

2.1厂家生产现状

某炼铁厂共有三台锅炉,其中一座为高炉,炉内容量1000m3,剩下两台是燃气锅炉,重50吨。高炉冲渣后得到大量渣水,水中包含较多热量,但并未被利用起来。厂区共有两座汽水换热站,用于厂区供暖,两座换热站的总采暖负荷约为21MW。在此情况下,渣水中热量散发,锅炉补水加热引入新水,导致资源消耗巨大。为改变上述问题,厂家引入水余热回收系统,将水中热量收集起来,减少炼铁厂能耗。本次系统设计融入先进科技,旨在提升系统实用性,采用PLC集中控制自动化系统,配合自动化仪表等仪器,构建相应的水余热回收系统。为优化系统功能,将换热站、烟气回收系统配合此系统使用。整个系统采用仪电一体化技术,将PLC控制系统安装在换热站中,在操作员站安置另一套PLC控制系统,实现对余热采集过程的自动控制,控制系统与计算机相连,相关参数在计算机屏幕上显示出来,技术员通过屏幕按钮,完成警报值设定、参数调整等功能。监控中心人员在工作时间内必须坚守岗位,若系统控制出现异常,及时排查故障,快速恢复系统运行。

2.2系统设计

如图1所示,是主要系统的设计图纸,左边是烟气换热系统,右边是冲渣水换热系统。水余热回收系统设计:PLC控制系统安置在电气室中,由技术员在旁辅助操作,完成余热回收作业。系统包含多个装置,冲渣水换热器、汽-水换热器分别设置两台并安装到相应位置,热网循环泵准备两台,还要准备补水泵、热力管网等装置。温度、流量等参数通过系统都能被检测出来,系统检测项目如下:(1)换热器经过一次冲渣水作业,测量出水温度和压力,测量数据立即在控制室中显示出来。(2)进行二次冲渣水作业,再次测量温度与压力,技术员在控制室中记录相应的测量数据。(3)精确测量采暖温度和压力,实时显示测量数据。(4)对进水总管实时监测,测量参数与上述内容相同,显示屏上将供热热量实时显示出来。(5)系统运行前、运行中,对除污器压力变化进行监测,将数值在控制室计算机中显示出来。(6)蒸气总管、汽-水换热器除监测上述值外,还有检测流量值,若流量超出标准范围及时调节。(7)对热网循环泵状态进行检测,重点测量其出口压力,将压力控制在合理范围。(8)检查补水泵,对出口压力、总管压力、流量等参数进行检测,调整不符合标准的参数,保证系统运行顺畅。

2.3系统设计要点分析

余热回收系统旨在分离、存储渣水热能,系统必须满足安全、环保及低耗能原则,因此设计过程必须注意以下要点。(1)热交换器、管道设计要点:制定相应的防堵、防腐措施,对渣水酸碱度、杂质含量等详细分析,进而得到针对性的防堵方案。将水流速度控制在最佳范围内,流速过快残渣会加速管道磨损,流速过慢会降低热能回收效率。(2)过滤、冲洗设计:过滤设备要选择耐热性强、耐磨损的设备,在经济条件允许的情况下,选择性价比最高设备。冲洗次数根据渣水含热量来定,保证经过多次冲洗后,能达到最高的热量回收率。(3)对冲渣工艺进行优化,合理布局换热站,尽量让设备摆放紧凑,减小占地面积,从而降低工程造价。反冲水源选择必须慎重,都在会影响余热回收系统的运行稳定性。(4)做好安全防护设计,在系统关键位置安装备用装置,如备用水泵、备用管道等,若设备出现故障,PLC系认会自动跳转到备用设备上,保证系统正常运行,技术员及时修复故障,修复期间并不影响系统运行,同时提升系统运行安全性,保证炼铁厂工作人员安全。(5)设置冗余设备,在运行装置基础上,设置一定数量的冗余设备,能促进系统稳定,降低系统运行风险,可见冗余设备设置在余热回收系统中是非常有必要的。

3计算机控制系统设计

3.1系统配置

为实现余热回收系统的自动化运行,厂家选用PLC自动控制系统,以西门子S7-300为控制器核心系统,利用逻辑控制程序,完成整个余热回收操作,除系统自动运行外,需辅助交换机、技术员操作,才能实现余热回收的全面控制。回收过程中需变化的量有压力、水流量等,控制开关启闭、热数据采等工作由系统自动完成,技术员在计算机上按下相应按钮即可。将工控机安置在操作员站,机器屏幕自动显示系统收集数据,在机器上预设控制参数,当系统监测到相关数值超出正常范围,会自动报警。维护、回收等数据都记录在系统中,技术员可随时调用历史数据,从而合理调节仪器参数。操作站设置两台PLC控制器,冲渣水换热站电气室安置一台,监控水余热回收过程,另一台控制器安置在锅炉电气室,双管齐下对水余热回收过程进行监控,换热站监控系统允许技术员操作,另一系统只支持监控和显示数据。

3.2系统功能

自动化编程控制系统必须保证功能多样化,才能满足水余热回收工艺要求,不同装置负责不同功能,渣水换热器负责采暖水温,循环泵负责热水循环,压力泵控制水压等,下面挑介个装置分别介绍其功能。补水泵:其功能是对补水点压力进行调节,补水点压力、水泵处于闭环控制回路,当压力下降,回路中的反馈系统会将信息传到水泵,水泵根据系统运行情况及时调整泵压,实现对补水点压力的调控。渣水换热器:与蒸汽补热系统关系紧密,渣水经过换热器后采暖水温发生变化,蒸汽阀门、采暖水温构成闭环回路,当水温发生变化,蒸汽补热系统会根据渣水温度,对阀门启闭状态进行调节,阀门开度不同,采暖水温随之变化。汽-水换热器:与渣水换热器构成闭环回路,排放阀开度由汽-换热器控制,当渣水换热器中的凝结水位发生变化,排放阀开度随之变化。循环泵组:调节参数为转速、启闭状态等,通过各参数调节,让出口压力保持恒定状态。水余热回收过程中,相关装置都由PLC系统集中控制,配上专业技术员,对系统进行控制,定期对操作系统进行维护,泵组、阀门等在PLC控制下自动启闭。控制系统中还包含预警模块,当压力过大、温度过高时,系统自动报警,同时自动切换到备用装置上,保证水余热回收系统的正常运行。

4结束语

综上是对高炉冲渣水余热回收系统的相关介绍,余热在供暖、发电等领域都有应用,相信随着科技的进一步发展,渣水余热会在更多领域得到应用。余热回收系统设计过程中,为减少热量损失,必须从水流速度、回收设备等多方面把控,细节设计严格化,既能保证设计质量,又能减少热浪流失。

参考文献

[1]徐珊珊.高炉冲渣水余热利用技术浅析[J].黑龙江冶金,2016(5):22-24.

[2]苏相成,黄波.凌钢高炉冲渣水余热回收与利用[J].冶金动力,2019(2):46-49.

作者:张素洁 单位:山西太钢工程技术有限公司

高炉冲渣水余热中PLC控制系统的应用

2019/09/05 阅读:

推荐度:

免费复制文章