镁还原炉工艺设计和操作说明.doc

蓄热式还原炉安全技术操作规程沃克能源科技有限公司2009年12月蓄热式技术简介：蓄热式高温燃烧技术是当今国际上先进的燃烧技术，在国际上也被称为高温燃烧技术（HTAC）。所谓蓄热式高温燃烧技术就是在炉子两侧炉墙上或同一侧炉墙上下部位置，都布置有均匀分配的喷口，当一侧的喷口在作为烧嘴燃烧的时候，另一侧的喷口则作为烟道用来排烟。经过一个换向周期后，通过换向阀的切换，作为烧嘴燃烧的一侧喷口变为烟道用来排烟，而原来用来排烟的另一侧喷口则作为烧嘴燃烧。交替燃烧和排烟的过程中，喷口后部的蓄热室将高温烟气所携带的热量回收并释放给燃料和助燃空气，燃料燃烧的同时，这部分热量又重新回到炉内。排烟温度已降至200以下。1.炉子主要技术性能炉子 名称： 24支罐蓄热式镁还原炉填充料重量： 180200Kg/支燃 料： 冷发生炉煤气热 值： 4.181500KJ/Nm3加热 温度： 120012502适用范围： 为了规范员工操作行为，安全生产、保证员工人身安全和设备正常运行，特制定本规程。本操作规程适用于蓄热式还原炉的正常操作、运行、停炉等3工作流程、步骤、操作方法：3.1运行前的准备工作3.1.1检查炉前及两侧炉墙的煤气阀是否关闭。如未关闭，要进行关闭操作。3.1.2检查引风机、鼓风机安装有无松动现象，风机安装是否坚实可靠，皮带松紧度是否合适。3.1.3检查引风机的调风门是否关闭。如未关闭，要进行关闭操作。3.1.4检查三通换向阀门工作是否良好，有无封闭不严的现象。3.1.5检查控制系统是否运行正常，也就是在冷态调试是否合格。3.1.6检查压缩空气源的压力是否大于0.3MPa。如气源压力不足，要检查原因并排除故障。3.1.7检查气动系统有无漏气现象，把气动元件的三联件压力调整到0.5MPa。检查三联件加装的润滑油是否合适。3.2 点火前煤管道的吹扫、送气和放散 煤气管道上的任何作业必须遵循GB222-86工业企业煤气安全规程。用氮气作吹扫介质对煤气管道进行吹扫。3.2.1吹扫、放散和送气工作开始前，首先必须确认已准备好如下事项：（1）确认煤气已送到炉区煤气总管的密闭阀前，并确认密闭阀完全关闭；（2）确认吹扫氮气已送到吹扫进气点的阀门前；（3）确认各烧嘴煤气支管上的手动阀关闭；（4）关闭各取样管的阀门。3.2.2煤气管道的吹扫和放散(1)打开煤气总管上的密闭阀和紧急切断阀，打开各个闸阀、煤气流量调节阀及快切阀；(2)打开炉子煤气分配管道末端的放散阀，和煤气总管阀门之间的放散阀；(3)打开吹扫氮气阀门，开始往煤气管道通入氮气，经过15分钟后，从取样管放气用残氧仪检测，当各取样点氧含量小于2%时关闭氮气阀和煤气总管阀门之间的放散阀。此时即可转入送煤气作业，如不紧接着送煤气，则需关闭放散总管的阀门。3.2.3往炉子送煤气(1)再次确认各烧嘴前的煤气手动调节阀处于关闭状态；(2)打开总放散管的放散阀；(3)缓缓开启煤气总管的密闭阀开始送气。约过15分钟，在末端取样管取样进行燃烧试验。各取样点试验合格后，即可关闭所以放散阀。此时煤气已通到各烧嘴的手动阀前，送气工作完成，煤气系统处于待用状态；(4)各区煤气流量调节阀和空气流量调节阀给到小开度，准备点火。3.3 炉子的点火与600以下的烘炉操作3.3.1 炉子点火必须具备的条件（1）仪表系统已经进入工作状态，各控制回路置于“手动”状态；（2）换向阀电控系统已处于待机状态；（3）压缩空气系统已供气，压力指示大于0.3MPa。3.3.2点火升温操作(1)烘炉曲线烘炉曲由耐火材料供货厂家提供，一般应有150、300、600、900几个保温台阶；(2)低温阶段烘炉低温阶段烘炉不开引风机，换向阀的烟气出口电动蝶阀也处于关闭状态，让烟气从炉顶装料口排出。确认煤气总管压力是否满足点火需要的3000Pa，满足才可点火。按程序启动鼓风机，少许打开各区空气调节阀，各换向阀处于中位，即可往炉子烧嘴同时供风，此时煤气快切阀均处于开启状态。首先人工逐个点燃一部分烧嘴，调节各烧嘴的热负荷来控制150以前的烘炉温度要求。炉温需上升时，调节其热负荷来满足150700阶段的烘炉要求。此阶段用手调节煤气、空气流量调节阀来控制烧嘴火力大小以控制升温速度；并控制炉膛压力。 (3)700以上烘炉炉温升到700后，启动蓄热式燃烧系统，按升温曲线要求完成烘炉作业，直到使用温度。3.3.4蓄热式燃烧系统投入使用当炉温升到700，开始启动蓄热式燃烧系统。（1）将换向系统置于“手动”位置，启动换向系统；（2）手动调整各个烧嘴的空燃比，保证各个烧嘴燃烧状况良好；（3）关闭引风电动烟气蝶阀，启动引风机；（4）逐渐将换向阀后的开度打到50%，并少许开启引风机前电动烟气阀；（5）在“手动”期间，煤气的流量调节阀、空气总管手动蝶阀可人工调整，以保持合适的空燃比。适当调节烧嘴前的空、煤气阀门，把烧嘴的燃烧状态调整好；(6) 在人工换向35次后，确认换向燃烧正常即可改为自动换向；(7)以上温度控制根据升温曲线人为控制；(8)手控流量调节阀，使炉温按升温曲线要求升到使用温度，至此烘炉阶段结束。3.5自动控制系统的投入（1）保证煤气压力稳定在4000 Pa；（2）风压调节手段为鼓风机入口阀，手操此阀开度将风压稳定在70008500 Pa；（3）手动调节合理的空燃比；（4）根据工艺要求，投入温度自动控制系统（详细见后）；（5）炉膛压力调节手段为引风机前的烟气调节阀，它们负担烟气的分流调节，同样用远程手控的方法来执行；（6）换向阀的排烟端均设有电动蝶阀，它们为调节烟气分配而设，操作依据为其后的排烟温度；3.6安全报警处置措施3.6.1煤气总管压力低下压力低下报警值： 3000Pa压力超低下报警值：2000Pa（1）压力低下报警时，操作员应首先检查报警装置是否正常，并做好其它处置作业的准备；（2）压力超低下报警时，控制系统自动切断煤气，操作员应立即关停蓄热式燃烧系统引风机；（3）炉温降至600以下时，关闭所有蓄热式烧嘴前的煤气阀；（4）煤气压力恢复后，打开煤气总管的紧急切断阀，视炉温情况，如果低于700，不启动蓄热系统，按低温阶段升温工艺执行，使炉子继续升温。如果高于700，则按正常蓄热式燃烧执行。3.6.2空气总管压力低下压力低下报警值： 3500 Pa压力超低下报警值：3000 Pa操作方法同“煤气总管压力低下”。若风机断电并在短时间不能恢复，则实施停炉作业。3.6.3压缩空气总管压力低下压力低下报警值： 0.3MPa压力超低下报警值：0.25 Pa操作方法同“煤气总管压力低下”。若风机断电并在短时间不能恢复，则实施停炉作业。3.6.4引风机断电引风机断电时，控制系统自动切断煤气。后续操作方法同“煤气总管压力低下”。3.6.5换向阀不到位换向阀上装有左右位接近开关，接近开关发出的信号接指示灯和报警系统。当汽缸系统的电磁阀在一次得电6秒而接近开关不发出信号，就发出报警。当换向阀不到位报警时，换向控制系统自动将该段的煤气快切阀关闭，操作员应首先检查接近开关发讯器、换向阀动作机构、气源系统等。经查明原因，排除故障后，视炉温情况进行操作。如果在短时间不能排除故障，则实施停炉作业。3.6.6换向阀后废气温度超过上限换向阀后废气温度值超过其上限设定值160时即发出报警，这时应适当关小换向阀废气出口的手操蝶阀，直至该阀的废气温度低于160。3.7停炉操作当炉子需要停炉时，进行以下操作：3.7.1 换向控制打到手动状态，关闭各段南北两侧的煤气快切阀；3.7.2将换向阀置于中位；3.7.3 关闭换向阀后的废气阀和总管废气阀。接着关停引风机；3.7.4关闭各烧嘴前的煤气旋塞阀；3.7.5关闭煤气总管的闸阀和球阀；3.7.6关停鼓风机；3.7.8 按上述吹扫作业步骤用氮气进行煤气管道吹扫。3.8维护保养3.8.1电磁阀正常是蓄热体运行正常的可靠保证，电磁阀是易损件，要经常检查他的工作状况，出现问题要及时检修和更换。3.8.2三通换向阀的气动元件三联件要经常排水，油杯里缺油时要补充20#机械油。3.8.3如在三通换向阀换向时，还原炉两侧的温度变化在30以上，有明显的不均匀现象，说明有一面煤气电磁阀可能存在问题，要及时对电磁阀进行检修或更换。4.蓄热式脉冲燃烧镁还原炉工艺与操作说明(控制部分)4.1概述热工控制系统采用西门子（SIEMENS）公司的可编程控制器（PLC）S7-300和兼容工控机，组成先进、实用、可靠的自动调节控制系统，其在国内冶金企业中的应用极为广泛，具有价格适中，系统先进实用、稳定可靠，便于维护等优点。改造后的还原炉控制系统采用西门子（SIEMENS）公司的可编程控制器（PLC）S7-300和研华工控机，组成先进、实用、可靠的自动调节控制系统。由一次仪表采集的各种过程变量送入PLC，再由PLC根据设定控制目标值和实际值的偏差进行PID运算，计算烧嘴的燃烧时间。同时PLC产生一系列时序脉冲信号，并根据输入数字量的大小控制不同的燃烧控制器和烧嘴，使它们按照一定的时序点燃或熄灭，进而控制还原炉的温度。操作人员可通过键盘或鼠标通过工控机以人机对话的形式，设定炉子的各项热工参数，计算机根据设定的参数进行自动调节。整个生产过程中将压力、温度等参数送到工控机处理，并在CRT上显示，同时可随时调阅各种历史趋势或根据用户要求打印生产报表，声光报警系统可及时对故障、误操作等进行报警，并向操作者提示故障点。本系统操作方便，运行可靠，维护简单。本系统由两大部分组成，即还原炉热工控制和换向控制系统；整个系统的功能分可分为炉温控制、炉压回路、脉冲燃烧换向、安全报警连锁。操作系统可提供现场手动、远程手动、全自动三种控制模式，以适应各种不同的工况或工艺调整、设备检修等需要。4.2控制系统工艺说明4.2.1还原炉温度控制l 炉温检测点的布置名称检测点数检测位置常用参数还原炉4炉顶1250在的顶部共设置4支S型热电偶，每支热电偶同时工作，温度在CRT上显示，通过选择温度最高的一支热电偶作为测量值进行燃烧控制，故障电偶自动剔除。l 供热量控制供热量的控制是通过烧嘴的燃烧时间而不是空气和煤气的流量来实现的。烧嘴按顺序燃烧，且每个烧嘴是单独控制的。当烧嘴打开时，它以100的能力工作。自动方式：操作人员给定的温度设定值被送至温度控制程序。温度控制程序将此值与该供热段实测的温度相比较，并精确调节瞬时的热需求。加热炉的热需求根据图1转换成燃烧时间。燃烧时Tm 10010020热需求Hd10010020图1 热需求与燃烧时间关系图0热需求(Hd)20%时，燃烧时间(Tm)0，此时烧嘴处于关闭状态。20热需求(Hd)100%时，燃烧时间(Tm)Hd(%)换向周期/100，此时烧嘴燃烧时间比例于热需求。例如:如果脉冲周期为60s，热需求20那么燃烧时间Tm2060/100=12sec。烧嘴开启及燃烧时序图如图2所示。 图2 烧嘴开启及时序燃烧图手动方式：在CRT上由操作员直接给出换向周期和燃烧时间的设定值。4.2.2煤气总管快速切断阀连锁控制在煤气总管上设置一个气动快速切断阀，阀前设置一个取压点，当阀前一点压力、助燃空气压力、压缩气压力低时自动切断煤气。也可由操作人员手动快速关闭煤气切断阀切断煤气。4.2.3炉内压力控制在炉顶设置一个炉内压力取样点。根据炉内压力设定值和测量值的偏差,手动调节空烟和煤烟引风机入口调节阀的开度，维持炉内微正压在10Pa左右。4.2.4烟气温度控制测量位置测量点数温度范围报警值引风机前空烟、煤烟总管20-400200空气、煤气换向阀后40-400200排烟温度的调节通过空烟和煤烟引风机入口调节阀的开度，保证排烟温度不大于200。换向阀后的排烟温度起检测换向阀后排烟温度和保护换向阀的作用，该温度通过各烧嘴前手动蝶阀调整，各点排烟温度应比较均衡。4.2.5换向控制换向控制系统具有定时换向、超温强制换向和手动强制换向功能，正常情况下，采用定时换向，超温时，强制换向，换向阀的位置信号进入控制系统，并在CRT上显示，换向阀的位置不到位报警。换向方式加热炉一侧A侧烧嘴按时序脉冲燃烧时，另一侧B侧相对应烧嘴同时按时序脉冲排烟、蓄热体蓄热；下一个换向周期开始时，加热炉B侧烧嘴按时序脉冲燃烧，预热常温空气或煤气，A侧烧嘴按时序脉冲排烟、蓄热体蓄热。正常使用时，操作员在人机界面上全选4个换向阀，4个换向阀正常脉冲燃烧并换向，脉冲燃烧时间根据该段设定炉温和实际炉温的偏差自动计算，范围为20100的换向周期时间。当实际炉温大于设定炉温时，自动减少脉冲燃烧时间，反之，当实际炉温小于设定炉温时，自动增加脉冲燃烧时间。换向阀联锁关系：（1.）煤气关闭和煤烟关闭同时动作;（2.）打开空气翻板阀;（3.）空气关闭和空烟关闭同时动作;（4.）先关空气翻板阀;（5.）空气打开和空烟打开同时动作;（6.）煤气打开和煤烟打开同时动作;当阀组中某个换向阀换向不到位故障时，该阀组自动关闭，等待维修处理。故障解除时，需要人工重新投入，即将换向手自动选择按钮选为手动，选择换向阀投入，然后再选回到自动。4.3加热炉操作说明从WINDOW XP 的“开始”菜单中程序栏里选中所有程序SimaticWINCC，进入WinCC的子菜单中选中WINCC V6.0 AISA。或从桌面上双击SIMATIC WinCC Explorer的图标。4.3.1主画面l 实时显示还原炉和介质的温度、压力、流量、换向时间等，此值随现场实际值变化而变化。l 实时显示换向阀的开关位置，管道的介质状态，通过管道颜色表示，黄色表示煤气，深灰色表示排烟气；蓝色表示通空气。l 显示设备故障。4.3.2换向阀操作方式（炉温控制）在主画面上单击换向阀，弹出一段换向阀操作子画面，换向阀操作子画面内容如下：l 换向手自动选择：正常生产时选择自动，需要单个换向阀调试时选择手动。l 上位手动允许禁止选择：正常生产时选择禁止，需要单个换向阀手动调试时选择允许。l 超温换向允许禁止选择：正常生产时选择允许，即换向阀超温强制换向，特殊情况下需要超温不强制换向时选择禁止。l 限位不联锁允许禁止选择：正常生产时选择禁止，即换向阀限位联锁换向，换向阀故障仅仅为限位故障情况下需要限位不联锁，维持生产等待检修限位开关时选择允许。l 脉冲时间计算手自动选择：正常生产时选择自动，程序自动计算脉冲燃烧时间，需要手动设定脉冲燃烧时间时选择手动。l 换向阀手动控制选择框及输出、限位指示：用于手动操作单个换向阀打开或关闭，并指示相应的输出和开关限位到位状态。l 换向周期：设定换向阀换向周期时间，单位为秒。设定范围为3060秒。l 剩余时间：显示到下一次换向的剩余时间，单位为秒。l 脉冲时间手动值：当选择脉冲时间手动计算时，可以人工输入脉冲时间手动值，单位为0100，用于计算脉冲时间，即单个换向周期内的燃烧时间脉冲时间手动值换向周期。l 脉冲时间自动值：当选择脉冲时间自动计算时，程序自动输出脉冲时间自动值，单位为0100。当脉冲时间计算手自动转换时，脉冲时间手动值与脉冲时间自动值无扰动切换。l 温度设定值：设定该段炉温目标值，单位为。l 温度实际值：显示该段炉温最高值，单位为，程序中选择该段炉温最高值作为温度反馈参与脉冲时间计算。例子：换向阀操作子画面自动换向参数设定步骤：（1） 换向周期： 60。（2） 超温换向允许禁止选择：允许。（3） 限位不联锁允许禁止选择：禁止。（4） 上位手动允许禁止选择：禁止。（5） 换向手自动选择：自动。（6） 脉冲时间计算手自动选择：自动。4.3.3炉压与引风机前排烟温度控制操作：在主画面上单击空气或煤气烟气总管调节阀，弹出一段空煤气烟气总管调节阀操作子画面，空煤气烟气总管调节阀操作子画面内容如下：l 煤气烟气总管调节阀操作：煤气烟气总管调节阀自动手动选择按钮，当点击自动按钮时，自动按钮变为绿色，此时煤气烟气总管调节阀自动按排烟温度设定值调节煤烟流量。当点击手动按钮时，手动按钮变为绿色，此时煤气烟气总管调节阀按操作员设定的阀门开度手动调节煤烟流量。l 空气烟气总管调节阀操作：空气烟气总管调节阀自动手动选择按钮，当点击自动按钮时，自动按钮变为绿色，此时空气烟气总管调节阀自动按排烟温度设定值调节空烟流量。当点击手动按钮时，手动按钮变为绿色，此时空气烟气总管调节阀按操作员设定的阀门开度手动调节空烟流量。l 炉压调节也通过空煤气烟气总管调节阀操作。正常生产时，先手动调整空煤气烟气总管调节阀开度，调整炉压在10Pa附近时，把此时的实际排烟温度作为排烟温度设定值，可以投入自动。4.3.4煤气快切阀在主画面上单击煤气总管快切阀，弹出煤气总管快切阀操作子画面，显示开关阀按钮和手自动选择。当选择手动时，可以通过子画面开关按钮操作。当选择自动时，煤气快切阀通过软件连锁控制开关动作，煤气快切阀关闭条件为煤气压力、空气压力或氮气压力低。同时，煤气快切阀自身具有失电、失气自动关闭的功能。4.3.5煤气量累计在主画面上单击煤气量累计按钮，进入到煤气量累计画面，画面显示三班煤气累计值、煤气顺时值和总累计值。操作员需要设定班累计时间，例如每班8小时，则设定班累计时间为8。根据需要可以进行班累计清零或总管清零，执行此操作时需要操作权限。4.3.6即时报警在主画面上单击报警按钮，进入到即时报警画面。如果有报警发生，该信息中最新的一条将在各组画面的最下方的左侧以红色的字体显示，如为绿色说明报警已解除。单击报警按钮可以进入报警管理窗口进行报警管理。它记录了最新的报警信息，其字体是以红色显示，报警解除时报警信息变为绿色，经过确认后已解除报警信息消失。报警窗口中其上方有工具栏，从左至右功能如下：第一个图标是显示当前消息窗口的内容。第二个图标是显示短期归档的内容。第三个图标是显示顺序归档的内容。第四个图标是设置锁定。第五个图标是自动滚动条开/关。第六个图标是选择。需设置选择标准。第七个图标是列表的开始。第八图标是列表的末尾。第九个图标是下一个消息。第十个图标是前一个消息。第十一个图标是后一