密闭电石炉控制系统.doc

密闭电石炉控制系统电石工业诞生于19 世纪末，迄今工业生产仍沿用电热法工艺，是生石灰（CaO）和焦炭（C）在埋弧式电炉（电石炉）内，通过电阻电弧产生的高温反应制得，同时生成副产品一氧化碳（CO）。电石生产的基本化学原理：CaO3CCaC2CO式中可见电石生成反应中投入的三份C，其中二份生成CaC2，而另一份则形成CO，即消耗了1/3 的炭素材料，如不加利用，则既费能又增加排出量。为本工艺的一大缺点。要做到CO 的回收利用，才能符合循环经济的要求。电石（CaC2）是生石灰（CaO）和焦炭（C）于（电石炉）内通过电阻电弧热在18002200的高温下反应制得。电石炉是电石生产的主要设备，电石工业发展的初期，电石炉的容量很小，只有100300KVA，炉型是开放式的，副产品CO 在炉面上燃烧，生成CO2 白白的浪费。到上世纪五、六十年代，国外的电石炉容量向大型化发展，已出现75,000KVA 的电石炉，电石炉也由开放式向全密闭化的进步，现时还采用了中空电极和生产过程的计算机控制。大型化全密闭电石炉的出现，实现了电石生产的副产品CO 的回收，回收的CO 则用于配套的气烧石灰窑，这些技术的成功利用，标志着电石生产在工艺技术上走向清洁生产和循环经济，具备节能减排特征。内燃式和全密闭式电石炉的区别在于：内燃式电石炉，生产过程中产生的副产品CO，在炉面上燃烧，成为含夹带粉尘的CO2的高温尾气排放。全密闭式电石炉，生产过程中产生的副产品CO 经过净化处理后加以回收利用，正常时应无尾气排放。西安开轩自动化的密闭电石炉冶炼全程计算机自动控制，可使炉况处于最佳运行状态。除个别环节需人工操作外，其他所有系统都由计算机控制完成，如：电极调节、自动配料、上料、加料、电极压放控制、高压系统、变压器及料位系统的监控报警、冷却水、烟气净化控制报警等。我公司电石炉的控制系统提高了电石炉过程自动化控制，除恒电流方式控制电极自动升降调节外，还开发了以恒阻抗控制原则对信号进行PID运算处理的电极自动调节，提高了电石炉的工作负荷和作业率，避免操作失误时炉况波动和设备事故。我公司的电石炉计算机自动控制系统和电极运行参数优化控制专家系统使电石炉控制水平和技术经济指标达到了一个新水平。本套系统的操作方式为三种：机旁控制方式、集中手动控制方式、PLC自动控制方式。机旁控制方式是指通过操作安装在设备附近的按钮盒上按钮达到每个单独系统设备自己独立工作或停止的操作方式，这种操作方式应用于设备调试、设备发生故障检修及系统的日常检修时，为非正常日常操作方式。、集中手动操作方式是指通过PLC系统，通过操作安装于操作室内的操作台或柜面的元件达到让远程设备根据一定的连锁条件运行或停止的操作方式，这种操作方式为当整个系统内的某个设备发生故障但不影响系统中主要设备的情况下的系统操作方式，为正常日常辅助操作方式。PLC自动操作方式是指系统根据输入的原料成份、设定的原料配比，依据电炉冶炼电极控制算法，按照已经规定好的程序（连锁条件）自动、固定的执行系统设备运行或停止的操作方式，在这种操作方式下，操作人员只要求进行系统设备的监测和控制参数的设定。这种操作方式为正常的系统操作方式。系统特点1、系统网络用于实现工程师站、操作员站与现场控制站之间数据、资源的互连、共享及打印等。系统网络为冗余配置，采用实时工业以太网与工程师站/操作员站连接，可构建星型、环型及总线型拓扑结构的高速冗余的安全网络，通讯速率10/100Mbps自适应，传输介质为带有RJ45连接器的超5类双绞线或光纤，基于可靠的工业以太网通讯协议，使信息传输更加开放、实时、可靠。现场控制站采用双CPU冗余系统，毫秒级无扰动切换，保证现场设备的不间断运行。2、 电极升降、压放自动控制系统电极升降自动控制系统主要根据采集到的弧流、弧压、炉压、档位给定等信号，按照恒电流、恒电阻的控制原理对电极进行控制，通过控制液压系统来实现电极升降的自动控制。在自动控制过程中，随时可以人为干预，通过按键增大或减少输入电流、阻抗或直接修改控制参数，对于电石炉可以根据已有的控制模型输入相应的参数值，也可以手动控制电极升降。系统可能出现电极软断、硬断等特殊情况时，系统具有相应的保护措施，如电极自动提升等并提供相应的报警；恢复正常后，可继续完成当前的冶炼过程。当电极升降自动调节出现故障、低压配电站出现意外断电等特殊情况时，也可人为地切换为手动控制，继续完成当前的冶炼过程，保证生产过程的连续。控制系统具有故障自诊断功能（如CPU故障、热电阻断线等）。电极压放自动控制系统完成电极自动压放的动作。PLC系统根据操作员在操作站中设定的时间来计时，预定的时间到达时系统发出执行压放动作指令，将指令输出到液压系统中的六个压放单元，控制其依次动作来完成电极压放的自动控制。预设压放时间在工况条件变化时允许修改，最短不低于8分钟,最长不超过2 小时，这样的时间段足以保证电极不过焙，或焙烧不好。液压系统的全部动作要求在1分钟内全部完成。在自动控制过程中，随时可以人为干预，通过按键增大或减少输入的时间间隔或直接修改控制参数，也可以手动操作控制电极压放。通过定时定量（每次压放20mm）的压放电极，使电极的消耗能得以及时的补充。3、 密闭电石炉炉压自动控制系统炉压自动控制系统的目的是为了在不同的冶炼阶段将炉内压力保持在一个相对稳定的微正压范围内，并最大限度地利用炉内热量来完成电石炉的冶炼。通过一个安装在炉盖上的微差压变送器检测炉内压力，用热电偶测量进入烟道的气体温度，用CO分析仪检测工作区的CO浓度，并根据炉况的不同，调节安装在烟道上的放空阀、去二级除尘管路的调节阀以及电极位置，以保证炉内压力始终保持+2 Pa到+10 Pa这样一个微正压范围内。4、 原料配送自动控制系统原料配送自动控制系统主要检测控制原料仓、加/卸料电振机、料斗秤、炉顶料仓等设备的运行状况，控制原料配比和加料量的准确度，保证加料过程的连续性。通过该系统，原料的准备及原料加入料仓的整个过程都可以得到监测和控制，并且允许操作人员控制原料配送线上每个过程。根据逆启顺停的延时自动配送料过程，使原料按照一定的配比及设定的重量准确无误的加入发出求料的下料仓中。在整个配送料过程中，系统将检测每条皮带的运行状态、卸料挡板的动作情况以及料仓的料位情况，并对设备运行过程中的故障情况作出判断，产生报警信息提示操作人员注意。5、 辅助控制系统：辅助控制系统完成对下列系统的检测控制：液压系统、水冷系统、加热器系统、高压系统等。液压控制系统主要控制液压站油泵电机的启动/停止，电极升降、电极压放的开闭。当液压油箱介质温度高时，循环冷却阀自动启动，通过冷却水系统冷却油箱，介质温度正常后过一段时间自动停止，自动冷却时间不小于30分钟（可改）。当油路滤油器滤网堵塞、油箱液位低时，系统自动发出灯光及声响报警信号。水冷系统通过安装在进水总管上的温度计、流量开关，安装在各个回水管路上的流量开关、温度开关，判断各个部件的运行状况。并在画面上弹出报警信息提示操作人员是哪个管路可能发生故障，以便检修。电极加热系统由加热风机、加热元件组成。正常运行时只打开一级加热系统，必要时可以将第二、三级加热系统启动，从而保证电极的焙烧质量。6、炉气净化系统工艺简述 密闭电石炉产生的500800 炉气，最高温度可达1000 ，在粗气直排阀关闭的状态下，从炉盖水冷烟管经净化系统水冷套管引入旋风沉降器，再经一、二级旋风冷却器冷却，烟气温度温度控制在220250 之间以防止焦油在低于200 时析出并堵塞管道，同时将烟气中粗颗粒粉尘大部分捕集下来，捕集后的含微尘烟气再通过高温粗气风机鼓入布袋器仓，过滤后的净气通过较大功率的净气风机增压后分配给各用气单位。净气风机具有反吹功能，清除布袋过滤器的灰尘。7、 操作系统人机界面系统操作系统人机界面系统实现对整个电炉系统的运行状况进行监视与控制；实时显示工艺参数及设备运行状态画面，实现历史数据的查询、报警记录查询，完成原料配比等数据的设定功能；可对检测数据进行储存、拷贝以及故障追忆和诊断功能；应实现生产报表和各种故障报警的打印功能。云南天原集团天力煤化有限公司3#电石炉控制系统主画面云南天原集团天力煤化有限公司3#电石炉控制系统配料系统画面云南天原集团天力煤化有限公司3#电石炉控制系统液压系统画面云南天原集