陳新?。ń鹋Ｌ扈F煤焦化有限公司，河北涉縣 056404）

PLC在焦?fàn)t除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用

陳新俊（金牛天鐵煤焦化有限公司，河北涉縣 056404）

介紹了焦?fàn)t除塵系統(tǒng)使用了PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)投入運(yùn)行后，實(shí)現(xiàn)了焦?fàn)t除塵設(shè)備的自動(dòng)啟停，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。使用除塵系統(tǒng)后，粉塵排放濃度小于50 mg/m3,滿足了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

焦?fàn)t 除塵 系統(tǒng) 自動(dòng) 控制 軟件 硬件 設(shè)計(jì)

1 引言

金牛天鐵煤焦化有限公司現(xiàn)有7 m 60孔焦?fàn)t兩座，年產(chǎn)焦炭150萬(wàn)t，其環(huán)保除塵是生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。焦?fàn)t裝煤時(shí)產(chǎn)生大量煙塵，造成了環(huán)境污染，特別是出焦時(shí)焦炭從炭化室推出后，在空氣中燃燒，產(chǎn)生大量的煙氣及焦塵，嚴(yán)重污染環(huán)境。為降低煙塵的排放量，改善空氣環(huán)境，2008年設(shè)計(jì)了焦?fàn)t裝煤、出焦地面除塵設(shè)備，PLC自動(dòng)監(jiān)控為地面除塵系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了良好的條件。2009年7月焦?fàn)t裝煤、出焦除塵系統(tǒng)投運(yùn)，投運(yùn)后裝煤、出焦煙塵捕集率達(dá)95%以上，裝煤、出焦煙氣凈化率達(dá)99.5%以上，除塵器排出口含塵濃度小于50 mg/m3，月收集粉塵量約3 000 t，經(jīng)除塵系統(tǒng)凈化后排出的氣體粉塵濃度符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 地面除塵站的組成

2.1 風(fēng)機(jī)系統(tǒng)

風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括高壓變頻、變頻電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)入口閥、水冷系統(tǒng)以及保護(hù)風(fēng)機(jī)的監(jiān)測(cè)儀表。當(dāng)開始裝煤、出焦時(shí)，高壓變頻運(yùn)行至高位，風(fēng)機(jī)進(jìn)入高速運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)進(jìn)入強(qiáng)除塵狀態(tài)；當(dāng)停止裝煤、出焦時(shí)，高壓變頻運(yùn)行至低位，風(fēng)機(jī)進(jìn)入低速運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2 清灰系統(tǒng)

清灰系統(tǒng)由離線閥、脈沖控制閥、倉(cāng)壁振動(dòng)器、雙層排塵閥組成。為了確保排灰系統(tǒng)的密封性，采用了雙層氣控排灰閥。

2.3 輸灰系統(tǒng)

輸灰系統(tǒng)由刮板機(jī)、斗式提升機(jī)和貯灰倉(cāng)組成。在除塵器中被捕捉的粉塵經(jīng)雙層排塵閥進(jìn)入刮板輸送機(jī)，由斗式提升機(jī)放入貯灰倉(cāng)，經(jīng)加濕后由汽車?yán)摺３龎m系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，輸灰系統(tǒng)一直運(yùn)轉(zhuǎn)，避免由于頻繁啟動(dòng)而損壞設(shè)備。

3 地面除塵系統(tǒng)工藝流程

3.1 出焦除塵

3.1.1 移動(dòng)裝置即固定在攔焦車上的大型吸塵罩，是由特殊材料制成的一個(gè)封閉的攔焦罩，上部留有煙氣排出口，可隨攔焦車一起移動(dòng)。攔焦車對(duì)位后，將攔焦車上的吸塵罩與焦側(cè)爐頂?shù)臒煔廪D(zhuǎn)換閥接通，風(fēng)機(jī)開始由低速向中速運(yùn)行。當(dāng)推焦車對(duì)位后同時(shí)向除塵地面站發(fā)出指令，經(jīng)PLC開關(guān)量輸入模板，采集到該信號(hào)，發(fā)出出焦除塵連鎖信號(hào)，關(guān)閉非常閥，風(fēng)機(jī)由中速提到高速運(yùn)行。

3.1.2 集塵煙氣轉(zhuǎn)換閥設(shè)在焦臺(tái)上方。風(fēng)機(jī)由中速提到高速后開始推焦，出焦時(shí)產(chǎn)生的大量煙塵在風(fēng)機(jī)的作用下吸入設(shè)置在攔焦機(jī)上的大型吸氣罩內(nèi)，通過(guò)焦臺(tái)上方的煙氣轉(zhuǎn)換閥等轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)入集塵管道。

3.1.3 設(shè)置于地面將煙氣進(jìn)行熄火、凈化的最終設(shè)備與裝煤除塵系統(tǒng)共用。煙塵進(jìn)入集塵管道后，送入高溫?zé)焿m冷卻器進(jìn)行冷卻分離，即將大量的高溫?zé)焿m進(jìn)行沉淀分離，分離后的煙氣再經(jīng)袋式除塵器進(jìn)行凈化，凈化后的地尾氣排入大氣。出焦結(jié)束后，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)入低速運(yùn)行。除塵器收集的粉塵一部分對(duì)裝煤除塵器進(jìn)行預(yù)噴涂，其余由鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)運(yùn)至單向溢流回噴吸附裝置，吸附裝置中的一部分粉塵先經(jīng)加濕處理后用汽車外運(yùn)。

3.2 裝煤除塵

3.2.1 裝煤除塵的固定設(shè)備與出焦基本一致，最大區(qū)別是裝煤除塵有預(yù)噴涂裝置。預(yù)噴涂裝置的作用是避免裝煤煙氣中焦油等粘性物質(zhì)粘結(jié)除塵器布袋。工作原理是在裝煤前，預(yù)噴涂裝置先投入運(yùn)行，用一部分出焦除塵系統(tǒng)取得的粉塵作為預(yù)噴涂涂料涂在除塵器濾袋表面，用來(lái)吸附裝煤煙氣中的焦油等粘性物質(zhì)，避免這些粘性物質(zhì)粘結(jié)堵塞濾袋。

3.2.2 裝煤除塵車上移動(dòng)裝置包括吸氣罩和內(nèi)套筒。在裝煤時(shí)吸氣罩套接到裝煤孔上，內(nèi)套筒伸出套接在打開的煙氣轉(zhuǎn)換閥上，裝煤車與除塵地面站管道完成對(duì)接，此時(shí)車上PLC發(fā)出裝煤指令，接到指令后地面除塵站控制風(fēng)機(jī)由低速提到高速運(yùn)行，裝煤時(shí)的煙塵被吸入除塵地面站，煙氣經(jīng)凈化排入大氣，粉塵滯留在儲(chǔ)灰倉(cāng)經(jīng)加濕處理后統(tǒng)一外運(yùn)。裝煤結(jié)束后風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)入低速運(yùn)行。

4 硬件軟件設(shè)計(jì)

4.1 硬件設(shè)計(jì)

為了保證整個(gè)控制系統(tǒng)在安全可靠的情況下長(zhǎng)期運(yùn)行，系統(tǒng)配置了1個(gè)工程師站及1個(gè)操作員站。整個(gè)PLC系統(tǒng)由1個(gè)S7300主站和8個(gè)ET200分站組成，主站與上位機(jī)之間通過(guò)以太網(wǎng)通訊，分站與分站之間通過(guò)DP線通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳及控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的啟停。

4.2 軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用STEP5.4為后臺(tái)軟件，SIEMEN Wincc6.2為上位的控制核心。同時(shí)該系統(tǒng)維護(hù)方便，便于系統(tǒng)的擴(kuò)展，通過(guò)CP通訊模板實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院头€(wěn)定性。

4.2.1 上位軟件的設(shè)計(jì)

Wincc是一個(gè)工業(yè)控制組態(tài)軟件，同時(shí)也是第一個(gè)使用最新的32位技術(shù)的過(guò)程監(jiān)視系統(tǒng)，具有良好的開放性和靈活性。主要功能是利用各種協(xié)議（主要是西門子的）與現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備，如PLC、數(shù)字調(diào)節(jié)器等交換數(shù)據(jù)，將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的重要數(shù)據(jù)，如液位、溫度、濃度、壓力等，通過(guò)畫面方式顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上，供操作人員檢查和操作。在監(jiān)控軟件編制過(guò)程中，采用了以下步驟：變量組態(tài)、畫面組態(tài)、報(bào)警組態(tài)、趨勢(shì)組態(tài)、用戶組態(tài)、網(wǎng)頁(yè)發(fā)布等等。金牛天鐵焦?fàn)t除塵系統(tǒng)上位機(jī)畫面主要設(shè)計(jì)了焦?fàn)t除塵、儀表參數(shù)、歷史曲線、報(bào)警記錄、用戶登錄等5個(gè)畫面，點(diǎn)擊畫面上部的按鈕，可以在不同的畫面之間進(jìn)行切換。整個(gè)畫面與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際安裝位置相同，操作非常方便。焦?fàn)t除塵主畫面可以清晰地顯示整個(gè)除塵系統(tǒng)的全貌、操作系統(tǒng)的啟停，并且監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)所有設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，操作人員根據(jù)畫面的狀態(tài)顯示，判斷現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，還可實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)溫度、轉(zhuǎn)速、壓力、流量、物位等模擬信號(hào)，此畫面還包括多個(gè)子畫面，在主畫面上用鼠標(biāo)點(diǎn)擊某一設(shè)備，就會(huì)彈出相應(yīng)的子畫面。

本系統(tǒng)的上位畫面非常直觀地把現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及數(shù)據(jù)顯示出來(lái)，相應(yīng)地降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了故障排查的時(shí)間，見圖1。

圖1 焦?fàn)t除塵主畫面

4.2.2 PLC底層設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)控制要求,設(shè)計(jì)了系統(tǒng)程序流程圖，見圖2。

4.2.3 程序主要控制功能

（1）風(fēng)機(jī)系統(tǒng)

除塵系統(tǒng)的主風(fēng)機(jī)應(yīng)用變頻器進(jìn)行調(diào)速，將風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與攔焦車、推焦車聯(lián)鎖，推焦時(shí)風(fēng)機(jī)相應(yīng)高速運(yùn)行，其余時(shí)間低速運(yùn)行，可降低能耗。風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承溫度大于95℃、軸承溫度大于85℃時(shí)，主電機(jī)定子溫度大于145℃、除塵器前管道煙氣溫度大于130℃、風(fēng)機(jī)軸承振動(dòng)振幅超過(guò)7.1 mm報(bào)警連鎖跳閘信號(hào)得電，實(shí)現(xiàn)連鎖停機(jī)。除塵系統(tǒng)采用PLC自動(dòng)控制技術(shù)，由焦?fàn)t集控室集中監(jiān)控，同時(shí)還設(shè)置了手動(dòng)按鈕，可進(jìn)行人工控制，以便于檢修。

圖2 程序流程圖

（2）逆洗系統(tǒng)控制

裝煤、出焦除塵逆洗控制系統(tǒng)主要包括對(duì)裝煤、出焦除塵工藝中的離線閥和脈沖閥的邏輯時(shí)序控制（時(shí)間根據(jù)集體情況而定，一般情況下逆洗系統(tǒng)循環(huán)時(shí)間為20 min，時(shí)間到系統(tǒng)自動(dòng)噴吹），對(duì)布袋中的積灰進(jìn)行噴吹，當(dāng)除塵器前后壓差大于2 kPa時(shí)，逆洗系統(tǒng)也自動(dòng)噴吹，將過(guò)濾掉的灰塵抖落在灰倉(cāng)中。裝煤、出焦除塵離線閥，離線閥為氣動(dòng)閥門，當(dāng)每個(gè)倉(cāng)的脈沖閥噴吹時(shí)本倉(cāng)離線閥自動(dòng)關(guān)閉，噴吹完后離線閥自動(dòng)打開。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)在焦?fàn)t除塵系統(tǒng)中應(yīng)用PLC，除塵效果達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，排放粉塵濃度小于50 mg/m3。本系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠、造價(jià)合理、維護(hù)費(fèi)用低、效果達(dá)標(biāo)的特點(diǎn)，因收集的焦粉可再次利用，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

Application of PLC in Coke Oven Dedusting System

Chen Xinjun

The paper describes the automatic control system for coke oven dedusting system,which used PLC in it,achieved automatic start and stoppage,and improved the reliability and stability of data transmission after being put into operation.Dust discharge density was less than 50 mg/m3,thus,the goal of meeting state standard demand was reached.

coke oven,dedusting,system,automation,control, software,hardware,design

（收稿 2011－10－21責(zé)編崔建華）

陳新俊，工程師，2008年1月畢業(yè)于天津理工大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)在金牛天鐵煤焦化有限公司從事熱工儀表維護(hù)工作。