石學(xué)勇（遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧錦州，121000）

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除塵減排自動(dòng)控制系統(tǒng)在石化煅燒裝置中應(yīng)用探討

石學(xué)勇
（遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧錦州，121000）

摘 要：本文通過理清煅燒車間回轉(zhuǎn)窯裝置脈沖袋式除塵器控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，旨在解決原控制系統(tǒng)線路復(fù)雜、線路老化、可靠及穩(wěn)定性差，以及故障診斷與排除困難等難題。實(shí)踐中，將PLC計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用到除塵控制系統(tǒng)中，不僅提高了除塵系統(tǒng)的工作效率和裝置環(huán)保效率；同時(shí)還對(duì)PLC硬件、軟件系統(tǒng)進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析，包括PLC機(jī)選擇、I/O端口信號(hào)及地址分配、主控制邏輯系統(tǒng)等方面的研究。

關(guān)鍵詞：石化煅燒；PLC 除塵自動(dòng)控制系統(tǒng)；脈沖袋式除塵器；除塵設(shè)備

引言

除塵是從含塵氣體中去除顆粒物，以減少向大氣排放、降低污染的技術(shù)措施。含塵氣體產(chǎn)生于固體物質(zhì)的粉碎、篩分、輸送、爆破等機(jī)械過程，或產(chǎn)生于燃燒、高溫熔融和化學(xué)反應(yīng)等過程。前者含有粒度大、化學(xué)成分與原固體物質(zhì)相同的粉塵；后者含有粒度小，或有化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)成分有別于原物質(zhì)的煙塵，往往對(duì)環(huán)境污染更大。為了防止粉塵對(duì)大氣造成污染，世界各國制定了愈來愈嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)，在大力發(fā)展凈化氣體的除塵設(shè)備同時(shí)，同時(shí)還加強(qiáng)監(jiān)督、檢測等措施的實(shí)施。

煅燒指的是在空氣或惰性氣流中進(jìn)行熱處理的過程，其主要發(fā)生的物理反應(yīng)有熱分解、氧化物發(fā)生、再結(jié)晶等，煅燒是天然化合物或人造化合物的熱離解或晶形轉(zhuǎn)變過程。石化煅燒作業(yè)是直接處理油焦等礦物原料，以適用于后續(xù)工藝要求；也可能是在化學(xué)選礦后期進(jìn)行處理而制取化學(xué)精礦，滿足用戶對(duì)產(chǎn)品的要求。石化煅燒過程中，將產(chǎn)生大量有害物質(zhì)，漂浮在空氣中，危害工作環(huán)境，除塵器是企業(yè)必須安裝的設(shè)備［1，2］。近年來，袋式除塵設(shè)備得到了大量應(yīng)用，本文就其技術(shù)改造工程進(jìn)行了分析研究，期待對(duì)其他企業(yè)有所幫助。

1 除塵設(shè)備工作原理

除塵設(shè)備按其工作原理及其作用，主要分以下五類［3］：一是機(jī)械力除塵設(shè)備，包括重力除塵設(shè)備、慣性除塵設(shè)備、離心除塵設(shè)備等；二是洗滌式除塵設(shè)備，包括水浴式設(shè)備、泡沫式除塵設(shè)備、文丘里管除塵設(shè)備、水膜式除塵設(shè)備等；三是過濾式除塵設(shè)備，主要包括布袋除塵設(shè)備、顆粒層除塵設(shè)備等；四是靜電除塵設(shè)備；五是磁力除塵設(shè)備。

在煅燒裝置工作的環(huán)境中，主要使用脈沖袋式除塵器，如圖1所示。

圖1 脈沖袋式除塵器

1.1 脈沖袋式除塵器工作原理

脈沖袋式除塵器廣泛用于治金、建材、機(jī)械、化工、礦山等各種工礦企業(yè)，其對(duì)非纖維性工業(yè)粉塵的除塵凈化效果好，其結(jié)構(gòu)主要由過濾室、濾袋、凈氣室、灰斗、卸灰閥、脈沖噴吹裝置、電控箱等組成。

脈沖袋式除塵器的工作原理：一是吸塵除塵。當(dāng)車間中含塵氣體由敞式灰斗進(jìn)入過濾室后，較粗顆粒直接落入灰倉中，灰塵氣體過濾后，將粉塵阻留在濾袋表面，凈氣經(jīng)袋口到凈氣室，再凈化后由風(fēng)機(jī)排入大氣。二是脈沖操作。當(dāng)濾袋粉塵增加，測量設(shè)備阻力上升，或時(shí)間繼電器發(fā)出控制信號(hào)，程序控制儀器開始工作，逐個(gè)開啟脈沖閥，將壓縮空氣通過噴口對(duì)濾袋進(jìn)行噴吹清灰，使濾袋突然膨脹，在巨大氣流作用下，附于濾袋表面的粉塵迅速脫離濾袋落入灰倉內(nèi)，后粉塵由卸料器排出。完成一次濾袋噴吹清灰工作，脈沖除塵器又恢復(fù)正常工作。

1.2 煅燒裝置環(huán)境中使用的脈沖袋式除塵器

錦州石化公司煅燒車間自開車以來，始終使用的是脈沖袋式除塵器，其控制系統(tǒng)是由錦州中科環(huán)保公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)，由于該控制系統(tǒng)投用時(shí)間較長，受現(xiàn)場環(huán)境惡劣等因素影響，多次出現(xiàn)電磁閥不動(dòng)作、繼電器燒壞、線路老化、PLC程序等故障，使其不能進(jìn)行清塵、噴吹等操作，造成生產(chǎn)現(xiàn)場粉塵漫天飛揚(yáng)。該公司專業(yè)人員沒有解決除塵系統(tǒng)的故障問題，最后此項(xiàng)技術(shù)攻關(guān)任務(wù)落到儀表檢修隊(duì)。

針對(duì)故障，技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)分別采用了對(duì)比法、排除法和模擬法對(duì)原控制系統(tǒng)進(jìn)行了可行性研究分析，為便于今后除塵工作平穩(wěn)運(yùn)行和日常維護(hù)保養(yǎng)，決定在不改變?cè)锌刂七壿嫷幕A(chǔ)上，增加9個(gè)自濾單元進(jìn)行吹氣的控制，并將噴吹的時(shí)間由原來的每分鐘噴吹，改為30秒一次的噴吹控制。通過增加動(dòng)作頻率，達(dá)到裝置環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)將繼電器搭接方式更改為西門子S7-300PLC控制系統(tǒng)［4］，使自動(dòng)化、智能化控制水平充分應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中，保障工作環(huán)境空氣的潔凈，有利于生產(chǎn)安全運(yùn)行。

2 脈沖除塵控制系統(tǒng)改造技術(shù)

除塵控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、智能控制除塵操作的重點(diǎn)，運(yùn)用PLC程序?qū)崿F(xiàn)每個(gè)步驟的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化［5］。如果有特殊情況，又可以人工手動(dòng)操作。下面介紹控制系統(tǒng)技術(shù)改進(jìn)過程。

2.1 PLC選型

除塵控制系統(tǒng)需要9個(gè)輸入口，50個(gè)輸出口。所以PLC的實(shí)際輸入點(diǎn)數(shù)應(yīng)等于或大于9個(gè)輸入點(diǎn)數(shù)，PLC的實(shí)際輸出點(diǎn)數(shù)應(yīng)等于或大于所需的50個(gè)輸出點(diǎn)數(shù)，為了留有余量，所以選擇了輸入點(diǎn)為16的西門子S7-300PLC作為主控制器，該型號(hào)的PLC的輸入點(diǎn)有16個(gè)，輸出點(diǎn)有64個(gè)，完全滿足要求。同時(shí)，輸入輸出點(diǎn)數(shù)留有比較多的余量，為今后的改進(jìn)做好準(zhǔn)備。

2.2 控制功能

在控制功能設(shè)計(jì)中，由于主控制器功能強(qiáng)大，所以控制功能實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一。具體有：一是整合控制功能，在原控制系統(tǒng)功能基礎(chǔ)上去除絞籠、卸料電機(jī)的控制。二是9個(gè)過濾單元依次進(jìn)行除塵運(yùn)行。不噴吹時(shí)，提升閥始終處于打開狀態(tài)；要噴吹時(shí)，提升閥先關(guān)閉，再進(jìn)行噴吹；噴吹完畢后，提升閥打開。三是設(shè)置9個(gè)過濾單元運(yùn)行狀態(tài)指示，相應(yīng)過濾單元指示燈為綠色，表示該單元正在進(jìn)行氣震除灰時(shí)序。四是設(shè)置9個(gè)過濾單元旁路功能，相應(yīng)過濾單元指示燈為黃色，表示該單元已旁路掉氣震除灰時(shí)序，即過濾單元除灰時(shí)自動(dòng)跳過被旁路的單元。

同時(shí)設(shè)計(jì)了手動(dòng)控制功能，即手動(dòng)對(duì)選中的過濾單元運(yùn)行氣震除灰時(shí)序。以防意外，還設(shè)置了緊急停車功能。

為提醒現(xiàn)場工作人員，設(shè)置蜂鳴器預(yù)告，在過濾單元進(jìn)行氣震除灰前1分鐘響鈴15秒，同時(shí)除灰運(yùn)行燈閃爍。

2.3 三種控制方式

設(shè)計(jì)了自動(dòng)、手動(dòng)、設(shè)置三種方式，有一個(gè)三位式開關(guān)（含自動(dòng)/手動(dòng)/設(shè)置三檔）可實(shí)現(xiàn)操作，全部滿足生產(chǎn)現(xiàn)場需要。

2.3.1 自動(dòng)控制方式

設(shè)定到自動(dòng)控制方式中，按除塵運(yùn)行按鈕，除塵運(yùn)行指示燈亮后，9個(gè)除塵過濾單元依次反吹后，就可進(jìn)入過濾時(shí)序。在反吹時(shí)序中，相應(yīng)的除塵單元的反吹指示燈閃爍。當(dāng)設(shè)定的過濾時(shí)間到，就完成一個(gè)周期的工作。

2.3.2 手動(dòng)控制方式

將三位式開關(guān)（自動(dòng)/手動(dòng)/設(shè)置）設(shè)定到手動(dòng)位置后，除塵手動(dòng)指示燈亮。

當(dāng)1#過濾單元反吹指示燈常亮，表示1#過濾單元被選中。當(dāng)按選組按鈕可以跳到2#過濾單元，同時(shí)2#過濾單元反吹指示燈常亮，1#過濾單元反吹指示燈熄滅。

按手動(dòng)實(shí)驗(yàn)按鈕，可以對(duì)選中的過濾單元進(jìn)行反吹操作；此時(shí)相應(yīng)過濾單元的反吹指示燈閃爍。

2.3.3 設(shè)置控制方式

三位式開關(guān)（自動(dòng)/手動(dòng)/設(shè)置）設(shè)定到“設(shè)置”位置上。除塵設(shè)置指示燈亮；1#過濾單元反吹指示燈常亮（表示1#過濾單元被選中）。

按鈕旁路按鈕，則相應(yīng)過濾單元的旁路指示燈常亮（黃色），同時(shí)該單元運(yùn)行指示燈（綠色）閃爍，關(guān)閉提升閥，表示該過濾單元被旁路，不參與氣震除塵及過濾。

當(dāng)再次按旁路按鈕時(shí)，則相應(yīng)過濾單元的旁路指示燈熄滅，同時(shí)該單元運(yùn)行指示燈（綠色）閃爍，打開提升閥。

3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

P L C每個(gè)卡件的布局，C 1 S 4是輸入信號(hào)端，C1S5/C1S6/C1S7都是輸出信號(hào)端，如圖2所示。

圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.2 控制系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)

輸入信號(hào)共9路，如表1所示。

表1 輸入信號(hào)

輸出信號(hào)共50路，如表2所示。

表2 輸出信號(hào)

4 結(jié)束語

本文論述了煅燒車間除塵控制系統(tǒng)的PLC改造，實(shí)現(xiàn)了除塵控制自動(dòng)化，方便了工人在生產(chǎn)中對(duì)除塵的控制功能，從而提高了除塵的工作效率、工作穩(wěn)定性和可靠性，而且經(jīng)過一段時(shí)間的使用，大大降低了故障發(fā)生率，改善了除塵效果。另外，通過這次改造工程使我對(duì)PLC和除塵工藝方面的知識(shí)又有了更加深刻的理解和掌握，為今后的工作奠定了很好的基礎(chǔ)。同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了不足之處，例如，忽視了現(xiàn)場的灰塵較多，環(huán)境比較惡劣，控制柜的防塵工作還需要加強(qiáng)，防止灰塵引起的強(qiáng)電壓串到弱電壓的部件上。

參考文獻(xiàn)

［1］王樹青，樂嘉謙：自動(dòng)化與儀表工程師手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社，2010-1-1.

機(jī)械工業(yè)出版社：常用電子儀器儀表的使用及電子技能訓(xùn)練.

［2］潘永湘，楊延西，趙躍：過程控制與自動(dòng)化儀表（第2版），機(jī)械工業(yè)

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［4］崔永剛，劉晨：煅燒煙氣除塵控制系統(tǒng)操作說明及儀表維護(hù)說明，2009-9-1.

［5］龔運(yùn)新等.工業(yè)組態(tài)軟件實(shí)用技術(shù)［M］.清華大學(xué)出版社，2005，8.

The Dust Removal Auto-control System in Petrochemical Calcination of Shallow Application

Xueyong Shi
（Liaoning Petrochemical Vocational and Technical College， Jinzhou， Liaoning， 121000， China）

Abstract：Summarizing the calcination workshop rotary kiln plant control system of pulse bag filter，it aims at resolving the original control system circuit complexity，circuit aging，poor stability and reliability of fault diagnosis.Studying ruled out difficult problems.In practice， the PLC computer control technology applied to dust removal control system， not only improved the work efficiency of dust removal system and device efficiency of environmental protection； but also compared the detailed analysis of PLC hardware and software system， machine selection， including PLC I/O address assignment and the signals of port，researching main control logic system.

Key words：Petrochemical Calcinations； PLC Dust Removal Control System； Pulse Bag Filter Dust；Removal Equipment

中圖分類號(hào)：TF547.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-8412 （2016） 02-309-04

DOI：工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL： http//www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.02.049

作者簡介：

石學(xué)勇（1974-），男，畢業(yè)于東北大學(xué)，現(xiàn)任遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化系講師。研究方向：生產(chǎn)過程自動(dòng)化。

E-mail： 642651289@qq.com