潘逸欣，任鐵良

（中鋼集團(tuán)鞍山熱能研究院有限公司，遼寧 鞍山 114044）

隨著我國(guó)針狀焦生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展與成熟，使我國(guó)針狀焦行業(yè)發(fā)展到新的階段。生產(chǎn)的不斷進(jìn)步，為行業(yè)相關(guān)的自動(dòng)化提出了更高的要求。在以前的生產(chǎn)過程中，雖然也配置了例如DCS、SIS等自動(dòng)化設(shè)備，但由于行業(yè)發(fā)展時(shí)間短，對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)的積累有限，很多地方還是人工手動(dòng)操作為主[1]。在先前投入生產(chǎn)的企業(yè)中，很多并未實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯自動(dòng)點(diǎn)火?；剞D(zhuǎn)窯現(xiàn)場(chǎng)人工手動(dòng)點(diǎn)火不但點(diǎn)火成功率低，而且點(diǎn)火操作人員暴露于防爆區(qū)，一旦點(diǎn)火操作失誤，容易造成爆燃事故和人身傷害。過多的人工干預(yù)，使得生產(chǎn)不確定性增加，不利于安全生產(chǎn)，也不利于提高生產(chǎn)效率和降低工作強(qiáng)度。本文充分吸收和總結(jié)以前針狀焦回轉(zhuǎn)窯設(shè)計(jì)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在鞍鋼4萬t/a煤系針狀焦生產(chǎn)工藝的回轉(zhuǎn)窯工段中，利用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的SIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)針狀焦回轉(zhuǎn)窯的自動(dòng)點(diǎn)火，為提高針狀焦生產(chǎn)自動(dòng)化做出有意義的探索。

1 回轉(zhuǎn)窯點(diǎn)火系統(tǒng)構(gòu)成

針狀焦煅燒回轉(zhuǎn)窯自動(dòng)點(diǎn)火控制系統(tǒng)包括長(zhǎng)明燈自動(dòng)點(diǎn)火、主火焰自動(dòng)點(diǎn)火、長(zhǎng)明燈自動(dòng)關(guān)閉、主火焰自動(dòng)關(guān)閉、長(zhǎng)明燈閥門系統(tǒng)自動(dòng)檢漏及主火焰閥門系統(tǒng)自動(dòng)檢漏。

自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)控制程序置于針狀焦煅燒回轉(zhuǎn)窯SIS系統(tǒng)控制器中。

針狀焦SIS系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1 針狀焦煅燒回轉(zhuǎn)窯自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)組成示意圖

2 點(diǎn)火系統(tǒng)軟硬件配置

針狀焦SIS選用國(guó)內(nèi)普遍采用的TCS-900控制器。TCS-900系統(tǒng)是浙江中控自主開發(fā)的SIS平臺(tái)，結(jié)合了功能安全和信息安全兩大理念，是一款具備高可用性、高安全性的先進(jìn)大型安全儀表系統(tǒng)。產(chǎn)品符合IEC 61508和IEC 61511的SIL3要求[2]。

TCS-900內(nèi)置過程診斷和系統(tǒng)診斷，具有較高的診斷覆蓋率，當(dāng)信號(hào)回路或者系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)任何軟硬件故障時(shí)，TCS-900控制站會(huì)在模塊面板的指示燈中進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)系統(tǒng)報(bào)警信息會(huì)發(fā)送到中控監(jiān)控軟件（VxSCADA）診斷控件。模塊故障期間，無論單模塊還是冗余配置，系統(tǒng)的安全模塊都支持在線不停車維護(hù)。組態(tài)軟件支持FBD、LD編制用戶程序，支持FBD、LD、ST編制自定義功能塊，支持ST編制自定義函數(shù)，系統(tǒng)還支持在線修改和下載組態(tài)。

安裝中控下位機(jī)平臺(tái)軟件SafeContrix，運(yùn)行Safe-Contrix軟件，對(duì)控制器和IO卡件進(jìn)行硬件組態(tài)。

控制站由一個(gè)主機(jī)架和一個(gè)擴(kuò)展機(jī)架組成。機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架的最左側(cè)配置3個(gè)擴(kuò)展通訊模塊SCM9010，連接擴(kuò)展通訊模塊后，可實(shí)現(xiàn)主機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架的數(shù)據(jù)通訊。

安裝中控上位機(jī)平臺(tái)軟件VxSCADA，工程師站安裝設(shè)置為組態(tài)服務(wù)器，操作員站安裝設(shè)置為非組態(tài)服務(wù)器，在工程師站運(yùn)行VxSCADA的VxSysBuilder軟件。

3 自動(dòng)點(diǎn)火控制

回轉(zhuǎn)窯自動(dòng)點(diǎn)火操作流程為先點(diǎn)燃長(zhǎng)明火燃?xì)?，再用長(zhǎng)明火點(diǎn)燃主火焰。

回轉(zhuǎn)窯火焰自動(dòng)關(guān)閉操作流程為先關(guān)閉主火焰，再關(guān)閉長(zhǎng)明火。

回轉(zhuǎn)窯燃?xì)忾y門自動(dòng)檢漏操作流程為長(zhǎng)明火和主火焰分別獨(dú)立檢漏。

針狀焦煅燒回轉(zhuǎn)窯自動(dòng)點(diǎn)火操作狀態(tài)程序如圖2所示。

圖2 針狀焦煅燒回轉(zhuǎn)窯自動(dòng)點(diǎn)火操作狀態(tài)程序框圖

針狀焦煅燒回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)明燈和主火焰自動(dòng)點(diǎn)火程序如圖3所示。

圖3 針狀焦煅燒回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)明燈和主火焰自動(dòng)點(diǎn)火程序框圖

針狀焦煅燒回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)明燈和主火焰自動(dòng)關(guān)閉程序如圖4所示。

圖4 針狀焦煅燒回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)明燈和主火焰自動(dòng)關(guān)閉程序框圖

針狀焦煅燒回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)明燈和主火焰燃?xì)忾y門自動(dòng)檢漏程序如圖5所示。

圖5 針狀焦煅燒回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)明燈和主火焰燃?xì)忾y門自動(dòng)檢漏程序框圖

4 針狀焦煅燒回轉(zhuǎn)窯自動(dòng)點(diǎn)火應(yīng)用實(shí)例

回轉(zhuǎn)窯自動(dòng)點(diǎn)火控制已經(jīng)應(yīng)用在鞍鋼4萬t/a針狀焦工程中，其自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)畫面如圖6所示。

圖6 煅燒單元主火嘴自動(dòng)檢漏、點(diǎn)火、關(guān)閉進(jìn)程界面圖

自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)畫面中可以直觀顯示出自動(dòng)檢漏、點(diǎn)火、關(guān)閉的實(shí)時(shí)進(jìn)程，包括各閥門的開關(guān)狀態(tài)、點(diǎn)火變壓器狀態(tài)、離子火檢和主火檢狀態(tài)、故障狀態(tài)等。

主要操作包括：煅燒長(zhǎng)明燈點(diǎn)火、主火嘴點(diǎn)火、長(zhǎng)明燈檢漏、主火嘴檢漏、長(zhǎng)明燈關(guān)閉、主火嘴關(guān)閉、報(bào)警確認(rèn)、現(xiàn)場(chǎng)允許指示、實(shí)時(shí)報(bào)警預(yù)覽及安全聯(lián)鎖。

針狀焦煅燒自動(dòng)點(diǎn)火裝置由位于回轉(zhuǎn)窯頭的主火嘴、煤氣主管道、長(zhǎng)明燈煤氣管道、助燃空氣管道、兩個(gè)主燃?xì)馇袛嚅y、一個(gè)主燃?xì)夥派㈤y、兩個(gè)長(zhǎng)明燈燃?xì)馇袛嚅y、一個(gè)長(zhǎng)明燈燃?xì)夥派㈤y、長(zhǎng)明燈點(diǎn)火變壓器、長(zhǎng)明燈離子火焰檢測(cè)器、兩個(gè)火焰檢測(cè)器及現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)點(diǎn)火操作箱組成。

回轉(zhuǎn)窯點(diǎn)火順序?yàn)橄赛c(diǎn)燃長(zhǎng)明燈，后點(diǎn)燃主燃?xì)狻?/p>

回轉(zhuǎn)窯關(guān)閉順序?yàn)橄汝P(guān)閉主燃?xì)猓箨P(guān)閉長(zhǎng)明燈。

4.1 長(zhǎng)明燈自動(dòng)點(diǎn)火

長(zhǎng)明燈自動(dòng)點(diǎn)火操作按以下步驟操作。

回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)明燈自動(dòng)點(diǎn)火前確認(rèn)長(zhǎng)明燈燃?xì)夥派㈤y（XV-30804）在打開狀態(tài)，兩個(gè)長(zhǎng)明燈燃?xì)馇袛嚅y（XV-30805和XV-30806）在關(guān)閉狀態(tài)，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)長(zhǎng)明燈煤氣壓力表壓力是否大于3.5 kPa，如果不大于3.5 kPa不能進(jìn)行長(zhǎng)明燈點(diǎn)火操作。

確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)火操作箱上的“允許長(zhǎng)明燈點(diǎn)火指示燈”亮，按下點(diǎn)火操作箱上的“長(zhǎng)明燈點(diǎn)火按鈕”，確認(rèn)長(zhǎng)明燈點(diǎn)火計(jì)算機(jī)畫面“長(zhǎng)明燈點(diǎn)火成功指示燈”亮，同時(shí)確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)操作箱上“長(zhǎng)明燈點(diǎn)火成功指示燈”亮。至此長(zhǎng)明燈點(diǎn)火完成。

4.2 主火嘴自動(dòng)點(diǎn)火

主火嘴自動(dòng)點(diǎn)火操作按以下步驟順序操作。

回轉(zhuǎn)窯主火嘴自動(dòng)點(diǎn)火前確認(rèn)長(zhǎng)明燈燃?xì)夥派㈤y（XV-30801）在打開狀態(tài)，兩個(gè)主火嘴燃?xì)馇袛嚅y（XV-30802和XV-30803）在關(guān)閉狀態(tài)，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)主火嘴煤氣壓力表壓力是否大于3.5 kPa，如果不大于3.5 kPa不能進(jìn)行主火嘴點(diǎn)火操作。

確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)火操作箱上的“允許主火嘴點(diǎn)火指示燈”亮，中控室DCS操作人員把DCS控制回轉(zhuǎn)窯煤氣量的自動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度調(diào)整到20%，按下點(diǎn)火操作箱上的“主火嘴點(diǎn)火按鈕”。確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)操作箱上“主火嘴點(diǎn)火成功指示燈”亮。至此主火嘴點(diǎn)火完成。

4.3 主火嘴自動(dòng)關(guān)閉

確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)火操作箱上的“允許主火嘴關(guān)閉指示燈”亮，按下點(diǎn)火操作箱上的“主火嘴關(guān)閉按鈕”。

確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)操作箱上“主火嘴點(diǎn)火成功指示燈”滅。至此主火嘴關(guān)閉完成。

4.4 長(zhǎng)明燈自動(dòng)關(guān)閉

確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)火操作箱上的“允許長(zhǎng)明燈關(guān)閉指示燈”亮，按下點(diǎn)火操作箱上的“長(zhǎng)明燈關(guān)閉按鈕”。確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)操作箱上“長(zhǎng)明燈點(diǎn)火成功指示燈”滅。至此長(zhǎng)明燈關(guān)閉完成。

4.5 主火嘴自動(dòng)檢漏

確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)火操作箱上的“允許主火嘴檢漏指示燈”亮。

中控室DCS操作人員把DCS控制的回轉(zhuǎn)窯煤氣自動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度調(diào)整到20%。

按下點(diǎn)火操作箱上的“主火嘴檢漏按鈕”。等待檢漏結(jié)果。

確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)操作箱上“主火嘴檢漏成功指示燈”滅。至此主火嘴檢漏完成。如果計(jì)算機(jī)提示泄漏報(bào)警，人工處理主火嘴燃?xì)馇袛嚅y或放散閥漏氣問題。

4.6 長(zhǎng)明燈自動(dòng)檢漏

確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)火操作箱上的“允許長(zhǎng)明燈檢漏指示燈”亮。

現(xiàn)場(chǎng)操作人員按下點(diǎn)火操作箱上的“長(zhǎng)明燈檢漏按鈕”。等待檢漏結(jié)果。

現(xiàn)場(chǎng)操作人員確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)操作箱上“長(zhǎng)明燈檢漏成功指示燈”滅。至此長(zhǎng)明燈檢漏完成。如果計(jì)算機(jī)提示泄漏報(bào)警，人工處理長(zhǎng)明燈燃?xì)馇袛嚅y或放散閥漏氣問題。

4.7 SIS投入與切除

長(zhǎng)明燈點(diǎn)火、主燃?xì)恻c(diǎn)火、主燃?xì)怅P(guān)閉、長(zhǎng)明燈關(guān)閉、主燃?xì)鈾z漏及長(zhǎng)明燈檢漏操作均需要現(xiàn)場(chǎng)操作人員先把SIS解除，待回轉(zhuǎn)窯點(diǎn)火成功，進(jìn)入正常生產(chǎn)狀態(tài)時(shí)，把現(xiàn)場(chǎng)操作箱上的“SIS解除開關(guān)”復(fù)位，同時(shí)確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)操作箱上的“SIS聯(lián)鎖指示燈”亮。

5 結(jié)語

本文對(duì)針狀焦回轉(zhuǎn)窯自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)構(gòu)成、硬件配置、控制邏輯做了較為詳細(xì)的闡述，并介紹在鞍鋼4萬t/a針狀焦回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過程中的具體操作步驟。解決了在針狀焦生產(chǎn)中回轉(zhuǎn)窯較長(zhǎng)時(shí)間一直采用人工點(diǎn)火的問題，實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)場(chǎng)人工點(diǎn)火到由中控室操作人員遠(yuǎn)程自動(dòng)點(diǎn)火。本技術(shù)隨2019年鞍鋼針狀焦項(xiàng)目建成投運(yùn)以來，使用至今已安全、平穩(wěn)、高效運(yùn)行近三年，效果良好。