过程检测仪表与干法除尘系统的关系讨论

李雄

摘 要：干法除尘过程控制系统中有大量的检测、测量类仪表，其过程值的可靠性和稳定性直接决定了干法除尘系统的运行情况。就过程检测仪表对干法除尘系统的影响和相应的优化措施进行简要探讨。

关键词：干法除尘；检测仪表；系统控制；过程参数

中图分类号：TF748.2 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）13-0039-02

1 转炉干法除尘工艺流程

干法除尘系统由蒸发冷却器、静电除尘器、轴流风机、干式切换站、放散烟囱和煤气冷却器几部分组成。

转炉烟气通过汽化冷却烟道进入蒸发冷却器，在蒸发冷却器内，采用雾化喷嘴用高压蒸汽将水雾化后冷却烟气，部分粉尘在水雾的作用下团聚沉降，形成的粗灰通过链式输送机输送到粗灰仓，冷却后的烟气通过管道进入电除尘器，电除尘器采用高压直流脉冲电源捕集剩余的细粉尘，将其通过电除尘器下的链式输送机输送到细灰仓。经过电除尘器的烟气进入切换站进行切换，合格的烟气经过煤气冷却器降温后进入煤气柜，不合格的烟气通过放散烟囱点火装置燃烧放散。

2 干法除尘控制系统软硬件配置

PLC系统为西门子S7-400系列可编程控制器，主CPU为S7-400，采用功能强大的PCS7软件包进行软件开发，以实现计算机对干法除尘系统的在线检测、控制、调节和诊断。监控机采用WINCC7.0组态软件，用于编制生产过程流程图，显示设备的运行状态，对烟气量、炉口压力、蒸发冷却器入口和出口温度、风机转速等重要工艺参数进行实时监控，制作历史趋势图，完成故障报警、报表打印，进行数据设定和操作显示等工作，完成人机对话。

3 过程检测仪表及研究

过程检测类仪表根据检测位置和功能的不同，具体监测点包括以下几部分：蒸发冷却器进出口K型热电偶、喷水量控制调节阀、炉口微差压表、电除尘器出口文丘理管差压表测流量、煤气分析仪。这几个关键的监测点证明了干法除尘系统的核心控制理念，即控制温度、控制湿度、控制烟气量、控制煤气回收。

3.1 蒸发冷却器温度

3.1.1 控制过程分析

为了保证进入电场的烟气温度、湿度和含带的粉尘量，蒸发冷却器的温度控制是干法除尘过程控制系统的第一个重要环节。在PLC中计算注入的水量及其蒸发冷却器出口温度的设定点，通过喷水量调节阀来控制蒸发冷却器出口的温度。

在生产过程中，转炉烟气经过汽化冷却烟道进入蒸发冷却器的温度和离开蒸发冷的温度过程值均由2只K型热电偶提供。作为关键检测点之一，在设计之初便采用2只热电偶测温度再取平均值的方式来保障测量温度的真实性和可靠性，并且将2只热电偶的差值引入提枪条件中。如果温度检测不准时，将无法针对转炉冶炼状态为喷水控制模型提供计算水量的准确值。由此可见，温度检测对蒸发冷功能组的控制十分重要。

3.1.2 改进方式

在实际生产过程中发现，2只热电偶存在差异的主要原因是安装位置的不同。由于转炉汽化冷却烟道的直径在3 m以上，管道走向问题使2只热电偶受热不均匀，并且转炉烟气中含有大量的粉尘，致使热电阻的黏灰情况存在差异，所以，导致检测温度有所不同，甚至出现热电偶损坏导致测量结果错误的情况。出现这种情况的主要原因在于控制系统不稳定。

因此，为了保证转炉的正常冶炼，在PLC程序中对控制方式进行优化，即对热电偶状态进行判断，发现任何一支热电偶出现异常，就要继续采用正常的测量值作为喷水控制计算的依据，不再取其平均值。同时，故障报警要提示相关工作人员尽快处理故障，在故障处理完之前，不允许继续冶炼下一炉钢。这样做，能够保证本炉钢完成正常的冶炼，避免出现吹炼中断回炉等情况。

3.2 干法除尘烟气流量

3.2.1 控制过程分析

在转炉冶炼阶段，不同的干法除尘系统会有不同的烟气流量与之对应，并且在炼钢过程中，会根据转炉冶炼时的状态实时调节风机风量，以保证转炉所产生的烟气可以被及时抽走。吹炼过程中的烟气量同样是一个PID动态调节的过程。而实际流量的关键检测点是炉口微压差和除尘器出口文丘理管差压测流量。当过程检测值与设定值存在差异时，会使风机调速不稳定，造成速度波动，进而影响整个系统的稳定性。

3.2.2 改进方式

实际情况证明，炉口微差压和差压表测流量测量不准的关键原因在于取样管道的堵塞造成取样不准。在生产过程中，转炉会出现喷溅等情况，并在炉口处会产生大量的含尘烟气，而引发这种情况的原因是在炉口形成正压，粉尘进入取样管道将其堵塞，另外，汽化烟道漏水也是造成管道堵塞的原因之一。同样，除尘器出口在回收时出现憋压和泄爆等情况，产生这种情况的原因是正压使粉尘堵塞取样管道。因此，为了清理取样管道，在取样管道上引入一路压缩空气，并装配气动切断阀门，将阀门控制引入到干法除尘的控制系统中，将其作为一个自动吹扫装置在非生产阶段对管道进行自动吹扫，让取样管道能够通畅采集到真实的压力数据，以供流量PID的调节需要。

3.3 煤气回收控制

3.3.1 控制过程分析

煤气回收控制的关键点在于分析仪的稳定性和可靠性。在生产过程中，要检测CO的浓度值和O2的浓度值，当其达到回收标准即可进行回收操作。同时，将CO和O2的混合浓度值作为转炉冶炼的安全关键点引入提枪条件中，当混合浓度超标时，停止冶炼。因此，当分析仪提供的数据不准确时，会影响煤气的回收情况，造成资源的浪费，甚至影响生产。

3.3.2 改进方式

在一般情况下，气体分析仪采用的都是激光分析仪，生产过程中产生的烟气粉尘会影响激光的透过率，并且让探头黏灰，进而影响测量的准确性。针对这种情况，在探头处引入一路N2作为吹扫气源，用以保持探头的清洁。同时，将煤气成分分析作为关键测量点，在此处安装两套分析仪，控制程序中设定的参与控制值为两套分析仪的平均值。当其中一套分析仪出现故障时，取另一套正常数值参与控制，这样可靠性便有了双重保证。

4 结束语

如果说PLC是干法除尘控制系统的大脑，那么，过程检测仪表则是大脑的眼睛和耳朵。干法除尘系统运行的稳定性取决于这些关键点的测量是否准确、可靠。用心维护过程检测仪表对干法除尘系统甚至整个转炉冶炼系统都是至关重要的。

参考文献

[1]颜作平.浅析圆筒型静电除尘器（ESP）高压电场控制系统[J].涟钢科技与管理，2013（2）：13-16.

[2]邹波，杨智，孙鹏.PLC在转炉烟气干法除尘系统的应用和深入研究[M].北京：冶金工业出版社，2011.

〔编辑：白洁〕

Abstract： The process of dry dust control system has a lot of testing， measuring class instrumentation， process reliability and stability of its value directly determines the operation of the dry dust of the system. Impact on the dry dust removal system and the corresponding optimization measures are briefly discussed the process instrumentation.

Key words： dry dust； instrumentation； system control； process parameters