焦炉导烟车除尘电磁铁优化改造

张 晗

(山西西山煤气化有限责任公司 焦化一厂，山西 古交 030200)

1 概 况

西山煤气化公司焦化一厂是古交市唯一气源厂，负责整个古交地区的居民生活用气。在炼焦生产过程中，焦炉装煤除尘是环保中的重要管控环节。导烟车运行在炉顶的固定轨道上，装煤前走行到固定炭化室上部，通过炉盖电磁铁取下对应炉号的炉盖，而炭化室上部的高温通过热传导使炉盖温度处于持续高温，因炉盖电磁铁取盖时与高温状态的炉盖长时间接触，会导致电磁铁线圈短路，导致电磁铁无法正常工作，直接影响焦炉正常生产。

2 导烟车除尘电磁铁的设计与现状

焦化生产中，焦炉炉顶高温区域的装煤炉盖，其材质属于铸铁材料整体式铸件，孔盖下方是1 000 ℃左右的高温炽热焦炭。就热传导方式而言，焦炭与炉盖以辐射传热为主，吸收红焦辐射热量后，装煤炉盖温度可达670 ℃左右，而电磁铁在吸取炉盖后，温度通过热传导也达到了550 ℃ 左右。

出焦过程中，根据推焦装煤计划表，启动导烟车行至待装煤的炭化室上方，等待联络信号。整个过程取盖电磁铁控制为PLC控制自动完成。待取盖机伸出到达限位后，PLC控制系统发出指令，电磁铁线圈得电，开始励磁，继而功率增大为强磁，将炉盖吸起，这时需要手动操作将取盖机退回，启动油缸落下套筒，协助对好机侧除尘接口，伸出除尘导套与地面除尘固定干管连接，并向除尘站发出除尘信号。

在收到推焦车发出“装煤结束，机侧炉门已安好”信号后，收起套筒，再次启动取盖机盖好炉盖，收回除尘导套，并向除尘站发出装煤结束信号。在确认各设备到位后，收到“可以行车”信号，将车驶离作业区，等待下一次操作。

在装煤过程中装煤炉盖的反复开闭是由导烟车励磁机构来完成的，在炉盖的开闭过程中，导烟车电磁铁励磁机构直接接触炉盖表面的高温，而整个装煤过程至少需要10 min，在这段时间内，电磁铁一直与炉盖“亲密接触”，如此持续高温致使电磁铁寿命明显缩短。若是遇到生产工艺不正常，炭化室内温度过高的情况，电磁铁损坏的频率就会更加频繁，最严重时平均2天就会烧毁一台电磁铁，每台电磁铁价格为8 000余元，严重影响生产并提高了生产成本。导烟车取盖机所用电磁铁为成都东方雷神标准电器有限公司生产的HW5-450型号电磁铁，通电持续率为50%，在正常环境下工作周期为20 min左右，不宜在高温状态下长时间通电工作。

面对电磁铁频繁烧毁的情况，经分析与研究，针对生产现场的环境与对自动取盖机的操作，可以进一步优化程序流程，对导烟车PLC控制系统中电磁铁励磁时间程序进行重新修改，以保障稳定的生产。

3 改造过程

在出焦生产过程中，取炉盖动作完成后，导烟车电磁铁励磁时间拟定将原来的持续励磁改进为励磁时间为2 min，在2 min内完成取盖动作后释放炉盖，避免高温炉盖与电磁铁长时间接触而频繁烧毁电磁铁。在完成装煤工作后，手动操作使电磁铁再次励磁完成后续生产程序。

以1#炉盖电磁铁励磁系统为例，PLC控制程序中(PLC程序图见图1)，开关打到闭合状态,电磁铁线圈得电，电磁铁持续励磁。现将PLC控制程序进行修改(PLC程序图见图2)，在线圈之前加入时间继电器T130，将工作时间设置为2 min，2 min后控制回路断开，取盖机电磁铁停止工作，自动释放炉盖。10 min左右后，装煤结束，手动操作,控制回路闭合，电磁铁再次励磁，再次将炉盖吸起，盖好炉盖。这样电磁铁线圈不会一直通电处于工作状态，也避免了与高温炉盖长时间接触导致线圈频繁短路而烧毁。

修改PLC控制程序后，相比原操作过程，只需多按一次操作按钮，让电磁铁再次励磁，在整体时间上相比原来没有任何影响，不存在操作复杂、操作时间长、延长装煤时间等问题。

程序修改之前，整个装煤过程中，取盖电磁铁一直处于工作状态，吸着炉盖。改造后，虽然电磁铁励磁操作相比原来操作频繁，但在第一次完成取盖操作之后，电磁铁断电，避免了一直与炉盖“亲密接触”，使炉盖热传导到电磁铁的热量降低，同时能耗也降低，在节省了电能的同时延长了使用寿命。

在电磁铁吸起炉盖后，炉盖离地面距离为8～10 cm，而炉盖本身为铸铁浇铸而成，这个高度使电磁铁既可以安全地释放炉盖又不会损坏炉盖。在修改程序后，设备调试时没有出现任何问题。

图1 原电磁铁励磁控制程序图

图2 改进后电磁铁励磁控制程序图

另外，将电磁铁裸露在外的电源线，用石棉包裹加固，再用高温自粘带做隔热保护，可以防止电源线被高温大火烧断。

通过对炉盖电磁铁进行PLC控制技术改造，使电气设备可在稳定的现场环境中工作运行，消除了高温对设备带来的系统损坏，稳定了导烟车的正常运行，保证了生产过程的持续运行。中间继电器、时间继电器等触点相互联络、制约，故障率极高，采用PLC进行取代，在逻辑运算、顺序控制方面均有优势，在满足工业生产的同时，节省了大量的人力、物力和时间。

4 结 论

通过创新改造，降低了因设备故障影响正常生产的实际问题；在PLC程序技术改造后，延长了设备的使用寿命，节约了生产成本，与之前运行方式相比，每年可节省设备维修费、材料费等生产成本15万元左右。PLC系统是现代企业生产所必须的电气控制单元，要求电气人员熟悉掌握相关知识，对作业人员要求较高，利用PLC自控系统可节约大量用人、用料成本，在生产中有重要的意义。