【正文】 和其清灰方式，使其相宜于高溫、大煙氣量的需要，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。日本除塵設(shè)備銷售額中，電除塵器及袋式除塵器所占的比例分別為 %及 44%，而濕式除塵器僅為 %，旋風(fēng)式為 %。美、澳歐洲結(jié)合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)， 各類除塵系統(tǒng) 廣泛的使用于燃煤電站、干法水泥回轉(zhuǎn)窯腰圍和電爐 除塵等其他高污染行業(yè) 。 1954 年，逆噴吹清灰技術(shù)的發(fā)展使布袋 除塵器 實(shí)現(xiàn)了除塵、清灰的連續(xù)操作、除塵效率 自然 是提高了不少 。因此除塵在這些高污染企業(yè)就顯得尤為的重要 。所以除塵不僅僅是一個(gè)有關(guān)，工人工作環(huán)境和環(huán)境衛(wèi)生的問題，還影響到企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)降低了空氣的能見度，對(duì)人們的出行帶來(lái)了巨大的不便。 企業(yè)在生產(chǎn)過程中如果不采取有效的方法控制粉塵，就會(huì)嚴(yán)重污染周圍的空氣。目前是職業(yè)病中發(fā)病率最高的病種之一，也是 12 種塵肺中較重的一種 。所以一個(gè)好的除塵系統(tǒng)在許多的方面都是非常重要的。該除塵操作過程是將粉塵 微粒從氣體中分離下來(lái)。 本文 針對(duì) 出鐵場(chǎng)煙塵治理 采用可編程序控制器 PLC和 WINCC監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)了除塵自動(dòng)控制系統(tǒng)； PLC 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況 控制布袋除塵器的動(dòng)作，使除塵器高效率除塵 , 通過組態(tài)軟件，能在畫面中觀察系統(tǒng)工作狀態(tài)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行安全有效控制。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 I 摘 要 在鋼鐵廠的轉(zhuǎn)爐、平爐、高爐等車間 ,煙氣污染都十分嚴(yán)重 ,尤其是高爐出鐵場(chǎng) ,在出鐵期間所散發(fā)的煙塵是鋼鐵廠對(duì)大氣主要污染源之一。實(shí)踐表明 ,該控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,操作簡(jiǎn)便，除塵效率高 ,運(yùn)行可靠。在工業(yè)生產(chǎn)中，由于物料在加工，運(yùn)輸，干燥，破碎，篩分和包裝的過程中會(huì)產(chǎn)生各種的粉塵。 （ 1） .保護(hù)工人的身體健康。在中國(guó)《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中就明確規(guī)定了各類粉塵的濃度范圍。當(dāng)粉塵達(dá)到一定的量時(shí)。 （ 3） .回收有用的物料。 除塵系統(tǒng)的應(yīng)用范圍 除塵系統(tǒng) 廣泛應(yīng)用于 各類 電廠 特別是火電廠 ，水泥廠，鋼 鐵 廠，冶金等 行業(yè) 。另外還 可以用于其他行業(yè)的局部塵源除塵 用 。 除塵布袋 的壓力也是相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定。 現(xiàn)在除塵系統(tǒng)的發(fā)展，著重向著以下幾個(gè)方向發(fā)展： （ 1.）除塵系統(tǒng)的高效性方向發(fā)展。 （ 2） .除塵系統(tǒng)大型化方向發(fā)展，大型袋式除塵器的處理煙氣量每小時(shí)可達(dá)到幾十萬(wàn)至數(shù)百余萬(wàn)立方米，幾萬(wàn)條濾袋集中在一起形成“袋房”，扁袋所占用的空間少，所 以這種除塵裝置正得到迅速發(fā)展。 （ 4） .新型設(shè)備方向發(fā)展。 相對(duì)于國(guó)外， 我國(guó)從二十世紀(jì)五十年代初期，從蘇聯(lián)整機(jī)引進(jìn)機(jī)械振動(dòng)和反吹袋式除塵技術(shù)后， 工業(yè)中就用上了除塵系統(tǒng)，從而 布袋除塵器就在我國(guó)有了廣泛的使用。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文） 除塵系統(tǒng)的工藝及控制要求 6 2 除塵系統(tǒng)的工藝及控制要求 高爐生產(chǎn)工藝 煉鐵就是通過冶煉鐵礦石，從中得到金屬鐵的過程。全球 90%左右的生鐵都是通過這種方法而得到了。輔助系統(tǒng)則包括一些煤氣清洗，水渣，爐頂煤氣余壓發(fā)電（ TRT 發(fā)電），制煤粉車間等等。 除塵工藝流程 煉鐵廠的粉塵量很大，治理粉塵主要是采用各類布袋除塵，電除塵器，和濕式除塵器等。此外還有渣罐位。除塵器采用的是 脈沖袋式除塵器 。 除塵系統(tǒng)控制要求 1) 為了有效控制高爐系統(tǒng)所產(chǎn)生的大量煙塵，在各揚(yáng)塵點(diǎn)設(shè)置不同的抽風(fēng)罩進(jìn)行攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文） 除塵系統(tǒng)的工藝及控制要求 8 煙塵 捕集。 3） 設(shè)置中間灰倉(cāng)，放灰時(shí)增加粉塵加濕機(jī)，防止二次揚(yáng)塵。除塵器的清灰系統(tǒng)使用差壓或定時(shí)控制，并和刮扳機(jī)進(jìn)行聯(lián)鎖，來(lái)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制。 8） PLC 系統(tǒng)必須對(duì)故障進(jìn)行診斷處理，對(duì)除塵系統(tǒng)主要參數(shù)進(jìn)行測(cè)量顯示，并對(duì)主要設(shè)備設(shè)置必要的故障信號(hào)顯示及信號(hào)報(bào)警，并及時(shí)對(duì)各種故障做出有效控制，以保證安全生產(chǎn)，防止意外事故的發(fā)生。大型高爐 一般都有 3到 4 個(gè)出鐵口， 2到 3 個(gè)出鐵場(chǎng)，甚至有 4 個(gè)出鐵場(chǎng)的，出鐵場(chǎng)內(nèi)的鐵溝、渣溝和撇渣器大約占出鐵場(chǎng)面積的 45％。由于高爐產(chǎn)鐵量的限制，以及渣、鐵溝經(jīng)常需要修補(bǔ)的要求，每天出鐵僅 7至 9 次，每隔二至三小時(shí)出一次鐵， 每次出鐵時(shí)間約 100到 180 分鐘，出鐵場(chǎng)內(nèi)的操作是間歇性的，而煙塵的產(chǎn)生是陣發(fā)性的。一般大于 100μ m 的 占 15％， 10100μ m的占 18％， 2100μ m 的占 10％， 120μ m 的占 24％，小于 10μ m 的占 32％，對(duì)于二次煙塵其粒度更細(xì)，小于 10μ m 的占 60％，這樣細(xì)的粉塵在大氣中懸浮，停留的時(shí)間長(zhǎng)，擴(kuò)散的范圍廣，對(duì)人體健康很不利。 ④ 煙塵分散度： 10um 的占 66%，詳見表 。要提高產(chǎn)塵點(diǎn)煙氣捕集 的 效率，除了要有適當(dāng)大的抽風(fēng)量 之 外，捕集罩的 設(shè)計(jì) 至關(guān)重要。 由于高爐出鐵場(chǎng)塵源 的 煙氣溫度較高，應(yīng) 該 利用高溫?zé)煔?的 熱抬升原理 進(jìn)行排煙抽塵 ， 利用 煙氣 本身的熱動(dòng)力作用進(jìn)行誘導(dǎo)捕集。大量短時(shí)陣發(fā) 性的煙氣會(huì)在開、堵鐵口時(shí)產(chǎn)生，出鐵后期到堵口前，由于爐內(nèi)的壓力增大，出鐵口噴射的煙氣具有噴射力強(qiáng)、溫度較高、煙塵粒徑范圍很廣、噴射量較大且時(shí)間持續(xù)的較長(zhǎng)等特點(diǎn)。 設(shè)計(jì) 的 具體 方法 如下 （ 1） 鐵口密閉措施 : ① 將 風(fēng)口平臺(tái)加長(zhǎng)加寬； ② 為了 阻擋煙氣外噴 ， 在平臺(tái)前方設(shè)置 了 可活動(dòng)式斜擋板 ； ③ 在主鐵溝上方、風(fēng)口平臺(tái)末端加設(shè)固定擋板； ④ 掛些 擋板在風(fēng)口平臺(tái)側(cè)梁下。后罩分為可活動(dòng)的兩部分，平放在風(fēng)口平臺(tái)上， 這樣 在檢修時(shí) 可 由叉車分別移走 ，而 前罩固定在風(fēng)口平臺(tái)上。使用這種煙塵捕集方式后，不需再設(shè)二次除塵措，這樣也節(jié)省了很大部分投資，所以本設(shè)計(jì)選擇采用“鐵口強(qiáng)力抽風(fēng)”煙塵捕集方式。要保證對(duì)煙塵的有效控制，只有使吸風(fēng)口的抽風(fēng)量為射流末端風(fēng)量的 — 倍，吸風(fēng)口前射流末端的平均速度保持一定的數(shù)值（大于 — 1m/s）。而對(duì)于渣罐位的抽風(fēng)除塵方式，基本與鐵水罐位的抽風(fēng)除塵方式相同，唯一不同的是煙塵相對(duì)小一些而以，所以我們可以取單個(gè)罐位除塵風(fēng)量為 4 410 ～ 6 410 hm/3 。 在數(shù)個(gè)支鐵溝固定放入鐵水的工藝時(shí)，每個(gè)鐵水罐位上方應(yīng)分別設(shè)置頂吸罩。 除塵系統(tǒng)工藝流程 高爐出鐵場(chǎng)除塵系統(tǒng)工藝流程圖如圖 ： 圖 高爐出鐵場(chǎng)除塵系統(tǒng)工藝流程圖 將高爐出鐵場(chǎng)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煙塵通過除塵系統(tǒng)風(fēng)管引入袋式除塵器內(nèi)進(jìn)行凈化 ,風(fēng)機(jī)設(shè)置在除塵器與煙囪之間 ,凈化后的煙氣 (含塵 50mg/m3)由煙囪排入大氣。因此本方案對(duì)出鐵場(chǎng)主要的塵源點(diǎn)處的出鐵口抽風(fēng)罩、渣口罩、鐵水罐罩、渣水罐罩的煙塵濃度進(jìn)行檢 測(cè)，得到各點(diǎn)的煙塵濃度，根據(jù)各個(gè)點(diǎn)煙塵濃度的大小對(duì)出鐵場(chǎng)環(huán)境煙塵的影響程度不同調(diào)整權(quán)值，通過煙塵濃度檢測(cè)綜合得到出鐵場(chǎng)環(huán)境煙塵濃度反饋量。為了防止在負(fù)壓運(yùn)行的時(shí)候?yàn)V袋被吸癟，濾袋內(nèi)都設(shè) 有骨架。主要控制點(diǎn)有 1. 排氣口閥 這些控制點(diǎn)主要是通過 PLC 根據(jù)壓力和阻力信號(hào)等有關(guān)信號(hào)進(jìn)行控制。在一個(gè)煉鐵出鐵周期內(nèi)，出鐵時(shí)間占了一大部分。 為了從根本上解決節(jié)能問題 ,本文利用 PLC 控制技術(shù) ,對(duì)風(fēng)機(jī)在出鐵期間自動(dòng)跟蹤煙塵濃度進(jìn)行調(diào)速控制及非出鐵期間電機(jī)自動(dòng)低速運(yùn)行，系統(tǒng)根據(jù)出鐵期間的工藝過程 ,實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的全自動(dòng)變速運(yùn)行。 而在出鐵場(chǎng)環(huán)境煙塵控制系統(tǒng)中，除塵器入口煙塵溫度和除塵器阻力都要影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行和煙塵捕集效果，對(duì)除塵風(fēng)力的調(diào)節(jié)有一定的約束影響，因此環(huán)境煙塵控制系統(tǒng)對(duì)這兩個(gè)過程量進(jìn)行采集，并將信號(hào)送往 PLC，從而判斷出除塵器的壓差，對(duì)除塵器進(jìn)行有效控制 。 出鐵開始時(shí)，對(duì)應(yīng)的閥門應(yīng)及時(shí)打開；鐵水罐、渣罐有鐵水、渣鐵流入時(shí)，所對(duì)應(yīng)的除塵罩除塵管道閥門必需打開，其余沒有鐵水、渣鐵流入鐵罐的除塵罩除塵管道閥門必需關(guān)閉，以免漏風(fēng)影響除塵效果；出鐵完畢時(shí)，出鐵場(chǎng)相關(guān)閥門應(yīng)及時(shí)關(guān)閉。圖 為負(fù)壓脈沖布袋除塵器系統(tǒng)流程圖。只有在刮扳機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，才可以清灰。 順序停止 ：從 除塵器電氣室或中央控制室發(fā)出停止指令，或儲(chǔ)灰倉(cāng)灰滿的情況下，系統(tǒng)開始順序停機(jī)。 事故停止 ：儲(chǔ)灰倉(cāng)料位到上跟位置或輸灰設(shè)備發(fā)生機(jī)械故障，若 15min 后仍不消失，事故信號(hào)則按正常停機(jī)程序停止全部輸灰設(shè)備，并向除塵器電氣室及中央 控制室發(fā)出故障信號(hào)。清灰開始，首先是將排氣口閥關(guān)閉，使濾袋室內(nèi)暫時(shí)處于無(wú)氣流流通的靜止?fàn)顟B(tài)．這時(shí)脈沖閥將高 壓氣體射出，吹落濾袋上的粉塵．使濾袋外表面積附的粉塵層落人灰斗。如此反復(fù)循環(huán)幾次，最后灰斗振動(dòng)器振動(dòng)幾秒鐘，這個(gè)室卸灰結(jié)束。 在儲(chǔ)灰倉(cāng)附近，安裝一臺(tái)出灰操作箱．供現(xiàn)場(chǎng)操作工人從儲(chǔ)灰倉(cāng)往汽車上抽灰時(shí) 使用。 圖 程序流程圖 3）控制儀表、顯示報(bào)警 為了測(cè)量除塵器的阻力，觀察各室清灰效果，在除塵器上安裝 差壓變送器 ，以取代 u 型管。用除塵器總差攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 高爐出鐵場(chǎng)袋式除塵系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì) 22 壓信號(hào)控制清灰過程是：當(dāng)總差壓達(dá)到設(shè)定的上限值時(shí)，從第 l 室開始清灰至第 n 室清灰結(jié)束。 為顯示儲(chǔ)灰倉(cāng)灰量，在儲(chǔ)灰倉(cāng)上安裝一臺(tái) 錘式料位計(jì) ，這種設(shè)備可以隨時(shí)測(cè)出儲(chǔ)灰倉(cāng)內(nèi)灰量多少。其作用是，當(dāng)電流超過設(shè)定值時(shí)，馬上切斷電動(dòng)機(jī)電源，保證設(shè)備正常運(yùn)行。 現(xiàn)場(chǎng)操作箱設(shè)有“手動(dòng)”和“聯(lián)動(dòng)”模式選擇鈕。 風(fēng)機(jī)儀表柜可實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)工藝參數(shù)顯示以及輕重故障報(bào)警的燈光顯示。 2)布袋除塵器：他利用纖維性濾袋捕集粉塵的除塵設(shè)備，其主要功能是將收集來(lái)的煙塵進(jìn)行過濾、清灰，過濾后的粉塵通過輸灰設(shè)備運(yùn)走，被凈化的氣體通過煙囪排入大氣中。 6） 出灰操作箱：供現(xiàn)場(chǎng)操作工人從儲(chǔ)灰倉(cāng)往汽車上抽灰時(shí)使用。 10） 壓力變送器：可以測(cè)量壓縮空氣的壓力值，并 能夠隨時(shí)觀察壓縮空氣壓力值。 17） 風(fēng)機(jī)儀表柜：可實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)工藝參數(shù)顯示以及輕重故障報(bào)警的燈光顯示。 4）人機(jī)界面（ HMI） 方便的人機(jī)界面服務(wù)集成在 S7300 操作系統(tǒng)內(nèi)， 因此對(duì)人機(jī)對(duì)話的編程要求大為減少， SIMATIC 人機(jī)界面（ HMI）從 S7300 中獲取數(shù)據(jù)， S7300 操作系統(tǒng)按用戶指定的刷新速度自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送，供人機(jī)界面（ HMI）動(dòng)態(tài)顯示。 模塊 CPU 模塊選擇 CPU 315 — 2DP 內(nèi)置 16kb 的工作存儲(chǔ)器，選用可拔插的 4M b裝載存儲(chǔ)器，全面?zhèn)浞莩绦?、用戶?shù)據(jù)和組態(tài)信息。 DC5V（綠色）：＋ 5V 電源指示燈。 RUN（綠色）：運(yùn)行狀態(tài)指示燈。 BUS DF（ BF）（紅色）：總線出錯(cuò)指示燈（只適用于帶有 DP 接口的 CPU）。 （ SM） SM 使不同級(jí)的過程信號(hào)電平與 S7300 的內(nèi)部信號(hào)相匹配，包括數(shù)字量模塊、模擬量模塊。數(shù)字量輸出模塊 10 個(gè)， 6ES7 322— 1BL00— 0AA 0 等。邏輯塊的類型有多種，包括功能塊 (FB)、組織塊 (OB)、系統(tǒng)功能 (SFC )、系統(tǒng)功能塊 (SFB ) 、功能 (VC )、數(shù)據(jù)塊 (DB )，當(dāng)CPU 通電工作時(shí)，就啟動(dòng)組織塊 OB100 自動(dòng)運(yùn)行一次，在 O B100 中將初始值賦予所需參數(shù)。轉(zhuǎn)換模擬量流量壓力時(shí)，通過調(diào)用系統(tǒng)功能塊 FC105 來(lái)將 4— 20mA 電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量數(shù)值。 電動(dòng)冷風(fēng)閥，通過混入冷空氣來(lái)使煙氣的溫度降低。手動(dòng)控制是由操作工在 PC 畫面上通過按鈕控制，由 PLC 輸出的信號(hào)來(lái)控制冷風(fēng)閥的開、關(guān)。比如下卸灰閥要開啟必須在上卸灰閥關(guān)到位 5s 后才能進(jìn)行，如果上卸灰閥的關(guān)位信號(hào)一直不來(lái)，那么下卸灰閥就不能打開，這樣就會(huì)導(dǎo)致本室和下一個(gè)慮室都不能進(jìn)行卸灰工作，就會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)大量堵灰和積灰現(xiàn)象。 當(dāng)濾池的各個(gè)電氣設(shè)備處于現(xiàn)場(chǎng) PLC 自動(dòng)控制方式、現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制方式、遠(yuǎn)程控制方式時(shí)，為了使各設(shè)備之 間能夠協(xié)調(diào)一致快速地完成 過濾和沖洗任務(wù)，同時(shí)又為了防止某一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障影響其他設(shè)備，采用了分散控制集中管理的辦法，讓各個(gè)設(shè)備獨(dú)立工作，出現(xiàn)故障分散報(bào)警的方式，可以快速進(jìn)行故障維護(hù)又不影響生產(chǎn)。 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用的是西門子公司的組態(tài)軟件 。在上位機(jī)上可以建立在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中定義的數(shù)據(jù)對(duì)象與各種圖形對(duì)象的對(duì)應(yīng)連接關(guān)系，同時(shí)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)，且通過編程可以將整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)閥門的實(shí)際動(dòng)作情況在畫面中實(shí)現(xiàn)模擬顯示。 3)報(bào)警功能：當(dāng)某一開關(guān)量發(fā)生異常或某些模擬量超過了給定范圍，如壓力、溫度超過給定值，閥門不能正