【正文】 的 50~55％ ，平均為 465kg/t標準煤 (20xx 年 )[2]，比國際先進水平高約 30kg/t。 高爐煤氣中的粉塵主要來自于高爐入爐原料中的細粉粒，這些細粉粒在高爐爐內(nèi) 、外 壓力差的作用下，進入高爐煤氣。袋式除塵器是一種高效的干式除塵設備。本設計結合實際，把較為先進的控制技術應用到除塵過程中，開拓了一個新的應用領域，節(jié)省了人工勞動，提高了系統(tǒng)的運行效率。 整個高爐煤氣布袋除塵系統(tǒng)流程如圖 所示。通過 MCGS 這個監(jiān)控組態(tài)軟件做出高爐煤氣除塵控制系統(tǒng)的整體畫面，實現(xiàn)對整個 生產(chǎn)過程 的實時監(jiān)控。高爐是煉鐵生產(chǎn)中的主體設備。 ②送風系統(tǒng)。 ④渣鐵處理系統(tǒng)。 高爐煉鐵所用的原料是經(jīng)過處理 后 符合化學成分及粒度要求 的 ，由上料系統(tǒng) 將原料裝入高爐；經(jīng)冶煉生產(chǎn)出來的主產(chǎn)品生鐵，可直接送煉鋼廠煉鋼或鑄成鐵塊；爐渣可制成 水渣用于水泥工業(yè)；高爐煤氣除去灰塵后可用作燃料。風溫提高 100℃ 可提高高爐風口區(qū)理論燃燒溫度60~80℃ ，可降低高爐燃料比 20~30kg/t，可允許多噴吹煤粉 15kg/t。 ③風溫的提高不但可以替代昂貴的焦炭，而且允許噴吹煤粉，進而取得可觀的經(jīng)濟效益。 高爐煤氣對熱風爐的影 響 熱風爐使用高爐煤氣進行燃燒，在爐內(nèi)蓄熱積存足夠的熱能，然后引入冷風進行熱交換，以獲得高爐生產(chǎn)所需要的熱風?？v觀很多中小型高爐的生產(chǎn)實踐，熱風爐使用壽命短的原因主要有兩個：其一是耐火球質(zhì)量差。在熱風爐燒爐過程中，煤氣中大量的粉塵積聚在球床中的空隙間，久而久之，使空隙堵塞，熱風爐無法使用。 高爐煤氣的特性 高爐煤氣是高爐煉鐵的副產(chǎn)品。另外由于高爐煤氣中含有大量煉鐵原、燃料固體顆粒組成的灰 粉 ，使用前須清洗，而清洗方式多采用濕法，故煤氣中含水較多，且灰 粉 有部分 殘留，一般 高爐煤氣的 含水率在 7g/m3 以上。用化學藥物處理的系統(tǒng)龐大，處理難度大；用沖渣水稀釋后進行閉路循環(huán)，沖渣過程中氰化物會隨蒸汽擴散到大氣中而污染大氣。該方法可將出口煤氣含塵量降至 10 mg/m3 以下，除塵效率為 94%～ 98%， 但煤氣流速與用水情況直接影響文氏管的工作效率。除塵效果好，對環(huán)境 污染少 ，且煤氣的應用領域擴大。 重 力 除 塵 器袋 式 除 塵 器 進氣 總 管袋 式 除 塵 器調(diào) 壓閥 組T R T煤 氣 管 網(wǎng)冷 熱 交 換 器灰 斗 輸 灰 機 斗 式 提 升 機 灰 倉煤 氣用 戶外 運高 爐 荒煤 氣 圖 高爐煤氣的干法除塵工藝流程 高爐煤氣干法布袋除塵的優(yōu)點 1) 高爐煤氣采用干法布袋除塵比傳統(tǒng)的濕法除塵可以多回收和利用煤氣顯熱。 3) 高爐煤氣采用干法布袋除塵比傳統(tǒng)的濕法除塵可以節(jié)約水、電 。干法除塵凈煤氣質(zhì)量的提高有利于高爐凈煤氣用戶的生產(chǎn) 和使用 [10]。重力沉降室和慣性除塵器屬于低效除塵器 ,旋風除塵器屬于中等效率除塵器。 靜電除塵器是利用高壓電場使顆粒荷電，在庫侖力作用下使顆粒與氣流分離沉降的裝置。 表 各種除塵器基本性能類 別 型 式 阻 力 / P a 效 率 / ％ 設 備 費 ( 比 值 )機 械 式 除塵 器濕 式 除塵 器過 濾 式 除 塵器靜 電 除 塵 器重 力 除 塵 器慣 性 除 塵 器旋 風 除 塵 器袋 式 除 塵 器水 膜 除 塵 器多 管 旋 風 除 塵 器噴 淋 洗 滌 器文 丘 里 除 塵 器自 激 式 除 塵 器顆 粒 層 除 塵 器干 式 靜 電 除 塵 器濕 式 靜 電 除 塵 器5 0 ～ 1 5 01 0 0 ～ 5 0 04 0 0 ～ 1 3 0 08 0 0 ～ 1 5 0 01 0 0 ～ 3 0 05 0 0 0 ～ 2 0 0 0 08 0 0 ～ 2 0 0 05 0 0 ～ 1 5 0 08 0 0 ～ 2 0 0 08 0 0 ～ 2 0 0 01 0 0 ～ 2 0 01 2 5 ～ 5 0 04 0 ～ 6 05 0 ～ 7 07 0 ～ 9 28 0 ～ 9 57 5 ～ 9 59 0 ～ 9 88 5 ～ 9 88 5 ～ 9 88 5 ～ 9 9 . 98 5 ～ 9 98 5 ～ 9 99 0 ～ 9 81 . 0/1 . 0 ～ 4 . 02 . 5 ～ 5 . 01 . 0 ～ 2 . 41 . 5 ～ 1 63 . 0 ～ 6 . 02 . 5 ～ 83 . 0 ～ 6 . 0/6 ～ 2 5/ 袋式除塵器的過濾機理 袋式除塵器從 19世紀中葉開始用于工業(yè)生產(chǎn)以來 ， 不斷發(fā)展 ， 特別是 20世紀 50年代 ,脈沖噴吹的清灰方式以及合成纖維濾料的應用 ， 為袋式除塵器的進一步發(fā)展提供了有利條件。盡管這三種方式都能達到將氣 體 中固體顆粒分離出來的目的，但它們的機理是不一樣的，袋式除塵為纖維過濾，膜過濾或膜過濾與顆粒過濾的組合。根據(jù)袋式除塵器的除塵原理和粉塵特性，對濾料提出了如下要求： （ 1） 清灰后能保留一定的永久性容塵，以保持較高的過濾效率； （ 2） 在均勻容塵狀態(tài)下透氣好，壓力損失小； （ 3） 抗皺折、耐磨、機械強度高； （ 4） 耐溫、耐腐蝕性好； （ 5） 吸濕性小，易清灰； （ 6） 使用壽命長，成本低； 這些要求，有些取決于纖維的理化性質(zhì)，有些取決于濾料的結構和后處理。從濾料結構看，短纖維的過濾效率比長纖維高，毛氈濾料比織物濾料高。濾料的容塵量影響濾料的阻力和清灰周期。濾料的阻力直接與透氣率有關。耐溫性是選擇濾料的重要因素。當處理的 氣體 中含有一定量的蒸汽時，如果濾料的吸濕性高，會造成粉塵 黏結 ，濾料堵塞，阻力上升，惡化除塵性能。耐磨性包括粉塵與濾料之間或纖維之間或濾料與支撐骨架之間的磨損。由于棉布濾料抗化學侵蝕性差、耐溫性差、吸濕性強及可燃性等，其使用受到局限。 無機纖維濾料 為了使濾袋能耐高溫，近年來無機纖維濾袋有很大發(fā)展。 袋式除塵器的分類 按清灰方式分類 1）機械清灰 ： 包括人工振打、機械振打、高頻振蕩等。在高溫氣體凈化中，所用濾料抗彎折強度較差時，可以考慮采用這種方式。清灰氣流可以由主風機供給，也可以單獨設反吹風風機。由于它具有許多優(yōu)點，因而近年來發(fā)展很快，成為袋式除塵器的一種主要清灰方式。 按除塵器內(nèi)的壓力分類 1）負壓式除塵器 ： 在通常的除塵系統(tǒng)中，風機置于除塵器的后面，使除塵器處于負壓，將含塵氣流吸入除塵器進行凈 化。這種方式的管道布置緊湊，內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 16 對外殼結構的強度要求不高。圓 袋結構簡單，便于清灰。 2）扁袋 ： 扁袋 [圖 (a)]除塵器是由一系列扁長濾袋所組成，濾袋的厚度以及濾袋之間的間隙 25～ 50 mm，因此在單位體積內(nèi)所布置的過濾面積要大很多。內(nèi)濾式的濾袋外部為干凈氣體側(cè)，便于檢查和換袋。為了便于過濾，濾袋內(nèi)要設支撐骨架（袋籠）。 當采用下進風時，除塵器結構較簡單，但由于氣流的方向與粉塵下落的方向相反，容易使部分下落的微細粉塵還未落到灰斗就又重新返回到濾袋表面上從而降低了清灰效果， 使 設備阻力增加 [13]。 當濾袋表面積塵達到一定厚度時，由清灰控制裝置 (差壓反吹或定時反吹 方式 )按設定程序關閉提升閥，控制當前單元離線，并打開電磁脈沖閥噴吹，抖落濾袋上的粉塵。高爐煤氣中的粉塵是由超細微粒到粗粒的各粒徑分布的 [14]。當灰膜增厚，阻力增大到一定程度時，再進行清灰，去掉大部分灰膜，使阻力減小到最小，再恢復正常過濾。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 19 除塵 系統(tǒng)的控制流程 高爐煤氣經(jīng)重力除塵器粗除塵后，溫度在 80～ 300℃ 范圍內(nèi)，進入布袋除塵箱體進行過濾凈化。 除塵箱體過濾后的灰塵，由螺旋輸送機輸出，再經(jīng)過斗 提機到高位灰倉，然后經(jīng)粉塵加濕機加濕，由汽車運出廠區(qū)。隨著電子技術的發(fā)展，脈沖控制系統(tǒng)應用于袋式除塵器清灰控制，現(xiàn)有開環(huán)控制和閉環(huán)控制模式。 清灰控制為兩種控制方式： ①當荒、凈煤氣總管壓差達到 6KPa（設定值） 時，進行反吹。 離線反吹：即當荒、凈煤氣總管壓差達到 6KPa（或到達規(guī)定的反吹時間）時，關閉箱體 進出口閥門，然后進行反吹 ， 反吹后立即打開凈煤氣進出口閥，使箱體恢復正常工作狀態(tài)，然后進行下一個 箱體 的反吹。 1 倉壁振動器； 2補償器； 3中間灰斗； 4電動球閥； 5葉輪給料機 圖 儲灰、卸灰裝置原理圖 輸灰的方式按輸送裝置的動力分為機械輸送 和氣力輸送。它一般單獨用于小型除塵器的粉塵輸送。 換熱器溫度控制 換熱器出口處的荒煤氣溫度應控制在 80～ 300℃ 之間，如果溫度過低，則會因為煤氣溫度較低發(fā)生水蒸氣凝結現(xiàn)象，潮濕的煤氣經(jīng)過布袋除塵時會使布袋受潮，干燥的灰遇到潮濕的布袋會大量淤積進而糊住布袋的通氣孔，降低布袋的除塵能力，最終導致布袋報廢。由于除塵器內(nèi)各室的進風管是相通的，因此清灰后的氣體與含塵氣體一起被吸入各袋室凈化后排出。當中間灰倉灰位下降到灰位下限時，按順序關閉中間倉卸灰球閥、葉輪給料機、螺旋刮板輸送機、斗提機。 MCGS（ Monitor and Control Generated System） 是一套基于 Windows平臺的，用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng) 的組態(tài)軟件系統(tǒng)。組態(tài)環(huán)境相當于一套完整的工具軟件，幫助用戶設計和構造自己的應用環(huán)境。 圖 MCGS組態(tài)軟件的工作平臺 主控窗口是用戶應用系統(tǒng)的主窗口 ,也是應用系統(tǒng)的主框架 ,它展現(xiàn)了工程的總體外觀。 用戶窗口是用來建立動畫圖形的，用戶在規(guī)定了不同名稱的動畫窗口后，就可以在其上編輯自己需要的工程畫面。 一般簡單的動態(tài)畫面，可以利用 MCGS中的圖符與相關變量之間的關聯(lián)來完成。 MCGS 組態(tài)過程 首先了解整個工程的系統(tǒng)構成和工藝流程 ,弄清測控對象的特征 ,明確主要的監(jiān)控要求和技術要求問題。 制作動態(tài)畫面是組態(tài)軟件的最終目的，一般的設計過程是先建立靜態(tài)畫面，所謂靜態(tài)畫面就是利用系統(tǒng)提供的繪圖工具來畫出效果圖，也可以是一些通過數(shù)碼相機、掃描儀、專用繪圖軟件等手段創(chuàng)建的圖片。另外 MCGS軟件還為用戶提供了編程用的功能構件（ 即 腳本程序），這樣就可以通過簡單的編程語言來編寫工程控制程序。 利用 MCGS組態(tài)軟件編寫好的程序，最后要實現(xiàn)和外部設備的連接，在進行連通之前，裝入正確的驅(qū)動程序和定義通信協(xié)議是很重要的，有時不能與設備進行可靠的連接，往往就是通信協(xié)議的設置有問題而造成的。整個除塵系統(tǒng)的工藝 過程：高爐煤氣由爐頂封板（爐頭）引出，經(jīng)導出管、上升管、下降管進入重力除塵器，經(jīng)過溫度調(diào)整的高爐煤氣沿荒煤氣管道從除塵箱體下側(cè)進入除塵箱體內(nèi)，為了滿足除塵工藝對溫度的要求，在荒煤氣進入除塵箱體之前，設有熱交換器，這是為了將溫度高于工藝要求的煤氣降溫后再進入除塵箱體，以保障布袋除塵器的安全。為了更好的反映除塵器除塵的狀態(tài)，在畫面中設置了參數(shù)顯示、報警等功能。 為了實現(xiàn) 布袋除塵系統(tǒng) MCGS畫面的自動運行和手動運行，需要在運行策略的循環(huán)策略里面添加程序，根據(jù)系統(tǒng)要求，除塵系統(tǒng)的 反吹 程序見附錄 A。歷史報警能對指定時間段內(nèi)的所有參數(shù)越限情況進行記錄、顯示和打印，以便對系統(tǒng)運行情 況進行分析。 實時報警 在 “用戶窗口”中新建一個窗口，對其窗口屬性進行設置，把窗口名稱和窗口標題改為“報警窗口”。進入運行環(huán)境后，實時報警顯示如圖 。單擊確認。這個報警限值的修改窗口的建立需要設置數(shù)據(jù)對象、制作交互界面、編寫控制流程。報警限值窗口如圖 。接下來是制作交互界面，通過對輸入框的設置，實現(xiàn)用戶與數(shù)據(jù)庫的交互。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 30 圖 歷史報警數(shù)據(jù)報表 報警限值的修改 在實時數(shù)據(jù)庫中 ,對荒煤氣溫度的上限、灰倉灰位的上限值都是已定義好的。它的具體方法是：在運行策略里增加一用戶策略，名為報警數(shù)據(jù)，打開這個策略并且增加一個策略行，從“策略工具箱”中選取“報警信息瀏覽”圖 標，加到策略行上。鼠標指針呈“十”字形后，在畫面的中拖動鼠標至適當大小畫出報警窗口，如圖 。本系統(tǒng)設置的報警的數(shù)據(jù)對象包括：荒煤氣溫度、hui1（灰倉 1灰位）、 hui hui hui hui hui（高位灰倉）。報警顯示是最基本的安全手段。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 27 圖 布袋除塵系統(tǒng)主畫面 當高爐處于故障狀態(tài)時，除塵系統(tǒng)不能自動完成 布袋 的 清灰 ，這時就需要人為 的 干預，因此 在設計中還增加了手動窗口，操作人員只要在手動畫面上點擊鼠標就可以控制閥門的開和關，從而對各個箱體進行反吹除塵。 為了實現(xiàn)整個高爐煤氣布袋除塵系統(tǒng)的監(jiān)控，在畫面中進行的動畫連接，使整個畫面有動態(tài)的變化，還運用腳本程序、定時器等功能，對實際的生產(chǎn)系統(tǒng)進行模擬。 內(nèi)蒙古科技大學畢業(yè)設計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 26 上位機 MCGS 布袋除塵系統(tǒng)畫面設計 主畫面 主畫面 是反映整個生產(chǎn)流程工藝的工程畫面。在進行現(xiàn)場的調(diào)試過程中，可以先借助一些模擬的手段來進行初調(diào)， MCGS軟件為用戶提供了較好的模擬手段。 在動態(tài)畫面