【正文】 的 50~55％ ，平均為 465kg/t標(biāo)準(zhǔn)煤 (20xx 年 )[2]，比國(guó)際先進(jìn)水平高約 30kg/t。 高爐煤氣中的粉塵主要來(lái)自于高爐入爐原料中的細(xì)粉粒，這些細(xì)粉粒在高爐爐內(nèi) 、外 壓力差的作用下，進(jìn)入高爐煤氣。袋式除塵器是一種高效的干式除塵設(shè)備。本設(shè)計(jì)結(jié)合實(shí)際，把較為先進(jìn)的控制技術(shù)應(yīng)用到除塵過程中，開拓了一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域，節(jié)省了人工勞動(dòng)，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。 整個(gè)高爐煤氣布袋除塵系統(tǒng)流程如圖 所示。通過 MCGS 這個(gè)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(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè) 生產(chǎn)過程 的實(shí)時(shí)監(jiān)控。高爐是煉鐵生產(chǎn)中的主體設(shè)備。 ②送風(fēng)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(xué)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(lái)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(fēng)溫提高 100℃ 可提高高爐風(fēng)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(fēng)溫的提高不但可以替代昂貴的焦炭，而且允許噴吹煤粉，進(jìn)而取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 高爐煤氣對(duì)熱風(fēng)爐的影 響 熱風(fēng)爐使用高爐煤氣進(jìn)行燃燒，在爐內(nèi)蓄熱積存足夠的熱能，然后引入冷風(fēng)進(jìn)行熱交換，以獲得高爐生產(chǎn)所需要的熱風(fēng)?？v觀很多中小型高爐的生產(chǎn)實(shí)踐，熱風(fēng)爐使用壽命短的原因主要有兩個(gè)：其一是耐火球質(zhì)量差。在熱風(fēng)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(fēng)爐無(wú)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(xué)藥物處理的系統(tǒng)龐大，處理難度大；用沖渣水稀釋后進(jìn)行閉路循環(huán)，沖渣過程中氰化物會(huì)隨蒸汽擴(kuò)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(duì)環(huán)境 污染少 ，且煤氣的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大。 重 力 除 塵 器袋 式 除 塵 器 進(jìn)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(jī) 斗 式 提 升 機(jī) 灰 倉(cāng)煤 氣用 戶外 運(yùn)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(diǎn) 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(fēng)除塵器屬于中等效率除塵器。 靜電除塵器是利用高壓電場(chǎng)使顆粒荷電，在庫(kù)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(shè) 備 費(fèi) ( 比 值 )機(jī) 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(fēng) 除 塵 器袋 式 除 塵 器水 膜 除 塵 器多 管 旋 風(fēng) 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(jī)理 袋式除塵器從 19世紀(jì)中葉開始用于工業(yè)生產(chǎn)以來(lái) ， 不斷發(fā)展 ， 特別是 20世紀(jì) 50年代 ,脈沖噴吹的清灰方式以及合成纖維濾料的應(yīng)用 ， 為袋式除塵器的進(jìn)一步發(fā)展提供了有利條件。盡管這三種方式都能達(dá)到將氣 體 中固體顆粒分離出來(lái)的目的，但它們的機(jī)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(duì)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??； （ 3） 抗皺折、耐磨、機(jī)械強(qiáng)度高； （ 4） 耐溫、耐腐蝕性好； （ 5） 吸濕性小，易清灰； （ 6） 使用壽命長(zhǎng)，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(jié)構(gòu)和后處理。從濾料結(jié)構(gòu)看，短纖維的過濾效率比長(zhǎng)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(guān)。耐溫性是選擇濾料的重要因素。當(dāng)處理的 氣體 中含有一定量的蒸汽時(shí)，如果濾料的吸濕性高，會(huì)造成粉塵 黏結(jié) ，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?yàn)V料與支撐骨架之間的磨損。由于棉布濾料抗化學(xué)侵蝕性差、耐溫性差、吸濕性強(qiáng)及可燃性等，其使用受到局限。 無(wú)機(jī)纖維濾料 為了使濾袋能耐高溫，近年來(lái)無(wú)機(jī)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(jī)械清灰 ： 包括人工振打、機(jī)械振打、高頻振蕩等。在高溫氣體凈化中，所用濾料抗彎折強(qiáng)度較差時(shí)，可以考慮采用這種方式。清灰氣流可以由主風(fēng)機(jī)供給，也可以單獨(dú)設(shè)反吹風(fēng)風(fēng)機(jī)。由于它具有許多優(yōu)點(diǎn)，因而近年來(lái)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(fù)壓式除塵器 ： 在通常的除塵系統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)置于除塵器的后面，使除塵器處于負(fù)壓，將含塵氣流吸入除塵器進(jìn)行凈 化。這種方式的管道布置緊湊，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 16 對(duì)外殼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求不高。圓 袋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于清灰。 2）扁袋 ： 扁袋 [圖 (a)]除塵器是由一系列扁長(zhǎng)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(shè)支撐骨架（袋籠）。 當(dāng)采用下進(jìn)風(fēng)時(shí)，除塵器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)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(xì)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(shè)備阻力增加 [13]。 當(dāng)濾袋表面積塵達(dá)到一定厚度時(shí)，由清灰控制裝置 (差壓反吹或定時(shí)反吹 方式 )按設(shè)定程序關(guān)閉提升閥，控制當(dāng)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(xì)微粒到粗粒的各粒徑分布的 [14]。當(dāng)灰膜增厚，阻力增大到一定程度時(shí)，再進(jìn)行清灰，去掉大部分灰膜，使阻力減小到最小，再恢復(fù)正常過濾。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)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(jìn)入布袋除塵箱體進(jìn)行過濾凈化。 除塵箱體過濾后的灰塵，由螺旋輸送機(jī)輸出，再經(jīng)過斗 提機(jī)到高位灰倉(cāng)，然后經(jīng)粉塵加濕機(jī)加濕，由汽車運(yùn)出廠區(qū)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，脈沖控制系統(tǒng)應(yīng)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(dāng)荒、凈煤氣總管壓差達(dá)到 6KPa（設(shè)定值） 時(shí)，進(jìn)行反吹。 離線反吹：即當(dāng)荒、凈煤氣總管壓差達(dá)到 6KPa（或到達(dá)規(guī)定的反吹時(shí)間）時(shí)，關(guān)閉箱體 進(jìn)出口閥門，然后進(jìn)行反吹 ， 反吹后立即打開凈煤氣進(jìn)出口閥，使箱體恢復(fù)正常工作狀態(tài)，然后進(jìn)行下一個(gè) 箱體 的反吹。 1 倉(cāng)壁振動(dòng)器； 2補(bǔ)償器； 3中間灰斗； 4電動(dòng)球閥； 5葉輪給料機(jī) 圖 儲(chǔ)灰、卸灰裝置原理圖 輸灰的方式按輸送裝置的動(dòng)力分為機(jī)械輸送 和氣力輸送。它一般單獨(dú)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(yīng)控制在 80～ 300℃ 之間，如果溫度過低，則會(huì)因?yàn)槊簹鉁囟容^低發(fā)生水蒸氣凝結(jié)現(xiàn)象，潮濕的煤氣經(jīng)過布袋除塵時(shí)會(huì)使布袋受潮，干燥的灰遇到潮濕的布袋會(huì)大量淤積進(jìn)而糊住布袋的通氣孔，降低布袋的除塵能力，最終導(dǎo)致布袋報(bào)廢。由于除塵器內(nèi)各室的進(jìn)風(fēng)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(dāng)中間灰倉(cāng)灰位下降到灰位下限時(shí)，按順序關(guān)閉中間倉(cāng)卸灰球閥、葉輪給料機(jī)、螺旋刮板輸送機(jī)、斗提機(jī)。 MCGS（ Monitor and Control Generated System） 是一套基于 Windows平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 的組態(tài)軟件系統(tǒng)。組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用環(huán)境。 圖 MCGS組態(tài)軟件的工作平臺(tái) 主控窗口是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的主窗口 ,也是應(yīng)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(lái)建立動(dòng)畫圖形的，用戶在規(guī)定了不同名稱的動(dòng)畫窗口后，就可以在其上編輯自己需要的工程畫面。 一般簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)畫面，可以利用 MCGS中的圖符與相關(guān)變量之間的關(guān)聯(lián)來(lái)完成。 MCGS 組態(tài)過程 首先了解整個(gè)工程的系統(tǒng)構(gòu)成和工藝流程 ,弄清測(cè)控對(duì)象的特征 ,明確主要的監(jiān)控要求和技術(shù)要求問題。 制作動(dòng)態(tài)畫面是組態(tài)軟件的最終目的，一般的設(shè)計(jì)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(lái)畫出效果圖，也可以是一些通過數(shù)碼相機(jī)、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(gòu)件（ 即 腳本程序），這樣就可以通過簡(jiǎn)單的編程語(yǔ)言來(lái)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(shí)現(xiàn)和外部設(shè)備的連接，在進(jìn)行連通之前，裝入正確的驅(qū)動(dòng)程序和定義通信協(xié)議是很重要的，有時(shí)不能與設(shè)備進(jìn)行可靠的連接，往往就是通信協(xié)議的設(shè)置有問題而造成的。整個(gè)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(dǎo)出管、上升管、下降管進(jìn)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(jìn)入除塵箱體內(nèi)，為了滿足除塵工藝對(duì)溫度的要求，在荒煤氣進(jìn)入除塵箱體之前，設(shè)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(jìn)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(shè)置了參數(shù)顯示、報(bào)警等功能。 為了實(shí)現(xiàn) 布袋除塵系統(tǒng) MCGS畫面的自動(dòng)運(yùn)行和手動(dòng)運(yùn)行，需要在運(yùn)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(bào)警能對(duì)指定時(shí)間段內(nèi)的所有參數(shù)越限情況進(jìn)行記錄、顯示和打印，以便對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情 況進(jìn)行分析。 實(shí)時(shí)報(bào)警 在 “用戶窗口”中新建一個(gè)窗口，對(duì)其窗口屬性進(jìn)行設(shè)置，把窗口名稱和窗口標(biāo)題改為“報(bào)警窗口”。進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境后，實(shí)時(shí)報(bào)警顯示如圖 。單擊確認(rèn)。這個(gè)報(bào)警限值的修改窗口的建立需要設(shè)置數(shù)據(jù)對(duì)象、制作交互界面、編寫控制流程。報(bào)警限值窗口如圖 。接下來(lái)是制作交互界面，通過對(duì)輸入框的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)用戶與數(shù)據(jù)庫(kù)的交互。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 30 圖 歷史報(bào)警數(shù)據(jù)報(bào)表 報(bào)警限值的修改 在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中 ,對(duì)荒煤氣溫度的上限、灰倉(cāng)灰位的上限值都是已定義好的。它的具體方法是：在運(yùn)行策略里增加一用戶策略，名為報(bào)警數(shù)據(jù)，打開這個(gè)策略并且增加一個(gè)策略行，從“策略工具箱”中選取“報(bào)警信息瀏覽”圖 標(biāo)，加到策略行上。鼠標(biāo)指針呈“十”字形后，在畫面的中拖動(dòng)鼠標(biāo)至適當(dāng)大小畫出報(bào)警窗口，如圖 。本系統(tǒng)設(shè)置的報(bào)警的數(shù)據(jù)對(duì)象包括：荒煤氣溫度、hui1（灰倉(cāng) 1灰位）、 hui hui hui hui hui（高位灰倉(cāng)）。報(bào)警顯示是最基本的安全手段。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 27 圖 布袋除塵系統(tǒng)主畫面 當(dāng)高爐處于故障狀態(tài)時(shí)，除塵系統(tǒng)不能自動(dòng)完成 布袋 的 清灰 ，這時(shí)就需要人為 的 干預(yù)，因此 在設(shè)計(jì)中還增加了手動(dòng)窗口，操作人員只要在手動(dòng)畫面上點(diǎn)擊鼠標(biāo)就可以控制閥門的開和關(guān)，從而對(duì)各個(gè)箱體進(jìn)行反吹除塵。 為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)高爐煤氣布袋除塵系統(tǒng)的監(jiān)控，在畫面中進(jìn)行的動(dòng)畫連接，使整個(gè)畫面有動(dòng)態(tài)的變化，還運(yùn)用腳本程序、定時(shí)器等功能，對(duì)實(shí)際的生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行模擬。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書（畢業(yè) 論文 ） 26 上位機(jī) MCGS 布袋除塵系統(tǒng)畫面設(shè)計(jì) 主畫面 主畫面 是反映整個(gè)生產(chǎn)流程工藝的工程畫面。在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試過程中，可以先借助一些模擬的手段來(lái)進(jìn)行初調(diào)， MCGS軟件為用戶提供了較好的模擬手段。 在動(dòng)態(tài)畫面