蓄热式脉冲燃烧镁还原炉工艺与操作说明

.蓄热式脉冲燃烧镁还原炉工艺与操作说明(控制部分) 4.1概述

热工控制系统采用西门子（SIEMENS）公司的可编程控制器（PLC）S7-300和兼容工控机，组成先进、实用、可靠的自动调节控制系统，其在国内冶金企业中的应用极为广泛，具有价格适中，系统先进实用、稳定可靠，便于维护等优点。改造后的还原炉控制系统采用西门子（SIEMENS）公司的可编程控制器（PLC）S7-300和研华工控机，组成先进、实用、可靠的自动调节控制系统。由一次仪表采集的各种过程变量送入PLC，再由PLC根据设定控制目标值和实际值的偏差进行PID运算，计算烧嘴的燃烧时间。同时PLC产生一系列时序脉冲信号，并根据输入数字量的大小控制不同的燃烧控制器和烧嘴，使它们按照一定的时序点燃或熄灭，进而控制还原炉的温度。

操作人员可通过键盘或鼠标通过工控机以人机对话的形式，设定炉子的各项热工参数，计算机根据设定的参数进行自动调节。整个生产过程中将压力、温度等参数送到工控机处理，并在CRT上显示，同时可随时调阅各种历史趋势或根据用户要求打印生产报表，声光报警系统可及时对故障、误操作等进行报警，并向操作者提示故障点。本系统操作方便，运行可靠，维护简单。

本系统由两大部分组成，即还原炉热工控制和换向控制系统；整个系统的功能分可分为炉温控制、炉压回路、脉冲燃烧换向、安全报警连锁。

操作系统可提供现场手动、远程手动、全自动三种控制模式，以适应各种不同的工况或工艺调整、设备检修等需要。 4.2控制系统工艺说明 4.2.1还原炉温度控制

? 炉温检测点的布置 名称 还原炉 检测点数 4 检测位置 炉顶 常用参数 1250℃ 在的顶部共设置4支S型热电偶，每支热电偶同时工作，温度在CRT上显示，通过选择温度最高的一支热电偶作为测量值进行燃烧控制，故障电偶自动剔除。

? 供热量控制

供热量的控制是通过烧嘴的燃烧时间而不是空气和煤气的流量来实现的。烧

嘴按顺序燃烧，且每个烧嘴是单独控制的。当烧嘴打开时，它以100％的能力工作。

自动方式：操作人员给定的温度设定值被送至温度控制程序。温度控制程序将此值与该供热段实测的温度相比较，并精确调节瞬时的热需求。加热炉的热需求根据图1转换成燃烧时间。

燃烧时Tm 100％

100

20

图1 热需求与燃烧时间关系图

0≤热需求(Hd)≤20%时，燃烧时间(Tm)＝0，此时烧嘴处于关闭状态。

20＜热需求(Hd)≤100%时，燃烧时间(Tm)＝Hd(%)×换向周期/100，此时烧嘴燃烧时间比例于热需求。

例如:如果脉冲周期为60s，热需求＝20％那么燃烧时间Tm＝20×60/100=12sec。 烧嘴开启及燃烧时序图如图2所示。

20

100

热需求Hd100％

图2 烧嘴开启及时序燃烧图

手动方式：在CRT上由操作员直接给出换向周期和燃烧时间的设定值。 4.2.2煤气总管快速切断阀连锁控制

在煤气总管上设置一个气动快速切断阀，阀前设置一个取压点，当阀前一点压力、助燃空气压力、压缩气压力低时自动切断煤气。也可由操作人员手动快速关闭煤气切断阀切断煤气。 4.2.3炉内压力控制

在炉顶设置一个炉内压力取样点。根据炉内压力设定值和测量值的偏差,手动调节空烟和煤烟引风机入口调节阀的开度，维持炉内微正压在＋10Pa左右。 4.2.4烟气温度控制

测量位置 引风机前空烟、煤烟总管 空气、煤气换向阀后 测量点数 2 4 温度范围 0-400℃ 0-400℃ 报警值 200℃ 200℃ 排烟温度的调节通过空烟和煤烟引风机入口调节阀的开度，保证排烟温度不大于200℃。换向阀后的排烟温度起检测换向阀后排烟温度和保护换向阀的作用，该温度通过各烧嘴前手动蝶阀调整，各点排烟温度应比较均衡。 4.2.5换向控制

换向控制系统具有定时换向、超温强制换向和手动强制换向功能，正常情况下，采用定时换向，超温时，强制换向，换向阀的位置信号进入控制系统，并在CRT上显示，换向阀的位置不到位报警。

换向方式

加热炉一侧A侧烧嘴按时序脉冲燃烧时，另一侧B侧相对应烧嘴同时按时序

脉冲排烟、蓄热体蓄热；下一个换向周期开始时，加热炉B侧烧嘴按时序脉冲燃烧，预热常温空气或煤气，A侧烧嘴按时序脉冲排烟、蓄热体蓄热。

正常使用时，操作员在人机界面上全选4个换向阀，4个换向阀正常脉冲燃烧并换向，脉冲燃烧时间根据该段设定炉温和实际炉温的偏差自动计算，范围为20％～100％的换向周期时间。当实际炉温大于设定炉温时，自动减少脉冲燃烧时间，反之，当实际炉温小于设定炉温时，自动增加脉冲燃烧时间。

换向阀联锁关系：

（1.）煤气关闭和煤烟关闭同时动作; （2.）打开空气翻板阀;

（3.）空气关闭和空烟关闭同时动作; （4.）先关空气翻板阀;

（5.）空气打开和空烟打开同时动作; （6.）煤气打开和煤烟打开同时动作;

当阀组中某个换向阀换向不到位故障时，该阀组自动关闭，等待维修处理。故障解除时，需要人工重新投入，即将换向手／自动选择按钮选为手动，选择换向阀投入，然后再选回到自动。 4.3加热炉操作说明

从WINDOW XP 的“开始”菜单中程序栏里选中所有程序〉Simatic〉WINCC，进入WinCC的子菜单中选中WINCC V6.0 AISA。 或从桌面上双击SIMATIC WinCC Explorer的图标。 4.3.1主画面

? 实时显示还原炉和介质的温度、压力、流量、换向时间等，此值随现场实际

值变化而变化。

? 实时显示换向阀的开关位置，管道的介质状态，通过管道颜色表示，黄色表

示煤气，深灰色表示排烟气；蓝色表示通空气。 ? 显示设备故障。

4.3.2换向阀操作方式（炉温控制）

在主画面上单击换向阀，弹出一段换向阀操作子画面，换向阀操作子画面内容如下：

? 换向手／自动选择：正常生产时选择自动，需要单个换向阀调试时选择

手动。

? 上位手动允许／禁止选择：正常生产时选择禁止，需要单个换向阀手动

调试时选择允许。

? 超温换向允许／禁止选择：正常生产时选择允许，即换向阀超温强制换

向，特殊情况下需要超温不强制换向时选择禁止。

? 限位不联锁允许／禁止选择：正常生产时选择禁止，即换向阀限位联锁

换向，换向阀故障仅仅为限位故障情况下需要限位不联锁，维持生产等待检修限位开关时选择允许。

? 脉冲时间计算手／自动选择：正常生产时选择自动，程序自动计算脉冲

燃烧时间，需要手动设定脉冲燃烧时间时选择手动。

? 换向阀手动控制选择框及输出、限位指示：用于手动操作单个换向阀打

开或关闭，并指示相应的输出和开关限位到位状态。

? 换向周期：设定换向阀换向周期时间，单位为秒。设定范围为30～60

秒。

? 剩余时间：显示到下一次换向的剩余时间，单位为秒。

? 脉冲时间手动值：当选择脉冲时间手动计算时，可以人工输入脉冲时间

手动值，单位为0～100％，用于计算脉冲时间，即单个换向周期内的燃烧时间＝脉冲时间手动值＊换向周期。

? 脉冲时间自动值：当选择脉冲时间自动计算时，程序自动输出脉冲时间

自动值，单位为0～100％。当脉冲时间计算手／自动转换时，脉冲时间手动值与脉冲时间自动值无扰动切换。

? 温度设定值：设定该段炉温目标值，单位为℃。

? 温度实际值：显示该段炉温最高值，单位为℃，程序中选择该段炉温最

高值作为温度反馈参与脉冲时间计算。 例子：换向阀操作子画面自动换向参数设定步骤： （1） 换向周期： 60。

（2） 超温换向允许／禁止选择：允许。 （3） 限位不联锁允许／禁止选择：禁止。 （4） 上位手动允许／禁止选择：禁止。

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