高爐沖渣水余熱中PLC控制系統的應用

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1、高爐沖渣水余熱中PLC控制系統的應用 高爐沖渣水余熱中PLC控制系統的應用 2019/09/05 高爐沖渣;案例分析;余熱 利用技術傳統鋼鐵廠在冶煉鋼鐵過程中,由燃煤鍋爐提供能源,每年鋼鐵廠消耗煤炭數量。高爐沖渣是目前鋼鐵廠采用的主要生產工藝,在爐內1400℃-1500℃高溫影響下,沖渣后的水溫度很高,若能將水余熱收集起來,為冶煉工藝提供能量,有效減少鋼鐵廠煤炭消耗,降低生產成本。水余熱利用技術目前在各大鋼鐵廠都有應用,但設備簡單、供熱量受季節(jié)影響,

2、沖渣過濾不充分會堵塞管網,可見該項技術還有待完善。 1高爐沖渣水余熱利用現狀 1.1采暖應用 采暖質量受天氣影響較大,鋼鐵廠冬天產出高爐渣水,其溫度最高能達到53℃,這位室內取暖提供有利條件。在鋼鐵廠周圍住戶房間里安裝供暖設施,渣水經過濾裝置順著管道流向各處,水溫下降后排出,持續(xù)供水能將室內溫度保持在穩(wěn)定水平,住戶不用開空調。 1.2發(fā)電應用 余熱能為發(fā)電設備提供動力,熱水經過蒸汽機處理后變成蒸汽,汽輪機被蒸汽推動做工,經過一系列措施將水熱分離,并將熱能轉換成電能。此外,水余熱在海水淡化工藝中也有應用。

3、 2案例分析 2.1廠家生產現狀 某煉鐵廠共有三臺鍋爐,其中一座為高爐,爐內容量1000m3,剩下兩臺是燃氣鍋爐,重50噸。高爐沖渣后得到大量渣水,水中包含較多熱量,但并未被利用起來。廠區(qū)共有兩座汽水換熱站,用于廠區(qū)供暖,兩座換熱站的總采暖負荷約為21MW。在此情況下,渣水中熱量散發(fā),鍋爐補水加熱引入新水,導致資源消耗巨大。為改變上述問題,廠家引入水余熱回收系統,將水中熱量收集起來,減少煉鐵廠能耗。本次系統設計融入先進科技,旨在提升系統實用性,采用PLC集中控制自動化系統,配合自動化儀表等儀器,構建相應的水余熱回收系統。為優(yōu)化系統功能,將換熱站、煙氣回收系統

4、配合此系統使用。整個系統采用儀電一體化技術,將PLC控制系統安裝在換熱站中,在操作員站安置另一套PLC控制系統,實現對余熱采集過程的自動控制,控制系統與計算機相連,相關參數在計算機屏幕上顯示出來,技術員通過屏幕按鈕,完成警報值設定、參數調整等功能。監(jiān)控中心人員在工作時間內必須堅守崗位,若系統控制出現異常,及時排查故障,快速恢復系統運行。 2.2系統設計 如圖1所示,是主要系統的設計圖紙,左邊是煙氣換熱系統,右邊是沖渣水換熱系統。水余熱回收系統設計:PLC控制系統安置在電氣室中,由技術員在旁輔助操作,完成余熱回收作業(yè)。系統包含多個裝置,沖渣水換熱器、汽-水換熱器分

5、別設置兩臺并安裝到相應位置,熱網循環(huán)泵準備兩臺,還要準備補水泵、熱力管網等裝置。溫度、流量等參數通過系統都能被檢測出來,系統檢測項目如下:(1)換熱器經過一次沖渣水作業(yè),測量出水溫度和壓力,測量數據立即在控制室中顯示出來。(2)進行二次沖渣水作業(yè),再次測量溫度與壓力,技術員在控制室中記錄相應的測量數據。(3)精確測量采暖溫度和壓力,實時顯示測量數據。(4)對進水總管實時監(jiān)測,測量參數與上述內容相同,顯示屏上將供熱熱量實時顯示出來。(5)系統運行前、運行中,對除污器壓力變化進行監(jiān)測,將數值在控制室計算機中顯示出來。(6)蒸氣總管、汽-水換熱器除監(jiān)測上述值外,還有檢測流量值,若流量超出標準范圍及時

6、調節(jié)。(7)對熱網循環(huán)泵狀態(tài)進行檢測,重點測量其出口壓力,將壓力控制在合理范圍。(8)檢查補水泵,對出口壓力、總管壓力、流量等參數進行檢測,調整不符合標準的參數,保證系統運行順暢。 2.3系統設計要點分析 余熱回收系統旨在分離、存儲渣水熱能,系統必須滿足安全、環(huán)保及低耗能原則,因此設計過程必須注意以下要點。(1)熱交換器、管道設計要點:制定相應的防堵、防腐措施,對渣水酸堿度、雜質含量等詳細分析,進而得到針對性的防堵方案。將水流速度控制在最佳范圍內,流速過快殘渣會加速管道磨損,流速過慢會降低熱能回收效率。(2)過濾、沖洗設計:過濾設備要選擇耐熱性強、耐磨損的設備,

7、在經濟條件允許的情況下,選擇性價比最高設備。沖洗次數根據渣水含熱量來定,保證經過多次沖洗后,能達到最高的熱量回收率。(3)對沖渣工藝進行優(yōu)化,合理布局換熱站,盡量讓設備擺放緊湊,減小占地面積,從而降低工程造價。反沖水源選擇必須慎重,都在會影響余熱回收系統的運行穩(wěn)定性。(4)做好安全防護設計,在系統關鍵位置安裝備用裝置,如備用水泵、備用管道等,若設備出現故障,PLC系認會自動跳轉到備用設備上,保證系統正常運行,技術員及時修復故障,修復期間并不影響系統運行,同時提升系統運行安全性,保證煉鐵廠工作人員安全。(5)設置冗余設備,在運行裝置基礎上,設置一定數量的冗余設備,能促進系統穩(wěn)定,降低系統運行風險

8、,可見冗余設備設置在余熱回收系統中是非常有必要的。 3計算機控制系統設計 3.1系統配置 為實現余熱回收系統的自動化運行,廠家選用PLC自動控制系統,以西門子S7-300為控制器核心系統,利用邏輯控制程序,完成整個余熱回收操作,除系統自動運行外,需輔助交換機、技術員操作,才能實現余熱回收的全面控制?;厥者^程中需變化的量有壓力、水流量等,控制開關啟閉、熱數據采等工作由系統自動完成,技術員在計算機上按下相應按鈕即可。將工控機安置在操作員站,機器屏幕自動顯示系統收集數據,在機器上預設控制參數,當系統監(jiān)測到相關數值超出正常范圍,會自動報警。維護、回收等數

9、據都記錄在系統中,技術員可隨時調用歷史數據,從而合理調節(jié)儀器參數。操作站設置兩臺PLC控制器,沖渣水換熱站電氣室安置一臺,監(jiān)控水余熱回收過程,另一臺控制器安置在鍋爐電氣室,雙管齊下對水余熱回收過程進行監(jiān)控,換熱站監(jiān)控系統允許技術員操作,另一系統只支持監(jiān)控和顯示數據。 3.2系統功能 自動化編程控制系統必須保證功能多樣化,才能滿足水余熱回收工藝要求,不同裝置負責不同功能,渣水換熱器負責采暖水溫,循環(huán)泵負責熱水循環(huán),壓力泵控制水壓等,下面挑介個裝置分別介紹其功能。補水泵:其功能是對補水點壓力進行調節(jié),補水點壓力、水泵處于閉環(huán)控制回路,當壓力下降,回路中的反饋系統會將

10、信息傳到水泵,水泵根據系統運行情況及時調整泵壓,實現對補水點壓力的調控。渣水換熱器:與蒸汽補熱系統關系緊密,渣水經過換熱器后采暖水溫發(fā)生變化,蒸汽閥門、采暖水溫構成閉環(huán)回路,當水溫發(fā)生變化,蒸汽補熱系統會根據渣水溫度,對閥門啟閉狀態(tài)進行調節(jié),閥門開度不同,采暖水溫隨之變化。汽-水換熱器:與渣水換熱器構成閉環(huán)回路,排放閥開度由汽-換熱器控制,當渣水換熱器中的凝結水位發(fā)生變化,排放閥開度隨之變化。循環(huán)泵組:調節(jié)參數為轉速、啟閉狀態(tài)等,通過各參數調節(jié),讓出口壓力保持恒定狀態(tài)。水余熱回收過程中,相關裝置都由PLC系統集中控制,配上專業(yè)技術員,對系統進行控制,定期對操作系統進行維護,泵組、閥門等在PLC

11、控制下自動啟閉。控制系統中還包含預警模塊,當壓力過大、溫度過高時,系統自動報警,同時自動切換到備用裝置上,保證水余熱回收系統的正常運行。 4結束語 綜上是對高爐沖渣水余熱回收系統的相關介紹,余熱在供暖、發(fā)電等領域都有應用,相信隨著科技的進一步發(fā)展,渣水余熱會在更多領域得到應用。余熱回收系統設計過程中,為減少熱量損失,必須從水流速度、回收設備等多方面把控,細節(jié)設計嚴格化,既能保證設計質量,又能減少熱浪流失。 參考文獻 [1]徐珊珊.高爐沖渣水余熱利用技術淺析[J].黑龍江冶金,2016(5):22-24. [2]蘇相成,黃波.凌鋼高爐沖渣水余熱回收與利用[J].冶金動力,2019(2):46-49.

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