纯碱厂石灰窑配料系统的实现

吴天一，房益

（山东三维石化工程股份有限公司，山东青岛266071）

石灰窑是氨碱法制碱的重要设备之一，它将石灰石进行煅烧，供给制碱所需的优质石灰与合格的窑气（CO2）。某碱业公司现有7台石灰窑，煅烧石灰石的能力可满足800kt／a纯碱产能，从2008年开始使用I／A系统作为配料生产的关键控制设备，使石灰窑配料系统更趋完善。

1 石灰窑配料工况及系统配置

1.1 石灰窑配料工况

石灰窑称重配料系统包括石头皮带、煤皮带、料斗、称重传感器、DCS等。

原有系统石灰配料斗下部装有3台称重模块，量程均为2t，分别为浮动式、半浮动式、固定式。因为料斗的关门系统比较落后，关门时产生很大的重力使料斗产生偏转，影响计量的准确性。重新将3台称重模块改为2台固定式、1台半浮动式，保证了计量的准确性，使用效果良好。石灰窑配料为单斗，双料（石灰石、煤）。石灰石、煤的质量按10∶1配比，配比完成后，料斗内石灰石、煤倒入提升机，由提升机将配好的料放入石灰窑煅烧，石灰窑底产生成品石灰。

1.2 系统配置

石灰窑称重配料系统的配置：称重模块（量程为2t）3台，质量变送器1台，DCS I／O卡件1套，如图1所示。

图1 称重配料系统的配置

2 配料说明

工艺控制过程：DCS接收的信号为称重信号，DCS输出信号有4个：加石、加煤、开门、关门，输出接点信号时序如图2所示。

图2 输出接点信号时序

设定好批次，开始自动上料，DCS输出加石信号，控制石头皮带加石，当称重＝石头质量设定值－石头质量提前量时，停止加石信号，等待3s，修改石头质量提前量，输出石头质量实际值。自动输出加煤信号，同样当称重＝石头质量实际值＋煤质量设定值－煤质量提前量，停止加煤信号，等待3s，修改煤提前量，输出煤实际值；批次加“1”，判断是否到达设定批次，进入下一循环。

操作需设置的参数：批次、石头质量设定、配煤比例、石头质量提前量、煤质量提前量，其中两个质量提前量在每批次配料结束后程序自动做相应修改。

石头质量提前量修正公式：

煤质量提前量修正公式：

式（1）～（2）中系数，为防止一次修改到位可能引起的震荡，一般为0.3～0.8，现场为0.5。

煤质量设定值＝石头质量实际值×配比比例／100，目的是控制好每一批次的煤石质量比例。

用户在秤的量程内，任意设定石头（石灰石）的加料量，以设定值和煤的配比。

3 控制系统的功能

a）精确配料。选用TOLEDO称重传感器，该传感器精度高，可靠耐用，具有不同的安装方式供选择，其精度为2×10－4。

b）校秤功能。校秤过程十分简单，只需将秤内杂物清扫干净，然后校零点，再在秤内放入300kg砝码，校量秤即可。操作方便，且校秤数据即使在DCS掉电情况下也不会丢失。

c）零点跟踪监视。为了每批次配料的准确性，必须及时监控秤内零点的移动范围。由于现场的原因，卸料后不一定每次都能回零，设定一个叫做零允差的范围以控制零点的漂移，当零点超出范围时，单击参数设定画面的清零键，便可重移零点。

d）误差监视跟踪。在称重画面中，自动显示每批料的实际质量误差，包括石头质量误差和煤质量误差。

e）参数设定。可以设定配比数的输入，提前量的设定，允许误差范围等。

f）权限管理。在操作过程中，各种不同的操作需要有不同的权限，DCS可配置多种操作级别，当越权操作时，必须提供登录密码。

g）数据记录。DCS采用开放的数据库管理方式，能存储半年以上的历史数据，采用表格或曲线的方式呈现，使管理人员查询历史数据时能够一目了然。

h）报警。当某一模块发生故障时，可以在操作画面上及时显示，便于操作人员维护。

i）报表打印功能。为了能够灵活查询和打印各种报表，专门用VB程序开发了一套报表打印系统，可以进行日报表、月报表、年报表的打印。

4 配料过程中注意的问题

配料系统投运已来，故障率很低，配料过程中，配料次数越多，配料精度越高，极大地改善了石灰窑的性能和窑气的质量，减轻了操作工的劳动强度，但操作过程中需注意以下问题：

a）在配料过程中，操作人员不能站在秤体上进行维修，由于机器分辨不出人或物，容易造成配料系统误工作，而配煤质量越来越少，直至为零。

b）加料机如出现故障，需调整料斗时，应先将显示仪表断电，再排除故障。否则，如仪表带电调整，调整幅度过大，仪表找不到零点，超过其零点误差范围，在自动配料开始前即停止工作。此时，需重新校准找回零点，以便重新正常工作。

c）每次配料结束后，应将秤中的积料排放干净，如有积料，将影响配料的精度及正常运行。

d）目前程序控制的上料数据，在提前量不变的情况下，偶尔会出现偏离给定值很大的数据，现场二次表阻尼系数太大，不能及时更新称重数值，造成控制波动。

5 结束语

DCS与称重模块相结合，构成了一种具有高性价比的石灰窑配料系统，很好地满足用户的特定配料控制要求，能迅速精确地控制配料过程。实践运行表明，该系统运行可靠，维护使用方便，人机界面友好，提高了自动化水平，减少了维修工、操作工的劳动强度，值得在同类及相关行业推广。

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