高炉煤气除尘放灰系统自动化改造

凌寒

【摘 要】近年来我国的环保意识的加强，过去的粗犷开放式生产模式逐渐成为过去，生产的废气、粉尘和废渣等都被回收再利用。但在回收废气、粉尘和废渣的同时也伴随着安全隐患的增加，为了减少不安全因素，大部分企业都采取的工业自动化远程操作。本文本着减少经济成本理念改进了高炉煤气除尘放灰系统，增强了卸灰能力，减少了工人现场出勤次数，降低了危险系数。

【关键词】除尘；安全；自动化

0 引言

随着我国环境保护意识的加强，我国的高炉炼铁已经从过去的开放式炼铁环境转变为封闭式炼铁模式，当年照片宣传的铁花四溅、白烟滚滚的年代已经过去，现在炼铁厂已经成为花园式工厂。

高炉炼铁的主要产品是生铁，副产品有高炉煤气、炉尘和炉渣。其中炉尘是随着高速上升的煤气带离高炉的细颗粒炉料。一般含铁30%～50%，含碳10%～20%。经煤气除尘回收后，可以用作烧结矿原料。[1]

高炉煤气经重力除尘器粗除尘后，进入布袋除尘器精除尘，净化后的煤气经煤气主管、调压阀组（或TRT）调节稳压后，送往厂区净煤气总管。荒煤气的灰尘含量为5～6g/Nm3，经布袋除尘后，煤气的含尘量≤8mg/Nm3，即可以满足用户对煤气含尘量的要求。

1 工艺流程

1.1 箱体组成

箱体由荒煤气室（过滤室）、净煤气室、下灰斗、人孔、煤气进出口、气体分布栅、安全阀、取样口、吹扫口、煤气放散口及支座等组成。荒煤气从箱体顶部中间方向进入，净煤气出口设在箱体顶部。荒煤气从上而下，气流均匀，避免布袋剧烈晃动。

1.2 喷吹系统工艺流程

反吹介质为氮气，每个箱体设二套脉冲氮气反吹系统。脉冲阀的进气端与喷吹气包连接，出气端通过阀门（常开）与喷吹管连接。当脉冲阀打开时，氮气由喷吹气包通过脉冲阀，经喷嘴喷入文氏管，并振动滤袋，进行清灰。在喷吹清灰过程中，每次喷吹清灰时间为0.1～0.2S，在这一瞬间内喷出的高压氮气，形成高速气流，从周围引入数倍于喷射气量的净煤气冲进滤袋，致使滤袋急剧膨胀，引起一次冲击振动，同时，在瞬间产生由里及外的逆向气流，由于冲击和逆向气流的作用，附着在滤袋外层的粉尘被抖落，而嵌于滤布孔隙中的粉尘也被吹掉，滤袋可重新使用。

1.3 卸输灰装置

卸输灰装置由大灰仓、卸灰阀、皮带等组成。为保证卸灰通畅，在布袋除尘器箱体和大灰仓及中间灰仓的下锥体设有仓壁振动器。

1.4 燃气自动化硬件组成

本系统主要由施耐德PLC组成，其中包括电源模板、CPU模板、数字量模板、模拟量模板和通讯模板组成。主站CPU为140CPU651 50，主分站通过主站CRP模块和分站CRA模块由同轴电缆进行通讯连接，并安装主站冗余。其余分站装有140DDI、DDO、ARI、ACI等模块用来采集数据及驱动设备动作。

1.5 卸灰程序段

程序说明：

（1）如图2所示，IO_PLC远程控制、IO_LOCAL现场控制、PD_RUN皮带运转反馈信号、HMI_START_PB电脑画面启动、HMI_STOP_PB电脑画面停止、CY_D压差到信号、RUN_CMD仓壁振动器启动输出、SUB 减法功能块、GT大于功能块。

（2）第一段程序，运灰皮带启动有两种控制方式，远程控制和现场控制。在远程控制中，在PD_RUN信号来的前提下可在画面手动启动仓壁振动器RUN_CMD进行放灰作业，并在CY_D信号来时或手动点动停止按钮停止振动器运行。在现场控制中只需要点动启动和停止按钮即可控制振动器起停，没有其他连锁条件。并且远程和本地控制设有互锁，防止设备误动作。

1.6 工艺特点及缺点

本系统是上进煤气工艺，特点是气流方向和灰尘降落方向一致，反吹时有利于灰尘沉降，但灰斗部分易形成煤气死去，温度低，易结露和粉尘结块，影响排灰的正常进行，虽然大灰仓及中间灰仓的下锥体设有仓壁振动器，但有时效果不佳，还需要人为地敲打，这对煤气区域作业的人带来一定的安全隐患。

图 2

2 工艺改进

2.1 工艺改进理念

（1）减少煤气区域人工作的时间，减少安全事故发生的因素。

（2）获得很好的卸灰效果，并实现自动化。

（3）跟据上述生产工艺特点，建议每个箱体增加一组仓壁振动器。这样可以增加箱体震动点，增强下灰能力，同时还可以减少人工现场敲击，降低危险系数。

（4）并且本着节能的理念，后增加的仓壁振动器B，是在仓壁振动器A工作时并且卸灰效果不佳的情况下启动。

（5）为了实现自动化控制，在卸灰嘴下方的皮带加装皮带秤，并设定秤值，再秤值小于额定值后若干秒，自动启动仓壁振动器B。

2.2 程序设计

图 3

程序说明：

（1）在原有的程序基础上，增加了以下几段程序。如图3所示。

（2）在第2段远程控制程序中，仓壁振动器A运行的条件下，满足皮带秤值小于5kg并在20秒内连续输入电信号的情况下条件下，仓壁振动器B启动，并可以实现振动器B单独手动起停。

（3）在第2段现场控制程序中，振动器B可由现场启动和停止按钮直接控制启动，没有其他连锁条件。

（4）LT是“<”比较指令，当PD_CZ<5kg时功能块输出，后面连接TON接通延时指令，在输入指令保持20s后输出，接通PD_SL。SUB是“—”指令，YL_PA—YL_PB的结果传送入GT“>”比较指令输入端，当结果大于YL_SET时接通CY_D。

3 改造效果

通过改造卸灰的效果明显加强，一般每个箱体24小时放灰1次，改造前冬天现场工人敲击每个箱体的平均次数为25/月，改造后冬天工人敲击每个箱体的平均次数为5/月，即经济上人工费用明显下降，同时危险系数也明显降低。

【参考文献】

[1]王筱留.高炉生产知识问答[M].冶金工业出版社，2005.

[2]内部生产工艺技术手册[Z].

[责任编辑：孙珊珊]

【摘 要】近年来我国的环保意识的加强，过去的粗犷开放式生产模式逐渐成为过去，生产的废气、粉尘和废渣等都被回收再利用。但在回收废气、粉尘和废渣的同时也伴随着安全隐患的增加，为了减少不安全因素，大部分企业都采取的工业自动化远程操作。本文本着减少经济成本理念改进了高炉煤气除尘放灰系统，增强了卸灰能力，减少了工人现场出勤次数，降低了危险系数。

【关键词】除尘；安全；自动化

0 引言

随着我国环境保护意识的加强，我国的高炉炼铁已经从过去的开放式炼铁环境转变为封闭式炼铁模式，当年照片宣传的铁花四溅、白烟滚滚的年代已经过去，现在炼铁厂已经成为花园式工厂。

高炉炼铁的主要产品是生铁，副产品有高炉煤气、炉尘和炉渣。其中炉尘是随着高速上升的煤气带离高炉的细颗粒炉料。一般含铁30%～50%，含碳10%～20%。经煤气除尘回收后，可以用作烧结矿原料。[1]

高炉煤气经重力除尘器粗除尘后，进入布袋除尘器精除尘，净化后的煤气经煤气主管、调压阀组（或TRT）调节稳压后，送往厂区净煤气总管。荒煤气的灰尘含量为5～6g/Nm3，经布袋除尘后，煤气的含尘量≤8mg/Nm3，即可以满足用户对煤气含尘量的要求。

1 工艺流程

1.1 箱体组成

箱体由荒煤气室（过滤室）、净煤气室、下灰斗、人孔、煤气进出口、气体分布栅、安全阀、取样口、吹扫口、煤气放散口及支座等组成。荒煤气从箱体顶部中间方向进入，净煤气出口设在箱体顶部。荒煤气从上而下，气流均匀，避免布袋剧烈晃动。

1.2 喷吹系统工艺流程

反吹介质为氮气，每个箱体设二套脉冲氮气反吹系统。脉冲阀的进气端与喷吹气包连接，出气端通过阀门（常开）与喷吹管连接。当脉冲阀打开时，氮气由喷吹气包通过脉冲阀，经喷嘴喷入文氏管，并振动滤袋，进行清灰。在喷吹清灰过程中，每次喷吹清灰时间为0.1～0.2S，在这一瞬间内喷出的高压氮气，形成高速气流，从周围引入数倍于喷射气量的净煤气冲进滤袋，致使滤袋急剧膨胀，引起一次冲击振动，同时，在瞬间产生由里及外的逆向气流，由于冲击和逆向气流的作用，附着在滤袋外层的粉尘被抖落，而嵌于滤布孔隙中的粉尘也被吹掉，滤袋可重新使用。

1.3 卸输灰装置

卸输灰装置由大灰仓、卸灰阀、皮带等组成。为保证卸灰通畅，在布袋除尘器箱体和大灰仓及中间灰仓的下锥体设有仓壁振动器。

1.4 燃气自动化硬件组成

本系统主要由施耐德PLC组成，其中包括电源模板、CPU模板、数字量模板、模拟量模板和通讯模板组成。主站CPU为140CPU651 50，主分站通过主站CRP模块和分站CRA模块由同轴电缆进行通讯连接，并安装主站冗余。其余分站装有140DDI、DDO、ARI、ACI等模块用来采集数据及驱动设备动作。

1.5 卸灰程序段

程序说明：

（1）如图2所示，IO_PLC远程控制、IO_LOCAL现场控制、PD_RUN皮带运转反馈信号、HMI_START_PB电脑画面启动、HMI_STOP_PB电脑画面停止、CY_D压差到信号、RUN_CMD仓壁振动器启动输出、SUB 减法功能块、GT大于功能块。

（2）第一段程序，运灰皮带启动有两种控制方式，远程控制和现场控制。在远程控制中，在PD_RUN信号来的前提下可在画面手动启动仓壁振动器RUN_CMD进行放灰作业，并在CY_D信号来时或手动点动停止按钮停止振动器运行。在现场控制中只需要点动启动和停止按钮即可控制振动器起停，没有其他连锁条件。并且远程和本地控制设有互锁，防止设备误动作。

1.6 工艺特点及缺点

本系统是上进煤气工艺，特点是气流方向和灰尘降落方向一致，反吹时有利于灰尘沉降，但灰斗部分易形成煤气死去，温度低，易结露和粉尘结块，影响排灰的正常进行，虽然大灰仓及中间灰仓的下锥体设有仓壁振动器，但有时效果不佳，还需要人为地敲打，这对煤气区域作业的人带来一定的安全隐患。

图 2

2 工艺改进

2.1 工艺改进理念

（1）减少煤气区域人工作的时间，减少安全事故发生的因素。

（2）获得很好的卸灰效果，并实现自动化。

（3）跟据上述生产工艺特点，建议每个箱体增加一组仓壁振动器。这样可以增加箱体震动点，增强下灰能力，同时还可以减少人工现场敲击，降低危险系数。

（4）并且本着节能的理念，后增加的仓壁振动器B，是在仓壁振动器A工作时并且卸灰效果不佳的情况下启动。

（5）为了实现自动化控制，在卸灰嘴下方的皮带加装皮带秤，并设定秤值，再秤值小于额定值后若干秒，自动启动仓壁振动器B。

2.2 程序设计

图 3

程序说明：

（1）在原有的程序基础上，增加了以下几段程序。如图3所示。

（2）在第2段远程控制程序中，仓壁振动器A运行的条件下，满足皮带秤值小于5kg并在20秒内连续输入电信号的情况下条件下，仓壁振动器B启动，并可以实现振动器B单独手动起停。

（3）在第2段现场控制程序中，振动器B可由现场启动和停止按钮直接控制启动，没有其他连锁条件。

（4）LT是“<”比较指令，当PD_CZ<5kg时功能块输出，后面连接TON接通延时指令，在输入指令保持20s后输出，接通PD_SL。SUB是“—”指令，YL_PA—YL_PB的结果传送入GT“>”比较指令输入端，当结果大于YL_SET时接通CY_D。

3 改造效果

通过改造卸灰的效果明显加强，一般每个箱体24小时放灰1次，改造前冬天现场工人敲击每个箱体的平均次数为25/月，改造后冬天工人敲击每个箱体的平均次数为5/月，即经济上人工费用明显下降，同时危险系数也明显降低。

【参考文献】

[1]王筱留.高炉生产知识问答[M].冶金工业出版社，2005.

[2]内部生产工艺技术手册[Z].

[责任编辑：孙珊珊]

【摘 要】近年来我国的环保意识的加强，过去的粗犷开放式生产模式逐渐成为过去，生产的废气、粉尘和废渣等都被回收再利用。但在回收废气、粉尘和废渣的同时也伴随着安全隐患的增加，为了减少不安全因素，大部分企业都采取的工业自动化远程操作。本文本着减少经济成本理念改进了高炉煤气除尘放灰系统，增强了卸灰能力，减少了工人现场出勤次数，降低了危险系数。

【关键词】除尘；安全；自动化

0 引言

随着我国环境保护意识的加强，我国的高炉炼铁已经从过去的开放式炼铁环境转变为封闭式炼铁模式，当年照片宣传的铁花四溅、白烟滚滚的年代已经过去，现在炼铁厂已经成为花园式工厂。

高炉炼铁的主要产品是生铁，副产品有高炉煤气、炉尘和炉渣。其中炉尘是随着高速上升的煤气带离高炉的细颗粒炉料。一般含铁30%～50%，含碳10%～20%。经煤气除尘回收后，可以用作烧结矿原料。[1]

高炉煤气经重力除尘器粗除尘后，进入布袋除尘器精除尘，净化后的煤气经煤气主管、调压阀组（或TRT）调节稳压后，送往厂区净煤气总管。荒煤气的灰尘含量为5～6g/Nm3，经布袋除尘后，煤气的含尘量≤8mg/Nm3，即可以满足用户对煤气含尘量的要求。

1 工艺流程

1.1 箱体组成

箱体由荒煤气室（过滤室）、净煤气室、下灰斗、人孔、煤气进出口、气体分布栅、安全阀、取样口、吹扫口、煤气放散口及支座等组成。荒煤气从箱体顶部中间方向进入，净煤气出口设在箱体顶部。荒煤气从上而下，气流均匀，避免布袋剧烈晃动。

1.2 喷吹系统工艺流程

反吹介质为氮气，每个箱体设二套脉冲氮气反吹系统。脉冲阀的进气端与喷吹气包连接，出气端通过阀门（常开）与喷吹管连接。当脉冲阀打开时，氮气由喷吹气包通过脉冲阀，经喷嘴喷入文氏管，并振动滤袋，进行清灰。在喷吹清灰过程中，每次喷吹清灰时间为0.1～0.2S，在这一瞬间内喷出的高压氮气，形成高速气流，从周围引入数倍于喷射气量的净煤气冲进滤袋，致使滤袋急剧膨胀，引起一次冲击振动，同时，在瞬间产生由里及外的逆向气流，由于冲击和逆向气流的作用，附着在滤袋外层的粉尘被抖落，而嵌于滤布孔隙中的粉尘也被吹掉，滤袋可重新使用。

1.3 卸输灰装置

卸输灰装置由大灰仓、卸灰阀、皮带等组成。为保证卸灰通畅，在布袋除尘器箱体和大灰仓及中间灰仓的下锥体设有仓壁振动器。

1.4 燃气自动化硬件组成

本系统主要由施耐德PLC组成，其中包括电源模板、CPU模板、数字量模板、模拟量模板和通讯模板组成。主站CPU为140CPU651 50，主分站通过主站CRP模块和分站CRA模块由同轴电缆进行通讯连接，并安装主站冗余。其余分站装有140DDI、DDO、ARI、ACI等模块用来采集数据及驱动设备动作。

1.5 卸灰程序段

程序说明：

（1）如图2所示，IO_PLC远程控制、IO_LOCAL现场控制、PD_RUN皮带运转反馈信号、HMI_START_PB电脑画面启动、HMI_STOP_PB电脑画面停止、CY_D压差到信号、RUN_CMD仓壁振动器启动输出、SUB 减法功能块、GT大于功能块。

（2）第一段程序，运灰皮带启动有两种控制方式，远程控制和现场控制。在远程控制中，在PD_RUN信号来的前提下可在画面手动启动仓壁振动器RUN_CMD进行放灰作业，并在CY_D信号来时或手动点动停止按钮停止振动器运行。在现场控制中只需要点动启动和停止按钮即可控制振动器起停，没有其他连锁条件。并且远程和本地控制设有互锁，防止设备误动作。

1.6 工艺特点及缺点

本系统是上进煤气工艺，特点是气流方向和灰尘降落方向一致，反吹时有利于灰尘沉降，但灰斗部分易形成煤气死去，温度低，易结露和粉尘结块，影响排灰的正常进行，虽然大灰仓及中间灰仓的下锥体设有仓壁振动器，但有时效果不佳，还需要人为地敲打，这对煤气区域作业的人带来一定的安全隐患。

图 2

2 工艺改进

2.1 工艺改进理念

（1）减少煤气区域人工作的时间，减少安全事故发生的因素。

（2）获得很好的卸灰效果，并实现自动化。

（3）跟据上述生产工艺特点，建议每个箱体增加一组仓壁振动器。这样可以增加箱体震动点，增强下灰能力，同时还可以减少人工现场敲击，降低危险系数。

（4）并且本着节能的理念，后增加的仓壁振动器B，是在仓壁振动器A工作时并且卸灰效果不佳的情况下启动。

（5）为了实现自动化控制，在卸灰嘴下方的皮带加装皮带秤，并设定秤值，再秤值小于额定值后若干秒，自动启动仓壁振动器B。

2.2 程序设计

图 3

程序说明：

（1）在原有的程序基础上，增加了以下几段程序。如图3所示。

（2）在第2段远程控制程序中，仓壁振动器A运行的条件下，满足皮带秤值小于5kg并在20秒内连续输入电信号的情况下条件下，仓壁振动器B启动，并可以实现振动器B单独手动起停。

（3）在第2段现场控制程序中，振动器B可由现场启动和停止按钮直接控制启动，没有其他连锁条件。

（4）LT是“<”比较指令，当PD_CZ<5kg时功能块输出，后面连接TON接通延时指令，在输入指令保持20s后输出，接通PD_SL。SUB是“—”指令，YL_PA—YL_PB的结果传送入GT“>”比较指令输入端，当结果大于YL_SET时接通CY_D。

3 改造效果

通过改造卸灰的效果明显加强，一般每个箱体24小时放灰1次，改造前冬天现场工人敲击每个箱体的平均次数为25/月，改造后冬天工人敲击每个箱体的平均次数为5/月，即经济上人工费用明显下降，同时危险系数也明显降低。

【参考文献】

[1]王筱留.高炉生产知识问答[M].冶金工业出版社，2005.

[2]内部生产工艺技术手册[Z].

[责任编辑：孙珊珊]