水泥回转窑分解炉自动喷煤恒温控制系统的开发及应用

2015-08-30刘永明陈修军

水泥技术 2015年3期

关键词：生料回转窑熟料

刘永明，陈修军

Development and Application of Calciner Automatic Injecting CoalConstant Temperature Control System for Cement Kiln

刘永明1，陈修军2

1　技术背景

目前传统的分解炉温度控制完全依靠中控窑操作员手动控制给煤机给煤量的大小来实现温度调节。这种调整完全建立在人工经验摸索的基础上，有很大的主观随意性，同时也存在较大的“热惯性”（滞后燃烧），人工调节处于滞后状态，会产生较大的温度变化误差，不利于水泥企业精细化操作及节能降耗的推广。

为此，公司电气及工艺技术人员对公司多年来的生产数据进行统计梳理，将分解炉的温度与生料投料量、煤粉的质量（热值、水分、挥发分和细度）、生料质量（三率值和细度）、熟料的质量（28d抗压强度和游离氧化钙含量）以及分解炉一级出口废气温度等参数建立了数学模式，寻找出分解炉温度与生料投料量和一级出口废气温度之间的线性关系，并利用单片机C语言的运行程序，开发出一套分解炉自动喷煤恒温控制系统。

图2　软件主程序流程图

2　研究策略

通过查询国内外研究技术成果，进行理论研究，完成现场运行数据的采集，进行数理统计，建立数学模式。同时，设计单片机电路，开发基于单片机C语言的运行程序。通过PROTTUS建立仿真验证,确定温度控制采用的运算方式，验证后的电路制成PCB电路板制做成样机。然后，样机进入现场进行实地空载实验，鉴定其精度与稳定性。最后，接入系统投入运行调试。

表1　分解炉温度自动控制和手动控制效果对比表

3　系统开发

首先，进行运行数据采集，初步确定采用的运算方式、控制方法，对设计好的控制程序进行系统的仿真，同时完成系统各个模块的硬件设计，采用AT公司的52系列单片机作为系统的主控芯片。控制器的硬件组成原理框图如图1所示。

其次，进行系统的软件设计，从而实现分解炉温度的采集，并经运算后对给煤系统进行实时控制和调整，从而使分解炉温度稳定在设定温度值的范围之内。系统软件主程序的流程图见图2所示。

4　技术特点

该系统开发完全采用计算机仿真技术，成本低廉，不仅可接口DCS集中控制，也可以进行现场监察和控制，工作模式丰富。同时，采用k型热电偶16位专用A/D转换芯片，系统控制温度偏差达到±1℃，控温精度高，工作稳定性好。另外，该系统采用LCD液晶显示屏作为人机界面，全中文显示，操作简单。工作参数也可根据熟料生产系统选择，行业通用性强。

5　运行效果

2013年11月12日该分解炉自动喷煤恒温控制系统在公司2 500t/d熟料生产线（DDF炉）上投入试运行。经过调试，分解炉温度曲线波幅稳定在±1.5℃，温度回调快，滞后小，且无振荡和阶跃现象。通过使用效果对比，分解炉自动喷煤控制系统投用后，分解炉温度波动大幅度减小，从手动控制的±5.5℃下降为自动控制的±1.5℃，使用效果良好且运行稳定。具体技术指标见表1所示。