高炉矿槽除尘控制系统改造研究★

申利燕，赵瑞峰，王俊伟，2

（1.山西工程职业学院，山西 太原 030031；2.山西建邦集团有限公司，山西 临汾 043400）

建邦集团炼铁厂1 号高炉86 万风量机组配套布袋除尘系统采用气力输送技术。主要设备配置为：矿槽布袋除尘器袋场设置4 列，每列各设3 个灰斗，共计12 个灰斗，每个灰抖下设一个仓泵，共计12 个仓泵。除尘系统包含2 个气罐，一个是压缩空气罐，用于操作启动进料阀、出料阀及加压阀，一个是氮气罐，用于给仓泵加压。每个仓泵下由输灰管道相连接，根据仓泵下灰顺序依次输灰。输灰时灰仓里的灰按一定重量下落到仓泵，当仓泵压力加到设定值时，打开仓泵，通过输灰管把灰输送到大灰仓。该矿槽除尘系统有4 组输灰管道同时输灰，把灰尘集中到灰仓，通过输灰管道把灰尘回输到灰库，然后加湿下放到车上输送出去，进行集中处理。该系统运行过程中存在4 组输灰管同时加压出料时容易堵管的问题，分析产生问题的主要根源，发现是由输灰管道太长及输送压力不够所致。

1 矿槽除尘系统硬件改造

重新设计输灰管道走向和更改除尘系统，先将出料系统加压到设定值，再打开出料阀，使除尘灰带有一定压力进入输灰管道，加大除尘灰在管道内的流速，减少沉积，防止堵管。把压缩空气更换为压力稳定且符合设计压力的氮气进行输灰，压力、流速稳定，不会因除尘灰在输灰管道内流速突变而造成堵管。把灰库设计在除尘器北侧，缩短了一半的输灰距离，减少了输灰弯头，管道不容易磨漏、堵塞。经和设计单位沟通，计划取消仓顶除尘器，把灰库内的气体通过1 根DN=100 mm 的管道排放到除尘器入口的总管内，节省了维护费用，降低人工成本，还不会造成冒烟现象。除尘系统硬件改造如下：

1）为增大输灰压力，先将进出料系统加压到预定值再出料，输灰管道长度缩短为原来的一半，并加氮气。

2）为了减少输灰管道的管长度，特意在北面加了个大灰仓，输灰全部输到北边的灰仓里。

3）为保证输灰畅通无阻，通过改变PLC 程序，从4 组输灰管道同时输灰，以实现单组循环输灰。

2 矿槽除尘控制系统优化

2.1 控制方式

该除尘控制系统有就地控制和监控室组态软件远控两种方式。就地控制属于手动运行模式，组态软件监控属于自动运行模式。

2.1.1 仓泵就地操作流程

1）将就地控制箱首个旋钮打到“就地”位置，手动指示灯（绿色）亮起，此时可以进行就地操作。

2）打开进气阀，观察压力表，压力值到达0.15 MPa（参考值）时，打开出料阀、助吹阀。

3）观察仓泵本体压力表，如果压力低于0.035 MPa且稳定15 s 以上，关闭进气阀、助吹阀，3 s 过后关闭出料阀。

4）依次打开排气阀及进料阀进料，进料时间视现场情况设定，进料时间到时，依次关闭进料阀及排气阀。

5）按顺序重复以上步骤，打开阀门的操作为将对应旋钮的白色一端指向“开”位置，反之关亦然。

2.1.2 仓泵远程操作流程

矿槽除尘控制系统远程控制用wincc7.5 组态软件实现对PLC 的监测与控制作用。该系统的用户窗口界面如图1 所示，wincc7.5 组态软件对除尘控制系统可实现实时监控、历史数据的存储、分析和查询及故障报警等多项功能。

图1 矿槽除尘监控界面

2.1.2.1 远程投入

1）将就地控制箱选择开关打到“远控”位置，手动指示灯熄灭，触摸屏上对应仓泵状态显示为远控状态，此时可以进行自动操作。

2）在参数设置界面设置运行参数。

3）观察屏幕上的气源压力显示，如果大于350 kPa，则可以投入运行，此时按下屏幕上仓泵旁边的“投入”按钮，仓泵进入自动运行状态，按钮显示切换为退出。

4）如果仓泵运行发生故障，触摸屏报警条内可观察到故障的具体情况，然后根据对应的处理方案进行排除，故障处理完毕后，按下复位按钮，继续投入运行。

5）在仓泵运行过程中，应定时巡检气源压力，如果发现气源压力低于400 kPa，或者储气罐压力表显示低于0.4 MPa 的时候，应及时退出仓泵运行状态，以免因为压力不够造成堵管。

6）仓泵运行时，如果配料仓料位过高，应及时停止输灰。

2.1.2.2 远程退出

1）正常退出：在仓泵输送即将结束时，点击退出按钮，这样可以避免有灰残留在泵内。

2）急停：直接点击退出按钮即可。

2.2 控制系统软件设计

矿槽除尘系统中，PLC 控制系统使用西门子SIMATIC S7—200 smart。1 台除尘器由3 台仓泵组成，共4 组输灰管道。该系统使用1 台控制柜，由除尘监控计算机执行上位监控。4 组输灰管道运行模式由原来的同时运行，优化成单组循环运行。第1 组运行完成，经过延时第2 组运行，第2 组运行完成，经过延时第3 组运行，第3 组运行完成，经过延时第4 组运行，第4 组运行结束循环到第1 组运行。具体除尘控制流程如图2。

图2 矿槽除尘控制流程图

3 仓泵常见故障及处理

3.1 仓泵无法加压

首先检查总气源压力，检查所有供气管道上的手动阀门是否开到位，同时检查“进气阀”能否正常开启；开启后检查“进气阀”后端的调压阀是否有压力显示，如果“进气阀”和调压阀都没有故障，拆卸供气管道和仓泵连接处法兰；拆卸后打开“进气阀”观察管道是否畅通，一般无法加压就是管路不通的问题。

3.2 仓泵无法自动投入

检查就地箱上的切换按钮有没有切换到远程上；空气压力有没有达到设定标准。

3.3 仓泵本体加压过慢

检查所有气动阀门是否关到位，同时打开“输送阀”观察调压阀压力表的压力显示是否正常，一般加压过慢通常是仓泵或者管道存在泄露造成的，因此，只要检查阀门或者管道是否存在泄露就可解决该故障。

3.4 仓泵堵管

当遇到在触摸屏上的报警条显示输送堵管时，主要表现为压力上升过快且大于0.5 MPa，而且压力下降不了，首先切换到就地操作，打开出料阀、排气阀，让仓泵本体的压力卸掉，当压力卸掉后，关闭排气阀，打开进气阀进行吹管操作。观察仓泵本体的压力表，如果压力依然上升且持续不下降，关闭进气阀，重复第一步的操作，一般来说，重复数次之后可以排通管道。

3.5 仓泵长时间无料

正常情况下，当仓泵自动运行一段时间后，仓泵本体会有明显的变热，如果没有变热则说明上部没有物料下来，这时应该首先敲击上部管道确认上部是否有料，如果上部有料，确认开关“进料阀”是否开到位，上部有料且“进料阀”完好时，关闭仓泵上部的手动插板阀，卸掉膨胀节，观察有无杂物堵塞。

3.6 仓泵自动运行时输送超时

当触摸屏上报警条显示输送超时，说明输送时间已超过输送设定的最长时间。此种情况一般由物料湿度大或气源压力不正常导致，此时应重新设定输送超时时间。如果检查物料湿度大或气源压力均正常时，可能为堵管先兆，必须要引起注意。此时应先检查出料阀是否打开或是否开启至最大位置，然后再检查仓泵气化装置。拧下螺塞后，如果内部有干燥物料流出时，拆下气化装置，检查气化过滤板有无破损及与壳体结合处有无漏灰。当气化装置完好无损时，应检查阀门是否完好，同时用压缩空气将内部物料反吹干净，如果无法吹净过滤板上的黏结物时，应更换过滤板。拧下螺塞后，如果内部有潮湿物料，则需拆下气化装置并卸下过滤板，进行彻底清理，并查明漏灰、积水原因，更换过滤板。

4 结论

改造后的除尘系统经过几个月试运行，实现了输灰畅通无阻，不仅避免了冒烟现象，还使得1 个班减少了1 个人力，维护周期也从每天1 次变成半月维护1 次，对企业来说起到了减员增效的效果。