煤气厂北混合站自动控制系统的应用

煤气厂北混合站自动控制系统的应用

1现有热连轧组的数量增加,增加了炼焦厂.太原钢铁公司北方混合站是太原钢铁公司最大的两个能源站和矿区的主要能源分配中心。一般来说，混合站焦煤气耗约占太钢气管网的40%45%，高压气耗约占太钢气管网的20%25%。此外，还有数万m-h发生池的煤炭。总的小时流量最高达10万m3/h以上,其中热连轧组用量约4万m3/h。长期以来,由于工艺的复杂性及原控制系统的设计缺陷,北混合站自动控制系统一直处于“瘫痪”状态,导致了混合压力、热值波动太大,直接影响热连轧、五轧、初轧的产品质量,以及节能降耗的成效,而且加压机轴瓦频繁烧毁(一般一个月甚至更短时间就烧毁一次),直接损失和间接损失惨重。北混合站运行不正常,会造成太钢“偏瘫”,而热连轧生产效益,堪称公司的“半壁江山”,因此,北混合站控制系统的投用成为公司一项重大的攻关项目。2当前技术分析目前国内的混合煤气加压站,有两种混合方式,即高压混合与低压混合。2.1正常配比混合在混合前分别将各种待混合气体加压,然后再进行混合。这种混合方式的优点是在混合之前各种煤气各自加压,压力基本稳定,彼此压力值也相差不多,这样就为正常配比混合提供了条件。其缺点是各种气体都需分别配置煤气加压机,既增加了设备,又浪费了能源。2.2太钢和高炉煤气混合的特点各种低压煤气直接混合,然后再对混合煤气进行加压(有些工艺不需要加压)。这种混合方式与上述方式相比,其优点是省去了各种煤气的加压机,仅设置高压混合煤气加压机,同时节省了能源;其缺点是要求各种煤气源必须稳定可靠,故采用这种方式的混合站要求在混合前要有较大的煤气柜。与全国各大钢厂相比,太钢的煤气混合从生产、设备、配置等条件上讲是最困难的。太钢是低压混合,气源方面的状况也很糟糕,煤气气源波动比较大(高炉煤气压力波动在3kPa～10kPa之间;焦炉煤气压力波动在1.5kPa～7kPa之间;发生炉煤气压力波动在1.5kPa～5kPa之间),混合站前也没有煤气柜。当高炉煤气压力比较高,焦炉煤气压力比较低时,焦炉煤气要么配不进去,工人称之为“带不上”(焦炉煤气);要么就得加大配比,使得混合煤气热值无法进行控制,其波动频率很快,靠仪表调节极易产生震荡,用人工调节又措手不及,并且考虑到经济效益及生产安排,常常是高、焦、发三气共用,其混合配比更是难上加难,若长时间低压,会造成混压困难,使得保压力保不了热值,保热值又保不了压力,甚至造成高炉煤气蝶阀关闭和机前负压的险兆。不稳的气源、多变的用户,使处于中间环节的北混合站成为矛盾的集中点和保障生产的关键。3控制方案见图14控制装置的组成4.1北混合加压站的热连压带的检验和调节原则分热连轧组煤气混合、加压热值自动控制与加压机保护原理系统(该系统共分为4套控制系统)。4.1.1高炉煤气主管压力调节系统由于高炉煤气管网压力比较高,一般在7kPa～9kPa,且压力波动比较大;而焦炉煤气管网压力比较低,一般在2.0kPa～3.7kPa;发生炉煤气管网压力约3.5kPa～4.0kPa,所以在混合之前应将高炉煤气减压为3.0kPa左右,为此系统设置了高炉煤气主管压力调节系统。其中有两套主管压力调节阀(即M3、M4),由于管道直径为1320mm,阀门流通能力过大,所以采用M3进行主管压力的调节,M4进行混合压力调节的方式。4.1.2流量比值调节系统高、焦炉煤气采用流量比值调节及计算热值调节。本系统希望只用高、焦煤气进行混合,当高炉休风时才用发生炉煤气。流量比值调节接近于经典的三阀组调节。由于供热轧混合煤气热量要求为8400kJ/m3,高、焦流量比为5∶3,所以,系统选择以高炉煤气为主气,焦炉煤气为辅气,即主气流量值乘以比例系数K做付环调节的设定值,这样高、焦煤气流量就按事先确定的比例进行调节。焦炉煤气流量调节阀也有两个,同理采用前阀M1粗调,后阀M2精调的方式。上述流量比值调节仅适用于高、焦混合系统。因为发生炉煤气只有在高炉休风或管网供量不足时采用,用量由人工遥控调节阀来进行,实际上配入的发生炉煤气是随机的,所以,按上述流量比值调节系统就不适合了。为了解决这个难题,我们利用计算机软件计算热值调节方式,经过实践证明是正确可行的,也是煤气调节系统的新思路。4.1.3系统负压操作正常情况下混合压力就是加压机入口压力。系统必须保证混合压力为100kPa,防止系统负压操作造成事故。本系统采用M5粗调,M6精调来调节高炉煤气混合压力。由于太钢焦炉煤气管网压力比较低,最低到190kPa,如果混合压力设定的比较高会造成焦炉煤气配量过少的情况。必要时要适当地降低混合压力设定值,但不可以低于50kPa。4.1.4轧保护的作用加压机保护分为工艺参数变化保护与风机电机各部位温升报警,这里只介绍工艺参数变化保护。热连轧混合煤气加压机是离心式加压,由于是热连轧专供的加压机,当热连轧用量减少幅度较大时,加压机流量小,容易进入喘振区。为此,系统采用了3项保护措施。一是五轧联络管补充与泄放(即第一道防线)。五轧专供与热连轧煤气同为高压煤气,而且压力相差不多,当热连轧煤气不够时可以打开M8联络阀补充高压发生炉煤气,当热连轧煤气减量较大时也可打开M8联络阀向五轧专用管泄放,保证流量不致于过低。二是调节入口阀开度(即第二道防线)。当热连轧煤气再减量时,加压机机后压力会憋高,适当关小入口阀M9或M10也可以起到防止回流的作用。三是回流控制(即第三道防线)。当热连轧减量比较大,采用以上两种方式仍然有问题,为防止加压机喘振,混合流量必须保持一定的值,最后防线采用打开回流阀M11,将加压机后煤气回流到加压机前,但是回流过多或时间过长,会引起煤气温升过大,所以,一般不易回流时间过长。4.2焦炉高炉煤气初轧组煤气混合是以发生炉煤气为主,配入适当的焦炉高炉煤气,混合后低压出站。由于太钢煤气管网能源有限,如果初轧组也投入自动,管网能力不够,因此只有人为遥控进行流量配比来满足初轧需要。5高级监视功能本系统采用了日本横河株式会社的μXL集散控制系统(DCS),它能更好地实现高级过程控制、集中监视,并具有高清晰度的画面和较强抗干扰能力,封闭式机箱又使它具有防尘、抗腐蚀等优点,十分适合煤气环节的自动调节、控制。6系统供热连轧煤气热值、压力稳定,确保了系统的运行效益系统投用近一年来,加压机运行状况良好,已远远超出以往最多一个月就需检修的记录,为公司解决了一个生产及安全上的大难题,其直接和间接效益非常可观,得到了公司领导和煤气厂的高度评价。按照以往情况,每月换一对轴瓦4500+1500(人工)+1000(材料)=7000(元/月)7000×12=8400(元)由于该系统供热连轧煤气热值、压力稳定,保证了热连轧浇钢质量,供气质量的提高使加热炉的空燃比趋于合理,实现吨钢降低煤气消耗:0.22GJ/t×11000t/月×13元/GJ=31.46万元31.46万元×12月=377.52万元压力、热值实现自动控制后保证了加压机的安全运行,年事故停机率减少了224h,年实现效益