一種用于爐窯冷卻裝置及控制方法

1、技術交底書1、名稱一種用于爐窯冷卻裝置及控制方法2、所屬技術領域電氣控制3、現(xiàn)有技術爐窯系統(tǒng)主要由豎式預熱器、窯本體、豎式冷卻器、燃燒系統(tǒng)、排煙機及除塵系統(tǒng)組成，石灰石通過單斗卷揚提升機運至窯頂，經(jīng)料斗、密封閘門及旋轉布料器進入窯內。窯內有上、下兩層燒嘴并均勻錯開布置，每層燒嘴有六個圓柱形燃燒室，每個燃燒室都有一個用耐火材料砌筑的從窯外殼到下內筒的拱橋，高溫氣體從燃燒室內出來，經(jīng)過拱橋下面形成的空間進入料層。物料在窯內從上到下運動，氣流由燃燒室逆物流運動，最后在并流煅燒區(qū)域將物料(石灰石)燒成石灰。石灰在爐窯內完成煅燒后，被卸入到豎式冷卻器內。在機械空氣的強制穿透下，高熱石灰顆粒被快速冷卻，完

2、成冷卻物料后的高溫空氣進入到爐窯內參與助燃，達到提高熱效率的目的?，F(xiàn)有爐窯冷卻布局是 a.利用二個冷卻風機冷卻，現(xiàn)場工作方式采用1用1備，為保障冷卻風機正常受電，供電部門在供電方式中采用了二路同時供電，同時又加載了一組發(fā)電機電源供電，當二路不能同時供電情況時，會及時啟動發(fā)電機向外輸出電能。但在實際生產運行中，當在二路電源不能同時供電情況下，采用手動啟動發(fā)電機，這樣做增加了操作工勞動強度，有時還會延誤發(fā)電機啟動時間，而一旦停電，會造成窯內壁發(fā)熱，爐窯耐火磚脫落，壽命嚴重縮短。b現(xiàn)進入爐窯體內冷卻主要有三路氣流分別是窯底料倉石灰冷卻；爐窯下內套筒冷卻；爐窯上套筒冷卻，日常生產過程中，對冷卻氣體流量

3、的操作控制，傳統(tǒng)控制方法處于手動控制，具體是調節(jié)進氣流量調節(jié)閥，如冷卻不夠則需增加調節(jié)閥開度，加大流量；若冷卻過量，則減少調節(jié)閥開度降低流量，由于手動作業(yè)，經(jīng)驗性太強，不同的人對參數(shù)的調整幅度及對參數(shù)的預判值不同，導致調節(jié)控制窯內冷卻氣體流量系統(tǒng)穩(wěn)定性差，調節(jié)次數(shù)較多，調節(jié)過于頻繁，不利于生產。4、發(fā)明的目的 發(fā)明一種切換裝置，在二路市電中斷后，該裝置能使發(fā)電機立即自啟動對外供電；發(fā)電機自啟動供電時若外電源恢復送電，該裝置又確保發(fā)電機停止供電。另提供一種冷卻空氣流量控制方法，它能根據(jù)每日所需生產產量，自動計算窯底料倉石灰冷卻空氣流量；爐窯下內套筒冷卻空氣流量；爐窯上套筒冷卻空氣流量，在生產中自

4、動調節(jié)冷卻空氣流量分布，進而穩(wěn)定了生產石灰的質量指標。5、技術方案5.1供電切換裝置控制冷卻風機供電切換裝置運行原理見下圖三，若常用電源MCC 4DL進線柜正常供電其母排B、C二相為380V，此時低電壓繼電器U線圈不動作，其自帶常開觸點L1常開維持不變。如常用電源MCC 4DL進線柜內母排B、C二相由380V降為80V，此時低電壓繼電器U線圈動作，其自帶常開觸點L1常開變?yōu)槌ｉ]。主要是通過低電壓繼電器U自帶觸點L1觸點的變化來控制發(fā)電機運行。也就是常用電源在供電過程中由于某種原因電源電壓降低過多或暫時停電，當電壓達到預定值，則自啟動發(fā)電機供電；當常用電源電壓恢復正常時，則自停發(fā)電機供電。改變了

5、以往常用電源不能供電情況下，需采用手動啟動發(fā)電機這一狀況（見圖二）。5.2 冷卻空氣流量控制本爐窯冷卻空氣流量控制核心技術是一套完整熱工制度計算，它能根據(jù)每日所需生產產量，提供冷卻空氣流量分布。在生產中自動調節(jié)爐窯上套筒，下內套筒、料倉冷卻空氣流量，從而穩(wěn)定了窯內的熱工制度，進而穩(wěn)定了生石灰的質量指標。a.1 上套筒冷卻空氣流量控制（見圖一和圖五）主要通過調節(jié)調節(jié)閥FY350的開度來控制上套筒的出口冷卻空氣流量。上套筒冷卻空氣流量設定FIC350_SP計算公式為FIC350_SP=產量* K/24 K為修正系數(shù)正常K=0.07Nm3空氣/kg石灰上套筒冷卻空氣流量調節(jié)控制器FIC350其傳遞函

6、數(shù)如下：Gc（S）=0.005（1+） 式中：0.005PID調節(jié)器的增益系數(shù)；10PID調節(jié)器的積分時間常數(shù)，單位：秒控制分為自動控制和手動控制兩種方式。手動控制即在上位機上給定一個輸出值，直接通過輸出op值對FY350調節(jié)閥進行控制，自動控制即由計算機進行全自動控制，程序在執(zhí)行中將調節(jié)器的比例系數(shù)GAIN、積分時間常數(shù)TI、微分時間常數(shù)TD的值送入PLC的數(shù)據(jù)寄存器中，且每個FIC控制器（PID）控制回路的設定值(SP)、過程值(PV)、輸出值（OUTPUT）都可以在計算機上用數(shù)字顯示，同時在計算機上可以修改每個控制回路的PID參數(shù)，如SP值、GAIN值、TI值、TD值?！白詣印蹦Ｊ较?，只

7、要輸入SP值，系統(tǒng)鎖定該值，PV跟隨SP值，進行定量控制。a.2下內套筒冷卻空氣流量控制（見圖一和圖五）主要通過調節(jié)下內套筒出口處的放散調節(jié)閥FY310的開度來控制下內套筒入口冷卻空氣流量。下內套筒冷卻空氣流量設定FIC310_SP計算公式為FIC310_SP=產量* K/24 K為修正系數(shù)正常K=0.45Nm3冷卻空氣/kg石灰下內套筒冷卻空氣流量調節(jié)控制器FIC310其傳遞函數(shù)如下：Gc（S）=0.01（1+） 式中：0.01PID調節(jié)器的增益系數(shù)；10PID調節(jié)器的積分時間常數(shù)，單位：秒同樣控制分為自動控制和手動控制兩種方式。手動控制即在上位機上給定一個輸出值，直接通過輸出op值對FY3

8、10調節(jié)閥進行控制，自動控制即由計算機進行全自動控制，程序在執(zhí)行中將調節(jié)器的比例系數(shù)GAIN、積分時間常數(shù)TI、微分時間常數(shù)TD的值送入PLC的數(shù)據(jù)寄存器中，只要輸入SP值，系統(tǒng)鎖定該值，PV跟隨SP值，進行定量控制。a.3料倉冷卻空氣流量控制（見圖一和圖五）主要通過對調節(jié)閥FY360的調節(jié)來控制石灰料倉冷卻空氣的流量料倉冷卻空氣流量設定FIC360_SP計算公式為FIC360_SP=產量* K /24 K為修正系數(shù)正常K=0.55Nm3空氣/kg石灰料倉冷卻空氣流量調節(jié)控制器FIC360其傳遞函數(shù)如下：Gc（S）=0.05（1+） 式中：0.05PID調節(jié)器的增益系數(shù)；10PID調節(jié)器的積分

9、時間常數(shù)，單位：秒同樣控制分為自動控制和手動控制兩種方式，原理同上一致。6、有益效果自啟動裝置是針對發(fā)電機組應急保障供電而設計的。該裝置結構簡單，使用安全。另采用計算機控制系統(tǒng)，根據(jù)每日所需生產產量，自動調節(jié)冷卻空氣流量分布。確保冷卻空氣流量穩(wěn)定，從而穩(wěn)定了窯內的熱工制度，進而穩(wěn)定了生產石灰的質量指標。7、圖面說明 圖一：現(xiàn)生產工藝布置圖圖二：原冷卻風機供電方式圖三：現(xiàn)冷卻風機供電方式圖四：流量控制原理圖圖五：流量控制總圖圖一：現(xiàn)生產工藝布置圖圖二：原冷卻風機供電方式圖三：現(xiàn)冷卻風機供電方式圖四：流量控制原理圖圖五：流量控制總圖8、實施例 8.1供電切換裝置在常用電源、發(fā)電機原有供電方式圖二中

10、，現(xiàn)增加一個低電壓繼電器U ,型號為DJ-152A， 額定電壓380V-400V,其線圈動作電壓分為80、100、120、140、160 五檔。現(xiàn)選80V一檔,另增放4芯電纜,其電纜二端一端連接常用電源MCC 4DL進線柜內母排B、C二相,另外二端連接低電壓繼電器U線圈。見圖三。其運行原理是若常用電源MCC 4DL進線柜正常供電其母排B、C二相為380V，此時低電壓繼電器U線圈不動作，其自帶常開觸點L1常開維持不變。如常用電源MCC 4DL進線柜內母排B、C二相由380V降為80V，此時低電壓繼電器U線圈動作，其自帶常開觸點L1常開變?yōu)槌ｉ]。利用二個冷卻風機M301和M302冷卻窯體見圖1，現(xiàn)

11、場工作方式采用1用1備，M301運行同時F301電動閥打開，冷卻空氣流入窯體。若M302運行同時F302電動閥打開，同樣冷卻空氣流入窯體。8.2 冷卻空氣流量控制a.1 上套筒冷卻空氣流量控制以窯產量320TPD計算，也就是每日產量320噸石灰，根據(jù)上套筒冷卻空氣流量設定FIC350_SP計算公式為FIC350_SP=產量* K/24（小時） K為修正系數(shù)正常K=0.07Nm3空氣/kg石灰FIC350_SP=產量* K/24 K為修正系數(shù)=320*1000*0.07/24=933 Nm3空氣/小時上套筒冷卻空氣流量FIC350控制分為自動控制和手動控制兩種方式。手動控制即在上位機上給定一個輸

12、出值OP(見圖1)，如畫面顯示OP值50%（說明FY350調節(jié)閥開度為50%（開度范圍0%-100%），此時查看上套筒冷卻空氣流量過程值FIC350_pv值，是否接近FIC350_sp值，如pv值小于sp值，則要增加op值假設開至60%；如pv值大于sp值，則要減少op值假設開至40%；最終FIC350_pv值接近FIC350_sp值，也就是確保爐內上套筒冷卻空氣流量為933 Nm3/h。在正常情況下都是自動方式下運行（見圖5），自動控制即由計算機進行全自動控制，不需要進行人工干預；程序在執(zhí)行中將FIC350調節(jié)器的比例系數(shù)0.005、積分時間常數(shù)10、微分時間常數(shù)0的值送入FIC350控制器

13、的數(shù)據(jù)寄存器中，現(xiàn)輸入FIC350_SP 為933 Nm3/h，系統(tǒng)鎖定該值，此時閥門開度FIC350_op值會自動調整，對應過程值FIC350_PV自動跟隨目標FIC350_SP值上下移動，最終pv值接近sp值也就是FIC350_pv值為933 Nm3/h進行定量控制。a.2下內套筒冷卻空氣流量控制同樣以窯產量320TPD計算，也就是每日產量320噸石灰，根據(jù)下內套筒冷卻空氣流量設定FIC310_SP計算公式為FIC310_SP=產量* K/24（小時） K為修正系數(shù)正常K=0.45 Nm3空氣/kg石灰FIC310_SP=產量* K/24 K為修正系數(shù)=320*1000*0.45/24=6

14、000 Nm3空氣/小時下內套筒冷卻空氣流量FIC310控制分為自動控制和手動控制兩種方式。手動控制即在上位機上給定一個輸出值OP(見圖1)，如畫面顯示OP值50%（說明FY310調節(jié)閥開度為50%（開度范圍0%-100%），此時查看下內套筒冷卻空氣流量過程值FIC310_pv值，是否接近FIC310_sp值，通過調節(jié)FIC310_OP值最終確保爐內上套筒冷卻空氣流量為6000Nm3/h。在正常情況下都是自動方式下運行（見圖5），自動控制即由計算機進行全自動控制，不需要進行人工干預；程序在執(zhí)行中將PID調節(jié)參數(shù)值送入FIC310控制器的數(shù)據(jù)寄存器中，現(xiàn)輸入FIC310_SP 為6000 Nm3/h，系統(tǒng)鎖定該值，此時閥門開度FIC310_op值會自動調整，對應過程值FIC310_PV自動跟隨目標FIC310_SP值上下移動，最終pv值接近sp值也就是FIC310_pv值為6