一種用于爐窯冷卻裝置及控制方法

1、技術(shù)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(shù)領(lǐng)域電氣控制3、現(xiàn)有技術(shù)爐窯系統(tǒng)主要由豎式預(yù)熱器、窯本體、豎式冷卻器、燃燒系統(tǒng)、排煙機(jī)及除塵系統(tǒng)組成，石灰石通過單斗卷揚(yáng)提升機(jī)運(yùn)至窯頂，經(jīng)料斗、密封閘門及旋轉(zhuǎn)布料器進(jìn)入窯內(nèi)。窯內(nèi)有上、下兩層燒嘴并均勻錯(cuò)開布置，每層燒嘴有六個(gè)圓柱形燃燒室，每個(gè)燃燒室都有一個(gè)用耐火材料砌筑的從窯外殼到下內(nèi)筒的拱橋，高溫氣體從燃燒室內(nèi)出來，經(jīng)過拱橋下面形成的空間進(jìn)入料層。物料在窯內(nèi)從上到下運(yùn)動(dòng)，氣流由燃燒室逆物流運(yùn)動(dòng)，最后在并流煅燒區(qū)域?qū)⑽锪?石灰石)燒成石灰。石灰在爐窯內(nèi)完成煅燒后，被卸入到豎式冷卻器內(nèi)。在機(jī)械空氣的強(qiáng)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(jìn)入到爐窯內(nèi)參與助燃，達(dá)到提高熱效率的目的?，F(xiàn)有爐窯冷卻布局是 a.利用二個(gè)冷卻風(fēng)機(jī)冷卻，現(xiàn)場工作方式采用1用1備，為保障冷卻風(fēng)機(jī)正常受電，供電部門在供電方式中采用了二路同時(shí)供電，同時(shí)又加載了一組發(fā)電機(jī)電源供電，當(dāng)二路不能同時(shí)供電情況時(shí)，會(huì)及時(shí)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)向外輸出電能。但在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中，當(dāng)在二路電源不能同時(shí)供電情況下，采用手動(dòng)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)，這樣做增加了操作工勞動(dòng)強(qiáng)度，有時(shí)還會(huì)延誤發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，而一旦停電，會(huì)造成窯內(nèi)壁發(fā)熱，爐窯耐火磚脫落，壽命嚴(yán)重縮短。b現(xiàn)進(jìn)入爐窯體內(nèi)冷卻主要有三路氣流分別是窯底料倉石灰冷卻；爐窯下內(nèi)套筒冷卻；爐窯上套筒冷卻，日常生產(chǎn)過程中，對(duì)冷卻氣體流量

3、的操作控制，傳統(tǒng)控制方法處于手動(dòng)控制，具體是調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量調(diào)節(jié)閥，如冷卻不夠則需增加調(diào)節(jié)閥開度，加大流量；若冷卻過量，則減少調(diào)節(jié)閥開度降低流量，由于手動(dòng)作業(yè)，經(jīng)驗(yàn)性太強(qiáng)，不同的人對(duì)參數(shù)的調(diào)整幅度及對(duì)參數(shù)的預(yù)判值不同，導(dǎo)致調(diào)節(jié)控制窯內(nèi)冷卻氣體流量系統(tǒng)穩(wěn)定性差，調(diào)節(jié)次數(shù)較多，調(diào)節(jié)過于頻繁，不利于生產(chǎn)。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(jī)立即自啟動(dòng)對(duì)外供電；發(fā)電機(jī)自啟動(dòng)供電時(shí)若外電源恢復(fù)送電，該裝置又確保發(fā)電機(jī)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(chǎn)產(chǎn)量，自動(dòng)計(jì)算窯底料倉石灰冷卻空氣流量；爐窯下內(nèi)套筒冷卻空氣流量；爐窯上套筒冷卻空氣流量，在生產(chǎn)中自

4、動(dòng)調(diào)節(jié)冷卻空氣流量分布，進(jìn)而穩(wěn)定了生產(chǎn)石灰的質(zhì)量指標(biāo)。5、技術(shù)方案5.1供電切換裝置控制冷卻風(fēng)機(jī)供電切換裝置運(yùn)行原理見下圖三，若常用電源MCC 4DL進(jìn)線柜正常供電其母排B、C二相為380V，此時(shí)低電壓繼電器U線圈不動(dòng)作，其自帶常開觸點(diǎn)L1常開維持不變。如常用電源MCC 4DL進(jìn)線柜內(nèi)母排B、C二相由380V降為80V，此時(shí)低電壓繼電器U線圈動(dòng)作，其自帶常開觸點(diǎn)L1常開變?yōu)槌ｉ]。主要是通過低電壓繼電器U自帶觸點(diǎn)L1觸點(diǎn)的變化來控制發(fā)電機(jī)運(yùn)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(shí)停電，當(dāng)電壓達(dá)到預(yù)定值，則自啟動(dòng)發(fā)電機(jī)供電；當(dāng)常用電源電壓恢復(fù)正常時(shí)，則自停發(fā)電機(jī)供電。改變了

5、以往常用電源不能供電情況下，需采用手動(dòng)啟動(dòng)發(fā)電機(jī)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(shù)是一套完整熱工制度計(jì)算，它能根據(jù)每日所需生產(chǎn)產(chǎn)量，提供冷卻空氣流量分布。在生產(chǎn)中自動(dòng)調(diào)節(jié)爐窯上套筒，下內(nèi)套筒、料倉冷卻空氣流量，從而穩(wěn)定了窯內(nèi)的熱工制度，進(jìn)而穩(wěn)定了生石灰的質(zhì)量指標(biāo)。a.1 上套筒冷卻空氣流量控制（見圖一和圖五）主要通過調(diào)節(jié)調(diào)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(shè)定FIC350_SP計(jì)算公式為FIC350_SP=產(chǎn)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(diào)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(diào)節(jié)器的增益系數(shù)；10PID調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間常數(shù)，單位：秒控制分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式。手動(dòng)控制即在上位機(jī)上給定一個(gè)輸出值，直接通過輸出op值對(duì)FY350調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，自動(dòng)控制即由計(jì)算機(jī)進(jìn)行全自動(dòng)控制，程序在執(zhí)行中將調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)GAIN、積分時(shí)間常數(shù)TI、微分時(shí)間常數(shù)TD的值送入PLC的數(shù)據(jù)寄存器中，且每個(gè)FIC控制器（PID）控制回路的設(shè)定值(SP)、過程值(PV)、輸出值（OUTPUT）都可以在計(jì)算機(jī)上用數(shù)字顯示，同時(shí)在計(jì)算機(jī)上可以修改每個(gè)控制回路的PID參數(shù)，如SP值、GAIN值、TI值、TD值?！白詣?dòng)”模式下，只

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

8、10調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，自動(dòng)控制即由計(jì)算機(jī)進(jìn)行全自動(dòng)控制，程序在執(zhí)行中將調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)GAIN、積分時(shí)間常數(shù)TI、微分時(shí)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(jìn)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(duì)調(diào)節(jié)閥FY360的調(diào)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(shè)定FIC360_SP計(jì)算公式為FIC360_SP=產(chǎn)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(diào)節(jié)控制器FIC360其傳遞函數(shù)如下：Gc（S）=0.05（1+） 式中：0.05PID調(diào)節(jié)器的增益系數(shù)；10PID調(diào)節(jié)器的積分

9、時(shí)間常數(shù)，單位：秒同樣控制分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式，原理同上一致。6、有益效果自啟動(dòng)裝置是針對(duì)發(fā)電機(jī)組應(yīng)急保障供電而設(shè)計(jì)的。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，使用安全。另采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，根據(jù)每日所需生產(chǎn)產(chǎn)量，自動(dòng)調(diào)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(nèi)的熱工制度，進(jìn)而穩(wěn)定了生產(chǎn)石灰的質(zhì)量指標(biāo)。7、圖面說明 圖一：現(xiàn)生產(chǎn)工藝布置圖圖二：原冷卻風(fēng)機(jī)供電方式圖三：現(xiàn)冷卻風(fēng)機(jī)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(chǎn)工藝布置圖圖二：原冷卻風(fēng)機(jī)供電方式圖三：現(xiàn)冷卻風(fēng)機(jī)供電方式圖四：流量控制原理圖圖五：流量控制總圖8、實(shí)施例 8.1供電切換裝置在常用電源、發(fā)電機(jī)原有供電方式圖二中

10、，現(xiàn)增加一個(gè)低電壓繼電器U ,型號(hào)為DJ-152A， 額定電壓380V-400V,其線圈動(dòng)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(jìn)線柜內(nèi)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(yùn)行原理是若常用電源MCC 4DL進(jìn)線柜正常供電其母排B、C二相為380V，此時(shí)低電壓繼電器U線圈不動(dòng)作，其自帶常開觸點(diǎn)L1常開維持不變。如常用電源MCC 4DL進(jìn)線柜內(nèi)母排B、C二相由380V降為80V，此時(shí)低電壓繼電器U線圈動(dòng)作，其自帶常開觸點(diǎn)L1常開變?yōu)槌ｉ]。利用二個(gè)冷卻風(fēng)機(jī)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(yùn)行同時(shí)F301電動(dòng)閥打開，冷卻空氣流入窯體。若M302運(yùn)行同時(shí)F302電動(dòng)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(chǎn)量320TPD計(jì)算，也就是每日產(chǎn)量320噸石灰，根據(jù)上套筒冷卻空氣流量設(shè)定FIC350_SP計(jì)算公式為FIC350_SP=產(chǎn)量* K/24（小時(shí)） K為修正系數(shù)正常K=0.07Nm3空氣/kg石灰FIC350_SP=產(chǎn)量* K/24 K為修正系數(shù)=320*1000*0.07/24=933 Nm3空氣/小時(shí)上套筒冷卻空氣流量FIC350控制分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式。手動(dòng)控制即在上位機(jī)上給定一個(gè)輸

12、出值OP(見圖1)，如畫面顯示OP值50%（說明FY350調(diào)節(jié)閥開度為50%（開度范圍0%-100%），此時(shí)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(shè)開至60%；如pv值大于sp值，則要減少op值假設(shè)開至40%；最終FIC350_pv值接近FIC350_sp值，也就是確保爐內(nèi)上套筒冷卻空氣流量為933 Nm3/h。在正常情況下都是自動(dòng)方式下運(yùn)行（見圖5），自動(dòng)控制即由計(jì)算機(jī)進(jìn)行全自動(dòng)控制，不需要進(jìn)行人工干預(yù)；程序在執(zhí)行中將FIC350調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)0.005、積分時(shí)間常數(shù)10、微分時(shí)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(shí)閥門開度FIC350_op值會(huì)自動(dòng)調(diào)整，對(duì)應(yīng)過程值FIC350_PV自動(dòng)跟隨目標(biāo)FIC350_SP值上下移動(dòng)，最終pv值接近sp值也就是FIC350_pv值為933 Nm3/h進(jìn)行定量控制。a.2下內(nèi)套筒冷卻空氣流量控制同樣以窯產(chǎn)量320TPD計(jì)算，也就是每日產(chǎn)量320噸石灰，根據(jù)下內(nèi)套筒冷卻空氣流量設(shè)定FIC310_SP計(jì)算公式為FIC310_SP=產(chǎn)量* K/24（小時(shí)） K為修正系數(shù)正常K=0.45 Nm3空氣/kg石灰FIC310_SP=產(chǎn)量* K/24 K為修正系數(shù)=320*1000*0.45/24=6

14、000 Nm3空氣/小時(shí)下內(nèi)套筒冷卻空氣流量FIC310控制分為自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式。手動(dòng)控制即在上位機(jī)上給定一個(gè)輸出值OP(見圖1)，如畫面顯示OP值50%（說明FY310調(diào)節(jié)閥開度為50%（開度范圍0%-100%），此時(shí)查看下內(nèi)套筒冷卻空氣流量過程值FIC310_pv值，是否接近FIC310_sp值，通過調(diào)節(jié)FIC310_OP值最終確保爐內(nèi)上套筒冷卻空氣流量為6000Nm3/h。在正常情況下都是自動(dòng)方式下運(yùn)行（見圖5），自動(dòng)控制即由計(jì)算機(jī)進(jìn)行全自動(dòng)控制，不需要進(jìn)行人工干預(yù)；程序在執(zhí)行中將PID調(diào)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(shí)閥門開度FIC310_op值會(huì)自動(dòng)調(diào)整，對(duì)應(yīng)過程值FIC310_PV自動(dòng)跟隨目標(biāo)FIC310_SP值上下移動(dòng)，最終pv值接近sp值也就是FIC310_pv值為6