钢铁厂烧结工艺脱硝自动化控制系统设计

2020-12-11杨宝仁

缔客世界 2020年10期

杨宝仁

（张家口宣钢机电工程有限公司河北张家口 075100）

引言

作为国家产业的重要一部分，钢铁产业对环境保护的要求越来越严格。结果发现，钢铁工厂内各种设备释放的氮氧化物的总量不仅是二氧化硫的释放，而且是固定源的第二个。根据欧盟IPPC的调查，烧结烟气氮氧化物排放约占钢铁厂氮氧化物排放总量的一半左右，因此对烧结烟气氮氧化物排放量的严格控制可有效降低钢厂氮氧化物的排放量。

1 钢铁厂烧结工艺脱硝工艺选择

1.1 SCR脱硝工艺

选择性接触还原（SCR）过程主要是特定温度和催化剂的存在，但废气还原剂NH3将废气中的NOx还原为无害的氮和水。在现有的排烟脱硝过程中，scr脱硝过程具有最高的脱硝效率，并被广泛使用。但是，煤炭火力发电厂废气处理的高温scr主要使用，反应温度需要320-400℃。低温的scr在烧结废气中是必要的，但是反应温度需要在200～280℃之间。为了避免烟道气中粉尘和高浓度SO2引起的催化剂的毒性阻塞，通常需要使用低温SCR。

1.2 臭氧脱硝工艺

烟道气中的主要氮氧化物是NO，不易溶于水，难以吸收。臭氧脱硝技术的基本机制是，在烟道气体中难以溶于水的NO通过附加的脱氮器的氧化转换成易溶于水的高价氮氧化物。然后，利用具有大表面积的吸附粒子作为循环流层反应器中的湍流作为载体，通过高价氮氧化物和钙类吸收剂的快速反应来完成脱硝过程。臭氧是最强大的氧化剂之一，可以将任何二次污染物质都不残留地有效地将NO转换成高原子价状态[1]。

2 钢铁厂烧结工艺脱硝自动化控制系统设计

2.1 系统特点

在钢铁企业的生产工序中，通过全部工序进行安全性的生产，在系统设计中保护生产工序的安全性是系统整体的最优先课题。在系统设计中，手动启动和停止、联锁启动和停止、自动保护启动和停止所有设备的启动和停止都将增加3个级别的访问许可。最高级别的自动保护启动和停止是闭环控制，没有人介入该系统作为安全生产的保护措施，选择了根据系统安全、稳定性和可靠性、先进技术原则的控制系统选择。简单的操作和之后的发展，我们会选择安全可靠的制造商。经过长时间和多个测试，产品没有主要的质量问题，而且编程方法简单易懂。使用新机器后[2]。

2.2 自动控制系统

2.2.1 设备启停

为了确保整个制造工序的安全性，减少人员误动作造成的危险性，所有设备的启动、停止按钮都有二次确认箱，重要设备的启动或停止具有容许条件。添加二次子弹盒开始停止允许条件的文本描述，并在满足允许条件时修改颜色。在设备操作弹出窗口中设置禁止操作按钮。按钮操作后，所有的启动停止按钮都不动作。这样，操作接口的写入不仅能够防止误动作的大部分，还能够使操作员能够理解装置在时间上起动而不停止的理由。系统设备的启动和停止分为三个阶段，保护开始和停止处于最高水平。下面的计算机被编程为设置自动保护启动和停止的条件。在满足条件的情况下，操作者可以在没有操作装置的情况下自动启动和停止[3]。

2.2.2 吹灰系统

在脱硝系统中，全蒸汽排放子系统由12 rake烟尘喷射器组成。各尘斗在开始时按照机械设定速度向前执行，之后到达最后后返回原点。基于两端的限位开关，装置的电控制系统将前向和反向的三个di信号反馈给plc。由于煤尘鼓风机的电气控制系统的设计不能同时执行两个烟尘鼓吹，所以在系统中，每一个烟尘鼓风器都会一个接一个地被执行，直到所有的烟尘被执行为止，这被认为是烟尘处理的结束。在系统中使用顺序控制方法，通过低阶计算机实现子系统。具体而言，设定作为序列控制的各步骤数的标志变量，将标志设为实际变量。例如，如果标记变量是1，则意味着子系统转移到第一步骤，并且当标记变量是2时，子系统转移到第二步骤。在满足各步骤的结束条件之后，对标志变量加1，可以进入下一步骤。下一步骤的开始条件是当标志变量等于上一个标志变量+1的值时。一个煤风机在操作期间可能会发生器材故障，或者操作员想跳过设备的必要条件，所以系统在子程序中添加旁路功能。所有12个烟尘的图例都有相应的旁路按钮。设置旁路按钮时，不启动对应的燃烧器。然后，标志变量和一个程序跳至下一步[4]。

2.2.3 补燃系统

辅助燃烧系统的控制是整个控制系统中最复杂的系统。主要功能是将烟道气加热到催化作用温度。辅助燃烧系统有3种辅助燃烧器。燃烧器的每一套主要由点火管、火灾检测装置和燃气管线上的各种阀门构成。自动控制系统主要分为点火、关机、监控。点火系统的燃气管道更加危险，因此控制系统有很多保护措施。管道内的4个气压排气阀在停电或煤气损失的情况下全部自动打开，在停电的情况下，将管道内的气体放空，或使气压箱内的气体不放空。当燃气主气压阀停止辅助燃烧风机、升压风机和GGH时，或打开任意燃烧器的气体早闭阀1和气体早闭阀2，并在发出气体压力警报时，具有用于切断主管道内的气体的保护关闭作用。准备在点火前插入点火枪，点火时关闭排气阀，在排气阀关闭位置信号接通后启动点火枪，同时打开对应的2根闭阀。当点火检测传感器在点火枪的设定运行时间内检测到火灾信号时，表示点火成功。此时，点火枪必须手动完成，直到下一步点火为止[5]。