梅钢2#石灰窑燃烧系统优化自控设计方案

[摘要]介绍石灰窑反应原理，各种窑特点。按照工艺要求对窑燃料定量控制，有效控制窑内所需热量，节约能源，稳定窑况，延长窑设备的使用寿命；同时详细介绍石灰窑燃烧系统控制方案，采用以PLC为核心上位机数据采集，集中监控，采取新增燃料流量检测设备来实现窑的燃烧系统自动化控制。

[关键词]梅铜石灰窑检测仪表PLc定量控制

1概述

环型套筒竖窑主要采用循环气体、高温废气换热等方式循环利用热能生产石灰的，它使逆流和并流煅烧在一个窑内进行，对工艺控制要求很高。为保证套筒窑能安全运行，节约能源、延长设备的寿命，按照工艺要求对窑进行定性定量地控制。

梅钢2。石灰窑原有的煅烧完全是由现场人工手动操作，根据燃烧室的温度变化情况，通过控制阀门开度的大小，向窑内输入热量来调节温度的，而自动化程度很低。由于受到各种不确定的人为因素的影响，石灰的品质及质量波动较大，设备受损。这种现场手动操作，不仅操作人员的劳动强度加大，安全隐患增多，严重影响了企业的经济效益。

目前国内套筒窑工艺控制都很先进，如马钢500t/d套筒窑、本钢300t/d套筒窑原设计手动控制，没有流量检测，大修时先后对套筒窑的热量输入设计成自动控制并增加流量检测，以上套筒窑自投产以来，窑况一直很稳定，而梅山2^#窑大部分没有流量检测设备，人为操作影响很大，不能有效地控制窑的燃烧。

2对2#窑燃烧系统优化设计的目的和意义

（1）有效控制窑内所需热量，节约能耗。通过新增流量的自动化检测，操作人员易于掌握和控制窑内所需热量，避免盲目操作，节约能源，降低能耗。

（2）稳定窑况，延长窑和设备的使用寿命。

（3）故障预控。通过参数的变化，操作人员可以分析原因，预防故障的发生或报告相关人员对故障进行即时处理。

（4）减轻工人的劳动强度，提高了安全保障。

3工艺要求

套筒式石灰窑工艺要求上燃烧室为欠氧燃烧、下燃烧室为完全燃烧，窑况稳定，不能急冷急热，内部不能出现二次燃烧，否则对拱桥及耐火材料不利，窑顶和窑底温度会偏高，影响设备的使用寿命。为此工艺要求如下：

煤气热值及环管压力相对稳定：热值为1750±100Cal/Nm2³；压力为15004±50mm水柱。如果煤气热值及环管压力波动较大，人工操作往往滞后，打破窑内燃烧的平衡，不能做到预控或自动控制，使窑内燃烧不明。任何变化应该以微小增量发生并由个别设备所控制，以便所有的变化是一致的。

（2）合理的空燃比：套筒窑操作工艺对上下燃烧室的煤气、二次风规定了一个合理的分配比例，对于不同的产量、煤气热值、压力、比热等，操作人员都要手动或自动地进行计算流量调节。

4 2^#石灰窑燃烧系统优化自控设计方案

4.1PLC控制

梅钢2^#窑原来控制系统是采用施耐德昆腾140系列的CPU，有两个站PLC控制系统，其中1个站PLC是控制窑系统，另1个站PLC是控制除尘系统。本次增加控制点是在原来窑PLC控制站上增加1套带140系列模块从站，将所有参数检测信号送到原中控室的上位机系统画面进行显示、报警等；并在上位机操作各设备（电动阀），从而实现集中控制。

4.2入窑总热量控制

根据热值仪测出的煤气热值高低来调节进入煤气总管的煤气量，以便控制供入窑内的总热量，防止石灰过烧或烧成度不足。

4.3煅烧的调节与控制

套筒窑的操作主要是控制循环气体温度，即通过控制循环气体的温度来调节煅烧状况进而保证石灰质量。要求循环气体温度稳定，而不是人为地规定出上、下限进行控制。

（1）通过出料进行调节。改变出料速度，影响石灰石在窑内的停留时间，如果循环气体温度升高，表明石灰煅烧程度较高，石灰中残余CO₂含量变少，出料速度就要加快以减少过烧，同时使CO₂含量较高，未烧透的石灰石进入并流区煅烧。由于在生产过程中燃料或原料石的条件可能发生变化，导致循环气体温度的波动。为解决此问题，在我们的控制系统中，循环气体温度和出灰机构连锁，当系统检测到循环气体温度和出灰量，很快将循环气体的温度恢复到正常水平。由于是自动诊断和自动调节，确保了石灰窑的不间断正常运行。

（2）通过改变供热进行调节。在出料速度及循环气体温度稳定的条件下，保持物料运动速度不变，通过改变热量输入的办法同样可以调节石灰质量，即通过改变下燃烧室的燃料量可以获得所要求的循环气体温度，进而控制石灰的煅烧程度。

4.4石灰窑内压力平衡调节

在实际生产过程中，由于不可避免地会出现燃料和原料石条件的变化，窑内负压压力会出现异常，从而导致下燃烧室的负压力发生波动。我们控制方案将下燃烧室的负压测点与废气风机连锁，一旦出现负压的波动，自动调节废气风机的转速，以使窑内负压恢复正常。

4.5煤气压力调节

煤气压力与煤气流量成正比，通过调节煤气总管上的调节阀，稳定煤气压力，从而使循环气体温度保持稳定，保证石灰的煅烧效果。

4.6增加过程参数集中显示和单点趋势显示功能

集中显示的过程参数可真实反映窑内不同部位的温度、压力，在现场手动启动检查无误后，无扰动地切入自动联锁控制状态。

4.7手动、自动转换功能

正常生产时，煤气流量和助燃空气流量的调节是由PLC控制系统自动控制的，但当检修和故障情况时，可通过操作人员手动控制手动、自动转换功能方便地进行转换，由操作人员手动进行控制。

5燃烧系统优化设计内容

（1）上燃烧室煤气支管1～6^#流量检测调节控制；

（2）上燃烧室煤气支管1～6^#温压检测补偿控制；

（3）下燃烧室煤气支管1～6^#流量检测调节控制；

（4）下燃烧室煤气支管1～6^#温压检测补偿控制；

（5）上燃烧室空气支管1～6^#流量调节控制；

（6）下燃烧室空气支管1～6^#流量调节控制；

（7）驱动（罗茨）风机出口流量检测；

（8）煤气总管电动调节阀与热值分析值自动调节控制；

（9）下燃烧室周围5个位置负压检测；

总之，控制仪表和装置是自动控制系统的重要设备（硬件），在自动控制系统中，由检测仪表将生产工艺参数变为电信号后，由上位机显示或记录，让人们了解生产过程的情况，还需将信号传送给控制仪表和装置，对生产过程进行自动控制，使工艺参数符合预期要求，因此他们是实际生产过程自动化的重要工具。梅钢500t/d套筒窑通过上述控制方案实施自动检测与控制系统投运以来，运行稳定可靠，控制精度高，操作方便，故障率低，维护量小，整个系统自动化水平高，各项技术指标达到设计要求，主要技术指标石灰的活性度一直维持380mL左右，取得了良好的经济效益。

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