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電廠除灰除渣自動化控制系統

1．概述：

    寶鋼電廠1號機組的爐底渣和省煤器、空氣預熱器的粗灰采取傳統的水力除灰、渣系統，每年有大量鍋爐沖灰水、沖渣水、渣斗溢流水排放入灰場，在灰場固體沉淀后廢水排入長江，造成大量的能源浪費和環境污染。水力除灰、除渣系統降低了灰渣的活性和綜合利用效益，同時為沖灰沖渣水設置灰場也占用了寶鋼寶貴的土地資源。為節約能源，減少環境污染，節約土地資源，提高灰渣的綜合利用價值，灰渣采取負壓氣力除灰系統和風冷式干除渣系統進行收集，并將收集后的灰渣正壓壓送至煤粉公司處理后綜合利用。

    灰處理濕出灰改干出灰的改造也是提高灰處理控制系統改造的自動化水平的改造，此次改造中用PLC技術代替了繼電器控制系統，使得灰處理控制系統自動化水平提高成為可能。在本次改造中我們設置了1號機組單元灰處理PLC控制系統一套，負責干灰收集系統、干渣收集、干渣壓送系統的控制，在1號機EP室設一臺工控機為單元灰處理PLC提供操作界面；設置一套公用PLC控制系統，負責三臺機組的干灰壓送、干渣壓送管道切換、協調6臺空壓機的運行等，在1號機灰壓送室設一臺工控機為公用灰處理PLC提供操作界面。

2．控制系統硬件配置：

   系統硬件采用施耐德Quantum系列PLC，組態軟件采用施耐德自己開發的Concept2.0軟件；畫面編制采用Wondeware公司的INTOUCH9.0；INTOUCH與PLC的通訊采用以太網MODIBUS協議；

   #1機組單元灰處理PLC系統采用雙CPU、雙網絡，分為三個IO站，第一個IO站主要負責干渣收集；第二、三個站主要負責干灰收集和干渣壓送；

   公用PLC采用單CPU，負責三臺機組的干灰壓送、干渣壓送管道切換、并協調6臺空壓機的運行；

    #1機組單元灰處理PLC主要硬件配置：

    #1機組單元灰處理PLC系統結構示意圖：

3．控制系統軟件設計：

    本系統組態采用FBD功能快，并利用Concept支持自定義模塊的功能，自定義了電機與電磁閥的DEVICE模塊，，將本系統PLC的組態軟件Concept做成了DCS化；

 圖1.自定義的DEVICE模塊

4．控制系統簡介：

    本系統分為四個部分：干灰收集系統、干渣收集系統、干灰壓送系統、干渣壓送系統；

4．1  干灰收集系統：

    干灰收集系統分為四大系統：灰斗、支管、過濾器、負壓風機；它由兩套可以單獨運行的真空飛灰子系統構成。子系統A服務于8個EP灰斗和4個空預器灰斗。EP灰斗被分成兩列，而4個空預器灰斗另外構成一列。子系統B與之相類似，服務于兩列（每列4個）EP灰斗和一列省煤器灰斗（6個）。獨立配置的傳輸管線、布袋過濾器/收集器和負壓風機讓我們能夠單獨對任一子系統進行操作。每個子系統中的飛灰最后都要送入＃1灰庫，干灰收集系統的負壓風機為干灰收集的輸送動力源，利用負壓風機的抽吸作用，在系統內形成真空，每個灰斗下設有氣動物料輸送閥，它使灰飛順利地進入輸送管道，灰斗按照程序設定的順序一個一個分別出灰，當一個灰斗內灰清空，就自動進入下一個灰斗開始出灰，如此循環連續輸送；通過A、B兩個子系統的切換門與管線，飛灰通過A/B布袋過濾器收集器中的任意一路進入＃1灰庫，干灰和空氣在布袋過濾收集器內分離后，干灰進入＃1灰庫，而凈化的空氣則通過負壓風機進入大氣。中間灰庫的干灰再通過干灰壓送系統運至煤灰公司原灰庫；

    系統真空度根據系統選擇過濾器所選的壓力變送器來決定，灰斗飛灰排放流程分為4個狀態：PSL（灰斗清空值） PSH（灰斗關）、PSML（灰斗允許開）、PSML（灰斗允許開），灰斗的開啟由真空值決定，在PSL時打開灰斗，PSH時關閉灰斗，PSMH時再打開灰斗；灰斗在放灰的過程中，灰斗不停地開啟和關閉，如此循環反復，最后直至灰斗清空，跳到下一個灰斗出灰。

    飛灰經過切換閥，進入過濾器，過濾器運行規則為：開通氣泵與濾布的平衡門－>3s后打開頂門，持續一段時間（設定）后關閉頂門－>開通氣泵與灰庫的平衡門－>3s后打開底門、打開下部流化門，持續一段時間后關閉底門、關閉下部流化門、通氣泵與濾布的平衡門，如此循環。如果在循環的過程中過濾器氣鎖閥不自動運行了，過濾器氣鎖閥也要完成一個循環才能完全停下來。

4．2  干灰壓送系統

    干灰壓送在公用PLC中實現，壓灰流程：開壓送容器入口門－>開灰回收槽出口門－>持續120s，如果在120s內出現料位高則停止出灰－>關回收槽出口門－>關壓送容器入口門－>5s后開主空氣門－>持續600s，在這段時間內如果出現從壓力高變到壓力低，則停止壓灰，關閉主空氣門－>過10s開始循環；

圖2.干灰收集

 4．3  干渣收集系統

鍋爐爐底渣通過鍋爐新建渣井落在MAC機輸送鋼帶上，熱渣在輸送的過程中被初步冷卻，初步冷卻后的爐底渣通過一級碎渣機破碎成小于70mm粒經后，進入后續冷卻器繼續冷卻。經過兩級冷卻后的爐底渣通過三通接頭排出，三通接頭其中兩個出口連接干渣正壓壓送系統，另外一個出口連接緊急卸渣系統；

 4．4  干渣壓送系統

    干渣壓送依靠灰用氣泵的壓力對干渣進行正壓壓送，三個氣泵可以任意選擇，但必須保證只能同時只有一個氣泵進灰和同時只有一個氣泵出灰；

    單個氣泵運行順序：開平衡門（開反吹門）－>10s后開進料閥門（關反吹門）－>開隔絕門－>設定時間到或者料位高持續3s后－>關隔絕門－>5s后關進料閥門－>7s后關平衡門－>開進壓門－>5s出料門根據管道壓力開或關－>出料門累積開設定時間－>關出料門－>關進壓門；

圖3.干渣收集與壓送

 5. 小結

    寶鋼電廠1號機組單元灰渣處理改造在技術上有了很大的創新，包括DEVICE的建立、控制思路等等，為今后灰渣系統的PLC控制DCS化奠定了基礎。