水泥厂袋收尘电气控制系统优化经验_孙霖.pdf

2023年第1期中图分类号：TQ172.6文献标志码：B文章编号：1007-0389（2023）01-66-02【DOI】10.13697/ki.32-1449/tu.2023.01.023水泥厂袋收尘电气控制系统优化经验孙霖（葛洲坝老河口水泥有限公司，湖北襄阳441800）1袋收尘电气控制系统优化的背景新型干法水泥厂窑尾是主要的粉尘排放点，粉尘排放量占水泥厂的70%，其废气特点是：风量大、温度高（350400），含尘浓度高（一般在50150 g/m3），粉尘细粘且含碱。随着国家对环境的日益重视，水泥工业大气污染物排放标准 对水泥厂废气中粉尘的浓度提出了更高的要求,出口含尘浓度要求小于10 mg/m3。窑尾袋式收尘器对粉尘浓度高，颗粒小的含尘气体的捕集具有很大的优越性1，因其除尘效率高，被广泛应用于水泥行业。现在很多新建水泥生产线的窑尾废气处理，都选用大型袋收尘器设备。许多老水泥厂废气处理陆续更新换代，由原电收尘器改造为袋收尘器，以确保达标排放。袋收尘器的广泛应用，使得袋收尘系统的管理尤为重要，袋收尘系统出现故障停止运行后，会导致环保排放超标，造成不良社会影响；生料磨和回转窑无法高效运行，生产成本增加。因此袋收尘电气控制系统优化，实现不停机排除故障就显得尤为重要。2袋收尘电气控制系统优化前存在的问题我公司原有的袋收尘控制系统（西门子 S7-200PLC控制收尘系统）包含顶部10个提升阀，控制10个仓室。每个仓室4个脉冲阀，2个18.5 kW拉链机和10个2.2 kW分格轮电机输送粉尘，在使用过程中存在以下问题：（1）脉冲阀，提升阀，24 V 变压器公用一个回路，一旦出现短路故障时，短路会造成空开跳闸，整个系统会停机。现场脉冲阀和提升阀在收尘顶部露天工作使用久了存在下雨短路，线皮老化破损等情况。收尘系统故障影响生料磨运转和窑运行产量。（2）整个系统的应答信号是2台拉链机和8台分格轮的运行信号，任意一台设备出现故障需要更换的时候，都必须将整个系统停下来，影响窑系统正常运行。（3）现场控制柜没有触摸屏，出现故障时不能反映故障位置。排查故障耗时耗力，严重影响生产。（4）柜内阀体驱动没有通过中间继电器隔离，由PLC驱动点直接驱动。PLC内部的驱动中间继电器常因阀体烧粘连或者其他故障导致模块烧毁。（5）脉冲阀和提升阀的工作时间也是固定在程序里面。如果要根据工艺需要修改工作时间，必须要在程序里面修改并停机下载，非常不方便。3袋收尘电气控制系统优化方案的确定及实施3.1袋收尘电气控制系统优化的主要目标（1）各个配电系统要各自独立，不能因为一处故障导致整个系统跳电。（2）减少不必要的停机连锁条件，实际生产发现，只有拉链机停机才有必要停止整个系统，之前分格轮跳停丢失应答信号也导致整个系统停机的设计不符合实际生产需求，此次改造需要在程序上调整。（3）将脉冲间隔，仓室间隔，循环间隔设置到触摸屏上，根据实际工况调整间隔时间，快速简洁。（4）分时启动，将每一台设备的启动时间改为顺序启动，设备之间间隔为10 s，减少启动时对断路器的电流冲击。3.2袋收尘电气控制系统改造的具体实施步骤3.2.1配电线路优化。将提升阀、脉冲阀、PLC 供电系统单独回路供电。将每一路阀门电路闭合状态通过空开辅助触头的开点传回给PLC信号,用来在触摸屏显示各个阀门的状态。任意一路出现短路或其他故障可快速精准判断出故障点，不影响整个系统运行，且不会出现短路引起PLC掉电。由于柜内PLC的驱动点负载有限，之前通过DO驱动点直接输出到阀体，一旦阀体出现粘死等故障，将导致PLC内中继长时间吸合烧毁。通过中间继电器中转隔离后，能增大有效荷载，现场阀体短路或者粘死后不会导致PLC驱动点烧毁，更有效保护模块。3.2.2程序和工艺系统的优化现场柜体面板上设计一块触摸屏和PLC通讯。通过触摸屏不仅可以观察各个仓室运行状态，还可以根据实际工艺需求在屏幕上设置脉冲阀和提升阀的工作时间和间隔时间。之前每次根据工艺调整间隔时间都需要在PLC程序重新修改完成后使用笔记本到现场下载程序，极不方便，并且下载PLC程序时需要停机，对生产稳定性也造成很大影响，使用触摸电气控制孙 霖：水泥厂袋收尘电气控制系统优化经验-662023年第1期屏幕修改后，快速简洁。系统启动时，为避免设备同时启动时瞬时电流过大，在程序中设置下料分格轮和拉链机分时启动，减少整个系统电流负荷。在正常运行时如果出现单个阀体或者电机故障，关掉对应的空开，更换故障元件。更换后空开送电，系统直接投入运行，实现不停系统在线更换设备。为了能及时发现系统故障，将所有故障点信号在程序做或运算，输出到一个故障中间继电器上，再通过 DCS系统将故障信号送回中控室，一旦中控画面出现袋收尘故障点，及时通知运维人员和电气人员到现场根据触摸屏显示的故障点判断问题，可以快速处理。图1配电柜脉冲阀电路图4袋收尘电气控制系统优化后效果及评价2019年8月来，我公司开始使用优化后的控制系统，自使用新的控制系统以来，大幅减少电气人员查找故障时间。期间出现过阀体故障，线路短路，分格轮电机滚键等一系列故障，但是没有一例事故导致系统停机。中控通过电脑画面上发现报警后通知现场和电气人员，到现场在线处理后直接投入使用。使用此系统后再也没有因为故障导致收尘系统停机而引起磨主机停机。收尘系统稳定后，对整改水泥生产系统稳定也起到了积极作用，粉尘排放的浓度低于国家要求标准，具有良好的社会效益。通过此技术革新，提高了系统的稳定性，之前系统经常因为电磁阀短路，分格轮卡死造成停机，影响生料磨运转和窑运行产量。另外通过中继隔离后，PLC模块也没有出现损坏情况。处理一次故障经常需停磨1 h左右，同时窑产量降低50 t/h，特别夏季梅雨季节和冬季雨雪天气，经常故障停机。按一年平均出故障6次计算，熟料减产损失约7.5万元，水泥磨停机损失约 7.56万元，合计节约费用为 15.06万元。电气控制系统优化完成后粉尘颗粒达到7.30mg/m3，满足环保排放要求，具有良好的经济、社会效益。参考文献1 秦景燕，王传辉.新型干法水泥厂窑尾袋收尘技术J.河南建材，2004（1）20-29.（编辑：于欢）（收稿日期：2022-08-29）塞，增加维护量。维护量的增加会导致探头密封圈垫、法兰和样气管道连接件密封性能变差，增加漏气的风险。一般分析仪系统的抽气泵没有设计过载保护，探头的渐进性堵塞会造成抽气泵的长时间过载而损坏。因此，结合当地气候条件和烟气中的气样条件，在旱季的时候，探头过滤器的滤芯选用50m规格，在雨季的时候，选用10 m规格。保护过滤器为二次过滤器滤芯，采用 2 m 规格，当滤芯积灰或者变色后及时更换，这一级过滤器是探头滤芯规格选大后的补偿，同时对烟气中的水分进行初级分离，减少冷凝器和膜式过滤器水分分离量。样气预处理系统各级过滤器级配见表1。表1样气预处理系统各级过滤器名称高精度过滤器18保护过滤器25样气过滤器11膜式过滤器10高精度HF过滤器13过滤精度5 m（旱季）/10 m（雨季）2 m0.1 m0.05 m/0.1 m0.01 m3结语根据工业现场应用条件、工艺气样条件变化，采用适当的措施和设计改进后的在线气体分析仪系统适应新工况，满足了现场运行需求，有利于减少设备的维护量、人工成本和备件成本，降低了项目的运营成本，同时有利于在线分析仪系统持续平稳的运行，为水泥窑协同处置城市生活垃圾生产线的生产运行提供有力的监测和操作控制依据。本文的改进措施与设计同样对具有高含尘量、高含水率烟气气样条件的气体分析仪系统具有参考意义。参考文献1 刘 嵘.在线气体成分分析仪预处理系统的特点C.2011中国有色金属行业仪表自动化学术会议论文集,2011:350.2 张玉杰.给水管道填料气水脉冲清洗试验J.供水技术,2013(3）:30.（收稿日期：2022-10-18）（上接第57页）电气控制孙 霖：水泥厂袋收尘电气控制系统优化经验-67