石學勇（遼寧石化職業(yè)技術學院，遼寧錦州，121000）

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除塵減排自動控制系統(tǒng)在石化煅燒裝置中應用探討

石學勇
（遼寧石化職業(yè)技術學院，遼寧錦州，121000）

摘 要：本文通過理清煅燒車間回轉(zhuǎn)窯裝置脈沖袋式除塵器控制系統(tǒng)的關鍵技術，旨在解決原控制系統(tǒng)線路復雜、線路老化、可靠及穩(wěn)定性差，以及故障診斷與排除困難等難題。實踐中，將PLC計算機控制技術應用到除塵控制系統(tǒng)中，不僅提高了除塵系統(tǒng)的工作效率和裝置環(huán)保效率；同時還對PLC硬件、軟件系統(tǒng)進行了比較詳細的分析，包括PLC機選擇、I/O端口信號及地址分配、主控制邏輯系統(tǒng)等方面的研究。

關鍵詞：石化煅燒；PLC 除塵自動控制系統(tǒng)；脈沖袋式除塵器；除塵設備

引言

除塵是從含塵氣體中去除顆粒物，以減少向大氣排放、降低污染的技術措施。含塵氣體產(chǎn)生于固體物質(zhì)的粉碎、篩分、輸送、爆破等機械過程，或產(chǎn)生于燃燒、高溫熔融和化學反應等過程。前者含有粒度大、化學成分與原固體物質(zhì)相同的粉塵；后者含有粒度小，或有化學反應，化學成分有別于原物質(zhì)的煙塵，往往對環(huán)境污染更大。為了防止粉塵對大氣造成污染，世界各國制定了愈來愈嚴格的控制標準，在大力發(fā)展凈化氣體的除塵設備同時，同時還加強監(jiān)督、檢測等措施的實施。

煅燒指的是在空氣或惰性氣流中進行熱處理的過程，其主要發(fā)生的物理反應有熱分解、氧化物發(fā)生、再結(jié)晶等，煅燒是天然化合物或人造化合物的熱離解或晶形轉(zhuǎn)變過程。石化煅燒作業(yè)是直接處理油焦等礦物原料，以適用于后續(xù)工藝要求；也可能是在化學選礦后期進行處理而制取化學精礦，滿足用戶對產(chǎn)品的要求。石化煅燒過程中，將產(chǎn)生大量有害物質(zhì)，漂浮在空氣中，危害工作環(huán)境，除塵器是企業(yè)必須安裝的設備［1，2］。近年來，袋式除塵設備得到了大量應用，本文就其技術改造工程進行了分析研究，期待對其他企業(yè)有所幫助。

1 除塵設備工作原理

除塵設備按其工作原理及其作用，主要分以下五類［3］：一是機械力除塵設備，包括重力除塵設備、慣性除塵設備、離心除塵設備等；二是洗滌式除塵設備，包括水浴式設備、泡沫式除塵設備、文丘里管除塵設備、水膜式除塵設備等；三是過濾式除塵設備，主要包括布袋除塵設備、顆粒層除塵設備等；四是靜電除塵設備；五是磁力除塵設備。

在煅燒裝置工作的環(huán)境中，主要使用脈沖袋式除塵器，如圖1所示。

圖1 脈沖袋式除塵器

1.1 脈沖袋式除塵器工作原理

脈沖袋式除塵器廣泛用于治金、建材、機械、化工、礦山等各種工礦企業(yè)，其對非纖維性工業(yè)粉塵的除塵凈化效果好，其結(jié)構主要由過濾室、濾袋、凈氣室、灰斗、卸灰閥、脈沖噴吹裝置、電控箱等組成。

脈沖袋式除塵器的工作原理：一是吸塵除塵。當車間中含塵氣體由敞式灰斗進入過濾室后，較粗顆粒直接落入灰倉中，灰塵氣體過濾后，將粉塵阻留在濾袋表面，凈氣經(jīng)袋口到凈氣室，再凈化后由風機排入大氣。二是脈沖操作。當濾袋粉塵增加，測量設備阻力上升，或時間繼電器發(fā)出控制信號，程序控制儀器開始工作，逐個開啟脈沖閥，將壓縮空氣通過噴口對濾袋進行噴吹清灰，使濾袋突然膨脹，在巨大氣流作用下，附于濾袋表面的粉塵迅速脫離濾袋落入灰倉內(nèi)，后粉塵由卸料器排出。完成一次濾袋噴吹清灰工作，脈沖除塵器又恢復正常工作。

1.2 煅燒裝置環(huán)境中使用的脈沖袋式除塵器

錦州石化公司煅燒車間自開車以來，始終使用的是脈沖袋式除塵器，其控制系統(tǒng)是由錦州中科環(huán)保公司設計生產(chǎn)，由于該控制系統(tǒng)投用時間較長，受現(xiàn)場環(huán)境惡劣等因素影響，多次出現(xiàn)電磁閥不動作、繼電器燒壞、線路老化、PLC程序等故障，使其不能進行清塵、噴吹等操作，造成生產(chǎn)現(xiàn)場粉塵漫天飛揚。該公司專業(yè)人員沒有解決除塵系統(tǒng)的故障問題，最后此項技術攻關任務落到儀表檢修隊。

針對故障，技術研發(fā)團隊分別采用了對比法、排除法和模擬法對原控制系統(tǒng)進行了可行性研究分析，為便于今后除塵工作平穩(wěn)運行和日常維護保養(yǎng)，決定在不改變原有控制邏輯的基礎上，增加9個自濾單元進行吹氣的控制，并將噴吹的時間由原來的每分鐘噴吹，改為30秒一次的噴吹控制。通過增加動作頻率，達到裝置環(huán)保標準。同時將繼電器搭接方式更改為西門子S7-300PLC控制系統(tǒng)［4］，使自動化、智能化控制水平充分應用到生產(chǎn)實際中，保障工作環(huán)境空氣的潔凈，有利于生產(chǎn)安全運行。

2 脈沖除塵控制系統(tǒng)改造技術

除塵控制系統(tǒng)是實現(xiàn)自動、智能控制除塵操作的重點，運用PLC程序?qū)崿F(xiàn)每個步驟的運行，實現(xiàn)了自動化［5］。如果有特殊情況，又可以人工手動操作。下面介紹控制系統(tǒng)技術改進過程。

2.1 PLC選型

除塵控制系統(tǒng)需要9個輸入口，50個輸出口。所以PLC的實際輸入點數(shù)應等于或大于9個輸入點數(shù)，PLC的實際輸出點數(shù)應等于或大于所需的50個輸出點數(shù)，為了留有余量，所以選擇了輸入點為16的西門子S7-300PLC作為主控制器，該型號的PLC的輸入點有16個，輸出點有64個，完全滿足要求。同時，輸入輸出點數(shù)留有比較多的余量，為今后的改進做好準備。

2.2 控制功能

在控制功能設計中，由于主控制器功能強大，所以控制功能實現(xiàn)統(tǒng)一。具體有：一是整合控制功能，在原控制系統(tǒng)功能基礎上去除絞籠、卸料電機的控制。二是9個過濾單元依次進行除塵運行。不噴吹時，提升閥始終處于打開狀態(tài)；要噴吹時，提升閥先關閉，再進行噴吹；噴吹完畢后，提升閥打開。三是設置9個過濾單元運行狀態(tài)指示，相應過濾單元指示燈為綠色，表示該單元正在進行氣震除灰時序。四是設置9個過濾單元旁路功能，相應過濾單元指示燈為黃色，表示該單元已旁路掉氣震除灰時序，即過濾單元除灰時自動跳過被旁路的單元。

同時設計了手動控制功能，即手動對選中的過濾單元運行氣震除灰時序。以防意外，還設置了緊急停車功能。

為提醒現(xiàn)場工作人員，設置蜂鳴器預告，在過濾單元進行氣震除灰前1分鐘響鈴15秒，同時除灰運行燈閃爍。

2.3 三種控制方式

設計了自動、手動、設置三種方式，有一個三位式開關（含自動/手動/設置三檔）可實現(xiàn)操作，全部滿足生產(chǎn)現(xiàn)場需要。

2.3.1 自動控制方式

設定到自動控制方式中，按除塵運行按鈕，除塵運行指示燈亮后，9個除塵過濾單元依次反吹后，就可進入過濾時序。在反吹時序中，相應的除塵單元的反吹指示燈閃爍。當設定的過濾時間到，就完成一個周期的工作。

2.3.2 手動控制方式

將三位式開關（自動/手動/設置）設定到手動位置后，除塵手動指示燈亮。

當1#過濾單元反吹指示燈常亮，表示1#過濾單元被選中。當按選組按鈕可以跳到2#過濾單元，同時2#過濾單元反吹指示燈常亮，1#過濾單元反吹指示燈熄滅。

按手動實驗按鈕，可以對選中的過濾單元進行反吹操作；此時相應過濾單元的反吹指示燈閃爍。

2.3.3 設置控制方式

三位式開關（自動/手動/設置）設定到“設置”位置上。除塵設置指示燈亮；1#過濾單元反吹指示燈常亮（表示1#過濾單元被選中）。

按鈕旁路按鈕，則相應過濾單元的旁路指示燈常亮（黃色），同時該單元運行指示燈（綠色）閃爍，關閉提升閥，表示該過濾單元被旁路，不參與氣震除塵及過濾。

當再次按旁路按鈕時，則相應過濾單元的旁路指示燈熄滅，同時該單元運行指示燈（綠色）閃爍，打開提升閥。

3 控制系統(tǒng)結(jié)構

3.1 控制系統(tǒng)結(jié)構圖

P L C每個卡件的布局，C 1 S 4是輸入信號端，C1S5/C1S6/C1S7都是輸出信號端，如圖2所示。

圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構圖

3.2 控制系統(tǒng)輸入輸出信號

輸入信號共9路，如表1所示。

表1 輸入信號

輸出信號共50路，如表2所示。

表2 輸出信號

4 結(jié)束語

本文論述了煅燒車間除塵控制系統(tǒng)的PLC改造，實現(xiàn)了除塵控制自動化，方便了工人在生產(chǎn)中對除塵的控制功能，從而提高了除塵的工作效率、工作穩(wěn)定性和可靠性，而且經(jīng)過一段時間的使用，大大降低了故障發(fā)生率，改善了除塵效果。另外，通過這次改造工程使我對PLC和除塵工藝方面的知識又有了更加深刻的理解和掌握，為今后的工作奠定了很好的基礎。同時，也發(fā)現(xiàn)了不足之處，例如，忽視了現(xiàn)場的灰塵較多，環(huán)境比較惡劣，控制柜的防塵工作還需要加強，防止灰塵引起的強電壓串到弱電壓的部件上。

參考文獻

［1］王樹青，樂嘉謙：自動化與儀表工程師手冊，化學工業(yè)出版社，2010-1-1.

機械工業(yè)出版社：常用電子儀器儀表的使用及電子技能訓練.

［2］潘永湘，楊延西，趙躍：過程控制與自動化儀表（第2版），機械工業(yè)

［3］出版社，2007-7-1.

［4］崔永剛，劉晨：煅燒煙氣除塵控制系統(tǒng)操作說明及儀表維護說明，2009-9-1.

［5］龔運新等.工業(yè)組態(tài)軟件實用技術［M］.清華大學出版社，2005，8.

The Dust Removal Auto-control System in Petrochemical Calcination of Shallow Application

Xueyong Shi
（Liaoning Petrochemical Vocational and Technical College， Jinzhou， Liaoning， 121000， China）

Abstract：Summarizing the calcination workshop rotary kiln plant control system of pulse bag filter，it aims at resolving the original control system circuit complexity，circuit aging，poor stability and reliability of fault diagnosis.Studying ruled out difficult problems.In practice， the PLC computer control technology applied to dust removal control system， not only improved the work efficiency of dust removal system and device efficiency of environmental protection； but also compared the detailed analysis of PLC hardware and software system， machine selection， including PLC I/O address assignment and the signals of port，researching main control logic system.

Key words：Petrochemical Calcinations； PLC Dust Removal Control System； Pulse Bag Filter Dust；Removal Equipment

中圖分類號：TF547.1

文獻標識碼：A

文章編號：2095-8412 （2016） 02-309-04

DOI：工業(yè)技術創(chuàng)新 URL： http//www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.02.049

作者簡介：

石學勇（1974-），男，畢業(yè)于東北大學，現(xiàn)任遼寧石化職業(yè)技術學院自動化系講師。研究方向：生產(chǎn)過程自動化。

E-mail： 642651289@qq.com