轉(zhuǎn)爐煉鋼產(chǎn)生大量煙氣，如任其放散，將會(huì)對(duì)工廠周圍數(shù)百平方千米的環(huán)境造成嚴(yán)重污染，因而必須設(shè)計(jì)有效的凈化系統(tǒng)。與此同時(shí)，冶煉中后期，煙氣中CO的含量高達(dá)50%以上，這筆巨大的能量資源需要我們將它很好地回收利用。
1．回收基本原理
1．1煙氣的收集、冷卻和凈化
轉(zhuǎn)爐煙氣離開(kāi)爐口時(shí)溫度為1 400~1 500℃，主要采用循環(huán)水冷法令其迅速冷卻。煙氣經(jīng)過(guò)眾多毛細(xì)管環(huán)繞的活動(dòng)煙罩、上部固定煙罩和汽化冷卻煙道后，冷卻至800~1 000℃，然后經(jīng)溢流文氏管（以下簡(jiǎn)稱“一文”）進(jìn)行飽和冷卻降溫、除塵，此時(shí)溫度已降至75℃左右。冷卻后的煙氣經(jīng)重力脫水器進(jìn)入矩形線性可調(diào)文氏管（以下簡(jiǎn)稱“二文”），進(jìn)行精除塵。此時(shí)，煙氣與噴入二文內(nèi)的水滴高速碰撞，由于擴(kuò)散、慣性作用，煙氣中的塵粒與水珠結(jié)合后凝聚而被除下。二文采用矩形“R-D”線性可調(diào)文氏管，通過(guò)閥板（米字閥）調(diào)節(jié)其開(kāi)度，控制罩內(nèi)差壓。回收時(shí)，將罩內(nèi)煙氣壓力調(diào)節(jié)至微正壓（一般約為0~20 Pa），以控制空氣吸入量（即控制O2的吸入量），減少煙氣中CO的燃燒，使回收的煤氣濃度增高。
1．2煙氣的抽取、放散及回收
煤氣鼓風(fēng)機(jī)是煙氣除塵系統(tǒng)的重要設(shè)備，依靠它的強(qiáng)大抽吸能力將吹煉產(chǎn)生的大量煙塵抽走?；翠擄L(fēng)機(jī)通過(guò)液力耦合器調(diào)速，其轉(zhuǎn)速根據(jù)生產(chǎn)工藝進(jìn)行調(diào)整（淮鋼煙氣鼓風(fēng)機(jī)高速為2 700 r/min；低速為800 r/min），動(dòng)力源采用防爆電機(jī)。一般情況下，在轉(zhuǎn)爐吹煉期，鼓風(fēng)機(jī)升至高速；非吹煉期，降至低速。在鼓風(fēng)機(jī)的煙氣出口處，設(shè)有煤氣分析儀，錄檢測(cè)到CO含量>40%，O2含量<1.5%時(shí)，煙氣送入煤氣加壓站，作為燃料儲(chǔ)存，否則引至煙囪放散。
2．主要設(shè)備選型與系統(tǒng)基本配置
淮鋼轉(zhuǎn)爐煙氣凈化回收自動(dòng)控制系統(tǒng)，采用西門子SMATIC S7-400作為主站，掛接ET200M遠(yuǎn)程站，I/O模板選用S7-300系列，主從站間采用PROFIBUS-DP網(wǎng)通信，主干環(huán)網(wǎng)選用SIMATICNET。軟件平臺(tái)選用WINDOWS 2000 PROFESSIONAL，PLC編程環(huán)境采用Step7 V5.2，上位監(jiān)控軟件采用WIN CC V5.2，網(wǎng)絡(luò)通信采用Soft Net軟件。從運(yùn)行效果看，硬件系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，軟件系統(tǒng)刷新速度快，實(shí)時(shí)更新性好，配合報(bào)警與趨勢(shì)功能，極大地滿足了操作人員對(duì)于數(shù)值監(jiān)測(cè)，設(shè)備控制以及數(shù)據(jù)記錄的需要。
3．控制要求的實(shí)現(xiàn)
3．1基本控制流程
在整個(gè)煙氣凈化與回收的過(guò)程中，由于煙氣溫度很高，且屬易燃易爆氣體，一旦出現(xiàn)泄漏將出現(xiàn)不可估量的后果，所以在控制方式上對(duì)自動(dòng)化要求很高。
3．2主要控制回路
（1）爐口微差壓控制。采用閉環(huán)PID調(diào)節(jié)回路，將爐口微差壓的檢測(cè)值作為過(guò)程值，設(shè)定值一般在10 Pa左右，利用閉環(huán)調(diào)節(jié)二文閥芯開(kāi)度。由于爐口微差壓調(diào)節(jié)的好壞，直接影響煤氣回收的質(zhì)量，所以要求將比例調(diào)節(jié)值P和積分調(diào)節(jié)值I調(diào)節(jié)到使輸出較為靈敏的數(shù)值處。此外，降罩后進(jìn)行調(diào)節(jié)，抬罩后將二文閥芯開(kāi)度設(shè)定到50%。
（2）風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制。風(fēng)機(jī)的全程自動(dòng)調(diào)節(jié)取決于兩點(diǎn)，即兌鐵時(shí)刻和出鋼時(shí)刻。當(dāng)OG系統(tǒng)收到頂吹“兌鐵”信號(hào)后，負(fù)機(jī)自動(dòng)升至高速，吹煉完畢，轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)至出鋼角時(shí)，風(fēng)機(jī)自動(dòng)降為低速。風(fēng)機(jī)高低速的轉(zhuǎn)換，必須平滑，實(shí)現(xiàn)斜坡速度上升或下降，否則電流變化過(guò)猛，會(huì)對(duì)電機(jī)造成損害，縮短電機(jī)壽命。
（3）三通閥組連鎖控制。三通閥組是決定煤氣回收、放散的核心裝置，閥組的控制也是OG系統(tǒng)中比較復(fù)雜的環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)中，包括對(duì)三通閥體的控制，對(duì)水封逆止閥以及旁通閥的控制，對(duì)N2吹掃B1閥、B2閥、D閥的控制以及對(duì)沖洗電磁閥的控制。
4．尚待完善提高的環(huán)節(jié)
本設(shè)計(jì)完全滿足了淮鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼車間對(duì)于煙氣凈化與回收系統(tǒng)的工藝要求，控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，極大地方便了操作人員對(duì)于整個(gè)OG系統(tǒng)的監(jiān)控。但縱觀整體設(shè)計(jì)，存在以下兩點(diǎn)不足：
（1）二文喉口處的噴水量直接決定著除塵效果的好壞，因這里總有大量煙塵通過(guò)，極易堵塞，廠家在這里設(shè)計(jì)了氮?dú)馔贬?。操作工定時(shí)操作捅針，對(duì)二文喉口噴水處進(jìn)行清堵處理。但這項(xiàng)上作瑣碎易忘，導(dǎo)致堵塞后的除塵效果不好，冒出大量黃煙。在今后的設(shè)計(jì)中，應(yīng)將這一過(guò)程加入PLC自控系統(tǒng)，以便定期自動(dòng)完成清堵工作。
（2）自控系統(tǒng)很大程度上依賴于儀表測(cè)量到的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。由于本系統(tǒng)處于高溫、高粉塵環(huán)境中，所以某些位置的儀表易出故障，導(dǎo)致操作工無(wú)法正確了解各段設(shè)備的情況，不但直接影響除塵效果，更易發(fā)生意想不到的危險(xiǎn)。所以今后在設(shè)計(jì)這類工況下的儀表時(shí)，務(wù)必在選型和安裝位置上仔細(xì)斟酌，以便能夠長(zhǎng)期測(cè)量到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
5．結(jié)束語(yǔ)
淮鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的煙氣凈化回收系統(tǒng)于2004年4月正式投產(chǎn)，投產(chǎn)以來(lái)系統(tǒng)運(yùn)行良好。煙氣凈化后，放散時(shí)呈白色霧狀。每爐鋼的煤氣回收量達(dá)6 000~7 000 m3，回收的煤氣供套筒窯使用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益。
1．回收基本原理
1．1煙氣的收集、冷卻和凈化
轉(zhuǎn)爐煙氣離開(kāi)爐口時(shí)溫度為1 400~1 500℃，主要采用循環(huán)水冷法令其迅速冷卻。煙氣經(jīng)過(guò)眾多毛細(xì)管環(huán)繞的活動(dòng)煙罩、上部固定煙罩和汽化冷卻煙道后，冷卻至800~1 000℃，然后經(jīng)溢流文氏管（以下簡(jiǎn)稱“一文”）進(jìn)行飽和冷卻降溫、除塵，此時(shí)溫度已降至75℃左右。冷卻后的煙氣經(jīng)重力脫水器進(jìn)入矩形線性可調(diào)文氏管（以下簡(jiǎn)稱“二文”），進(jìn)行精除塵。此時(shí)，煙氣與噴入二文內(nèi)的水滴高速碰撞，由于擴(kuò)散、慣性作用，煙氣中的塵粒與水珠結(jié)合后凝聚而被除下。二文采用矩形“R-D”線性可調(diào)文氏管，通過(guò)閥板（米字閥）調(diào)節(jié)其開(kāi)度，控制罩內(nèi)差壓。回收時(shí)，將罩內(nèi)煙氣壓力調(diào)節(jié)至微正壓（一般約為0~20 Pa），以控制空氣吸入量（即控制O2的吸入量），減少煙氣中CO的燃燒，使回收的煤氣濃度增高。
1．2煙氣的抽取、放散及回收
煤氣鼓風(fēng)機(jī)是煙氣除塵系統(tǒng)的重要設(shè)備，依靠它的強(qiáng)大抽吸能力將吹煉產(chǎn)生的大量煙塵抽走?；翠擄L(fēng)機(jī)通過(guò)液力耦合器調(diào)速，其轉(zhuǎn)速根據(jù)生產(chǎn)工藝進(jìn)行調(diào)整（淮鋼煙氣鼓風(fēng)機(jī)高速為2 700 r/min；低速為800 r/min），動(dòng)力源采用防爆電機(jī)。一般情況下，在轉(zhuǎn)爐吹煉期，鼓風(fēng)機(jī)升至高速；非吹煉期，降至低速。在鼓風(fēng)機(jī)的煙氣出口處，設(shè)有煤氣分析儀，錄檢測(cè)到CO含量>40%，O2含量<1.5%時(shí)，煙氣送入煤氣加壓站，作為燃料儲(chǔ)存，否則引至煙囪放散。
2．主要設(shè)備選型與系統(tǒng)基本配置
淮鋼轉(zhuǎn)爐煙氣凈化回收自動(dòng)控制系統(tǒng)，采用西門子SMATIC S7-400作為主站，掛接ET200M遠(yuǎn)程站，I/O模板選用S7-300系列，主從站間采用PROFIBUS-DP網(wǎng)通信，主干環(huán)網(wǎng)選用SIMATICNET。軟件平臺(tái)選用WINDOWS 2000 PROFESSIONAL，PLC編程環(huán)境采用Step7 V5.2，上位監(jiān)控軟件采用WIN CC V5.2，網(wǎng)絡(luò)通信采用Soft Net軟件。從運(yùn)行效果看，硬件系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，軟件系統(tǒng)刷新速度快，實(shí)時(shí)更新性好，配合報(bào)警與趨勢(shì)功能，極大地滿足了操作人員對(duì)于數(shù)值監(jiān)測(cè)，設(shè)備控制以及數(shù)據(jù)記錄的需要。
3．控制要求的實(shí)現(xiàn)
3．1基本控制流程
在整個(gè)煙氣凈化與回收的過(guò)程中，由于煙氣溫度很高，且屬易燃易爆氣體，一旦出現(xiàn)泄漏將出現(xiàn)不可估量的后果，所以在控制方式上對(duì)自動(dòng)化要求很高。
3．2主要控制回路
（1）爐口微差壓控制。采用閉環(huán)PID調(diào)節(jié)回路，將爐口微差壓的檢測(cè)值作為過(guò)程值，設(shè)定值一般在10 Pa左右，利用閉環(huán)調(diào)節(jié)二文閥芯開(kāi)度。由于爐口微差壓調(diào)節(jié)的好壞，直接影響煤氣回收的質(zhì)量，所以要求將比例調(diào)節(jié)值P和積分調(diào)節(jié)值I調(diào)節(jié)到使輸出較為靈敏的數(shù)值處。此外，降罩后進(jìn)行調(diào)節(jié)，抬罩后將二文閥芯開(kāi)度設(shè)定到50%。
（2）風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制。風(fēng)機(jī)的全程自動(dòng)調(diào)節(jié)取決于兩點(diǎn)，即兌鐵時(shí)刻和出鋼時(shí)刻。當(dāng)OG系統(tǒng)收到頂吹“兌鐵”信號(hào)后，負(fù)機(jī)自動(dòng)升至高速，吹煉完畢，轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)至出鋼角時(shí)，風(fēng)機(jī)自動(dòng)降為低速。風(fēng)機(jī)高低速的轉(zhuǎn)換，必須平滑，實(shí)現(xiàn)斜坡速度上升或下降，否則電流變化過(guò)猛，會(huì)對(duì)電機(jī)造成損害，縮短電機(jī)壽命。
（3）三通閥組連鎖控制。三通閥組是決定煤氣回收、放散的核心裝置，閥組的控制也是OG系統(tǒng)中比較復(fù)雜的環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)中，包括對(duì)三通閥體的控制，對(duì)水封逆止閥以及旁通閥的控制，對(duì)N2吹掃B1閥、B2閥、D閥的控制以及對(duì)沖洗電磁閥的控制。
4．尚待完善提高的環(huán)節(jié)
本設(shè)計(jì)完全滿足了淮鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼車間對(duì)于煙氣凈化與回收系統(tǒng)的工藝要求，控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，極大地方便了操作人員對(duì)于整個(gè)OG系統(tǒng)的監(jiān)控。但縱觀整體設(shè)計(jì)，存在以下兩點(diǎn)不足：
（1）二文喉口處的噴水量直接決定著除塵效果的好壞，因這里總有大量煙塵通過(guò)，極易堵塞，廠家在這里設(shè)計(jì)了氮?dú)馔贬?。操作工定時(shí)操作捅針，對(duì)二文喉口噴水處進(jìn)行清堵處理。但這項(xiàng)上作瑣碎易忘，導(dǎo)致堵塞后的除塵效果不好，冒出大量黃煙。在今后的設(shè)計(jì)中，應(yīng)將這一過(guò)程加入PLC自控系統(tǒng)，以便定期自動(dòng)完成清堵工作。
（2）自控系統(tǒng)很大程度上依賴于儀表測(cè)量到的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。由于本系統(tǒng)處于高溫、高粉塵環(huán)境中，所以某些位置的儀表易出故障，導(dǎo)致操作工無(wú)法正確了解各段設(shè)備的情況，不但直接影響除塵效果，更易發(fā)生意想不到的危險(xiǎn)。所以今后在設(shè)計(jì)這類工況下的儀表時(shí)，務(wù)必在選型和安裝位置上仔細(xì)斟酌，以便能夠長(zhǎng)期測(cè)量到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
5．結(jié)束語(yǔ)
淮鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼車間的煙氣凈化回收系統(tǒng)于2004年4月正式投產(chǎn)，投產(chǎn)以來(lái)系統(tǒng)運(yùn)行良好。煙氣凈化后，放散時(shí)呈白色霧狀。每爐鋼的煤氣回收量達(dá)6 000~7 000 m3，回收的煤氣供套筒窯使用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益。