臺(tái)塑公司于1985年成立電子組，與日本富士電機(jī)技術(shù)合作，從事中大型分散式控制系統(tǒng)（DCS）軟硬件設(shè)計(jì)與制造，2004年臺(tái)塑實(shí)現(xiàn)多元化發(fā)展策略，將富士電機(jī)DCS技術(shù)整體收購(gòu)，成立臺(tái)塑電子（寧波）有限公司，由日本、臺(tái)灣經(jīng)驗(yàn)直接移轉(zhuǎn)到大陸，并培養(yǎng)大陸技術(shù)人員，達(dá)成制造本土化，就近服務(wù)客戶(hù)。目前臺(tái)塑DCS（富士DCS）廣泛應(yīng)用于鋼鐵、化工、紙業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、汽電共生、發(fā)電廠等過(guò)程。
富士電機(jī)于1975年10月發(fā)布DCS系統(tǒng)，是世界上最早研發(fā)出DCS系統(tǒng)的廠家之一。AX-2000集散控制系統(tǒng)是富士的第五代產(chǎn)品系統(tǒng)，是開(kāi)放的新一代綜合控制系統(tǒng)，智能可靠的Process I／O 單元同時(shí)也被橫河的CS3000系統(tǒng)所采用。AX-2000系統(tǒng)具有良好的控制性能、實(shí)時(shí)靈活的通訊能力、直觀清晰的人機(jī)接口，系統(tǒng)擴(kuò)展方便，獲得用戶(hù)較高評(píng)價(jià)。
轉(zhuǎn)爐在冶煉過(guò)程中產(chǎn)生大量含有灰塵和酸性氣體的廢氣，寶山鋼鐵股份有限公司不銹鋼分公司煉鋼廠2004年2月、4月分別隨轉(zhuǎn)爐同時(shí)投入運(yùn)行兩套150t BOF轉(zhuǎn)爐的OG系統(tǒng)，采用日本NKK公司工藝，由KHI公司提供主要設(shè)備硬件以及基本設(shè)計(jì)，其控制系統(tǒng)采用AX-2000集散控制系統(tǒng)。這兩套OG系統(tǒng)是面向轉(zhuǎn)爐廢氣的未燃式濕式處理系統(tǒng)，不但大大減輕了轉(zhuǎn)爐廢氣對(duì)空氣和環(huán)境的污染，還回收了煤氣資源，生成精煉等工位必需的蒸汽能介，粉塵也可以回收再利用。它的應(yīng)用使轉(zhuǎn)爐冶煉走向了綠色工業(yè)發(fā)展道路，保護(hù)了環(huán)境。
1 工藝設(shè)備組成
在轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中，轉(zhuǎn)爐中產(chǎn)生約1450℃的高溫廢氣，主要成分是CO,O2,CO2,N2和SO2，還有大量的灰塵，約噸鋼10～30kg,在爐口用裙罩來(lái)收集，在收集廢氣的同時(shí)形成裙罩內(nèi)外爐口微差壓(±20Pa)以穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐內(nèi)腔工況，由移動(dòng)煙罩和上、下部鍋爐內(nèi)熱交換器對(duì)廢氣進(jìn)行冷卻，冷卻水轉(zhuǎn)化成蒸汽、水混合物(約250℃)進(jìn)入汽包，汽包系統(tǒng)實(shí)行全自動(dòng)方式控制，并有充分的安全控制措施。除塵過(guò)程中，有一定量CO被燃燒(約占CO總量的10% )。在除塵塔中進(jìn)行連續(xù)三重水洗除塵，熱交換中生成的蒸汽由蓄能器儲(chǔ)存，自動(dòng)完成蒸汽產(chǎn)耗平衡;在降低了溫度和去除了灰塵后，使廢氣達(dá)到了可燃煤氣的凈度要求，在滿(mǎn)足進(jìn)一步的成分條件下進(jìn)行煤氣回收，或者在煙囪頂部燃燒放散到大氣中。整個(gè)氣體流程的動(dòng)力源是引力風(fēng)機(jī)。廢氣處理流程見(jiàn)圖1。
圖1 廢氣處理流程
OG系統(tǒng)按功能分為(1)煤氣系統(tǒng);(2)鍋爐系統(tǒng);(3)氮封系統(tǒng);(4)設(shè)備清洗系統(tǒng);(5)蒸汽系統(tǒng)。根據(jù)影響煙道氣流量和方向的因素—吹煉狀態(tài)、煤氣是否回收、OG緊停三狀態(tài)將OG分為5個(gè)狀態(tài)來(lái)運(yùn)行和控制:正常運(yùn)行，煤氣放散時(shí)A類(lèi)緊停，煤氣回收時(shí)A類(lèi)緊停，煤氣放散時(shí)B類(lèi)緊停和當(dāng)煤氣回收時(shí)B類(lèi)緊停。正常吹煉時(shí)，OG各功能單元，特別與廢氣流向相關(guān)的設(shè)備，均要依次隨著吹煉狀態(tài)信號(hào)完成爐次過(guò)程的控制。當(dāng)OG向A,B緊停切換時(shí)，各功能單元的運(yùn)行控制也相應(yīng)改變。
2 控制系統(tǒng)組成及其通信
轉(zhuǎn)爐MICREX-AX系統(tǒng)包括工程師站AES，操作站AOS，數(shù)據(jù)庫(kù)站ADS，現(xiàn)場(chǎng)控制站。控制系統(tǒng)分成4層:(1)過(guò)程計(jì)算機(jī)級(jí)(FL-NET連接網(wǎng)關(guān));(2) DCS主站級(jí)(FL-NET連接);(3) FS系列接口I/O現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)(PE-LINK連接);(4)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)(T-LINK, EPC連接)。
現(xiàn)場(chǎng)控制站由五對(duì)冗余ACS控制站單元組成，OG本體控制器主要包括煤氣系統(tǒng)、鍋爐汽包系統(tǒng)、氮封系統(tǒng)和設(shè)備清洗系統(tǒng)。共通輔助控制器單元主要包括蒸汽主干網(wǎng)、共用液壓?jiǎn)卧⒐媚芙榻涌?如氮、氬、氧)和水處理等一些輔助設(shè)備的控制。其控制系統(tǒng)及其通信結(jié)構(gòu)如圖2所示。包括OG在內(nèi)的控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次化、數(shù)據(jù)流清晰；工程、操作人機(jī)界面友好；數(shù)據(jù)、時(shí)鐘管理一元化；系統(tǒng)智能化高，電氣、儀表形成基礎(chǔ)自動(dòng)化一體化后，進(jìn)而和過(guò)程計(jì)算系統(tǒng)機(jī)一起構(gòu)成一體化監(jiān)控。
圖2 控制系統(tǒng)及其通訊結(jié)構(gòu)框圖
3 主要設(shè)備控制特點(diǎn)
3.1 風(fēng)機(jī)系統(tǒng)控制
OG高壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)、電機(jī)，風(fēng)機(jī)調(diào)速和節(jié)能設(shè)備調(diào)速耦合器、RSE和風(fēng)機(jī)入口擋板，風(fēng)機(jī)盤(pán)車(chē)，風(fēng)機(jī)的潤(rùn)滑和冷卻單元等。風(fēng)機(jī)系統(tǒng)由OG本體ACS控制站控制，電機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)和畫(huà)面均可以啟動(dòng)，啟動(dòng)后自動(dòng)運(yùn)行。電機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行條件嚴(yán)密，以保證風(fēng)機(jī)和OG系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。電機(jī)啟動(dòng)條件不但包括風(fēng)機(jī)系統(tǒng)本體的條件如電源和風(fēng)機(jī)狀態(tài)，定子軸溫度，風(fēng)機(jī)軸震動(dòng)，盤(pán)車(chē)狀態(tài)，潤(rùn)滑油位、油壓和泵狀態(tài)，耦合器和擋板狀態(tài)等，還包括OG煙道上涉及煙氣流向的重要設(shè)備，如裙罩液壓系統(tǒng)狀態(tài)，三通閥和水封閥的狀態(tài)。
3.2 汽包控制
汽包要素包括輸出蒸汽量、液位和補(bǔ)給水流量，俗稱(chēng)三沖量。汽包控制上包括壓力控制、液位控制、安全措施控制，前二者之間既獨(dú)立又有聯(lián)系，即汽包壓力控制獨(dú)立于液位控制進(jìn)行，汽包的蒸汽輸出量作為壓力控制的結(jié)果，又是液位控制的一個(gè)合成量，液位控制輸出再作為補(bǔ)充水的進(jìn)水量的串級(jí)設(shè)定值。另外還有不屬于汽包本體但與汽包有物流聯(lián)系的控制，如汽化冷卻循環(huán)水、汽包水預(yù)熱蒸汽控制。
3.2.1 汽包壓力控制
汽包壓力目標(biāo)值先分程設(shè)定，再自適應(yīng)調(diào)整后，以PI算法調(diào)節(jié)輸出。當(dāng)壓力由低到高超過(guò)一定值時(shí)，汽包壓力設(shè)定值采用較高值，當(dāng)汽包壓力降低到某個(gè)值時(shí)，汽包壓力設(shè)定值采用較低值，當(dāng)由低向高切換時(shí)，設(shè)定值作緩慢的趨向性處理。這種壓力分程控制使汽包壓力控制滿(mǎn)足了在吹煉中汽包中有大量蒸汽產(chǎn)生時(shí)壓力很高，停煉后壓力又會(huì)自動(dòng)衰減直至很低的工況，趨向性處理吻合了汽包壓力增加的趨向性。
3.2.2 汽包液位控制
汽包液位控制由液位和補(bǔ)充水流量的串級(jí)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，液位控制是補(bǔ)充水流量控制的前級(jí)控制。汽包液位調(diào)節(jié)設(shè)定值按轉(zhuǎn)爐是否在吹煉中也分為高低值設(shè)定，吹煉時(shí)采用高液位，停吹時(shí)采用低液位。同時(shí)汽包壓力對(duì)檢測(cè)液位作修正，液位調(diào)節(jié)輸出對(duì)補(bǔ)充水流量的控制也按是否在吹煉中來(lái)分類(lèi)控制。一般情況下，補(bǔ)充水流量在串級(jí)方式下遠(yuǎn)程控制，也可以采用本回路的設(shè)定值自動(dòng)運(yùn)行。在設(shè)備上兩個(gè)補(bǔ)充水調(diào)節(jié)閥一用一備，當(dāng)前使用閥可在畫(huà)面上選擇。
3.2.3 汽包安全聯(lián)鎖控制
汽包安全控制自動(dòng)完成，正常情況下汽包運(yùn)行在分程的壓力范圍內(nèi)，超過(guò)一定壓力后，蒸汽由放散閥安全放散，壓力再升高后，蒸汽由放散閥安全放散。液位過(guò)高時(shí)，由汽包水安全閥排放。
3.2.4 關(guān)聯(lián)汽包物流控制
汽化冷卻循環(huán)由三臺(tái)高壓給水泵強(qiáng)制給鍋爐的移動(dòng)煙罩和上、下部煙道三部分供水。其中移動(dòng)煙罩用常開(kāi)管道供給強(qiáng)制冷卻水；上、下部煙道由旁通管道常開(kāi)和電機(jī)擋板閥管道兩路管道組合供給強(qiáng)制冷卻水，擋板閥開(kāi)關(guān)控制隨轉(zhuǎn)爐過(guò)程信號(hào)自動(dòng)完成;鍋爐下部還有不經(jīng)過(guò)強(qiáng)制泵的大流量低壓常開(kāi)冷卻水循環(huán)。此外汽包預(yù)熱蒸汽由開(kāi)關(guān)閥控制，檢修后汽包需要預(yù)熱時(shí)手動(dòng)打開(kāi)，預(yù)熱完成后手動(dòng)關(guān)閉。
3.3 蒸汽系統(tǒng)控制
蒸汽系統(tǒng)分為產(chǎn)能、蓄能和耗能單元，各單元連接于蒸汽主干網(wǎng)，在各單元壓力參數(shù)合理分配后，系統(tǒng)控制在主干網(wǎng)壓力下依據(jù)分配參數(shù)自動(dòng)完成。
3.4 泵類(lèi)控制
能介系統(tǒng)中用到了大量的水泵，這些泵采用有開(kāi)有備的形式，備用泵在管道流量、壓力過(guò)小時(shí)自動(dòng)投入運(yùn)行，至流量增加達(dá)到要求時(shí)原泵停止;另外，如運(yùn)行泵故障停泵，則備用泵自動(dòng)投入運(yùn)行。在聯(lián)鎖上泵運(yùn)行受物流上級(jí)能介儲(chǔ)存器液位制約，當(dāng)液位過(guò)低時(shí)運(yùn)行泵自動(dòng)停泵。由于汽包的兩個(gè)給水泵(一開(kāi)一備)功率比較大，所以泵的出口配有擋板和軟啟動(dòng)器。擋板在泵啟動(dòng)時(shí)關(guān)閉以減小啟動(dòng)負(fù)荷，也可以方便地設(shè)定軟啟動(dòng)器控制電機(jī)的啟停時(shí)間和啟停電流等。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著轉(zhuǎn)爐的投產(chǎn)，OG系統(tǒng)同步投入。經(jīng)過(guò)近一年的多調(diào)整和優(yōu)化后，OG新的工藝技術(shù)和主要控制參數(shù)得到了完善，AX-2000控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，已經(jīng)取得了很好的效果。經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)，在鐵水含碳3.80%、鐵水比90%的情況下，回收的煤氣〔CO〕大于45%；標(biāo)準(zhǔn)熱值下，噸鋼煤氣回收率達(dá)到82.17m3，每爐回收時(shí)間約10min；汽包壓力在3.8MPa以上時(shí)蒸汽回收，噸鋼回收蒸汽達(dá)到0.122t以上；在煙囪環(huán)保測(cè)定點(diǎn)實(shí)測(cè)的放散氣含塵量低于38mg/m3，回收煙氣含塵量低于68mg/m3，杜絕了排放黃煙現(xiàn)象。
（轉(zhuǎn)載）
