锅炉自动除灰控制系统的设计与实现

锅炉自动除灰控制系统的设计与实现
耿学斌
【期刊名称】《世界有色金属》
【年(卷),期】2014(000)004
【总页数】2页(P52-53)
【作者】耿学斌
【作者单位】中国铝业中州分公司
【正文语种】中文
本文介绍了对锅炉除灰进行改造的工艺流程及过程控制要求，详细描述了控制系统的组成结构和实现功能，系统的设计达到了预期效果，实现了除灰的全自动运行模式。

中州分公司热电厂主要为氧化铝生产提供蒸汽，多年来，随着氧化铝生产建设，陆续配套建设有3台蒸发量为150t/h的中温中压煤粉锅炉，2台220t/h、1台
240t/h的高温高压煤粉锅炉，每台锅炉产生的烟气均采用传统的水力冲灰渣的工
艺流程，即用水将电除尘器收集的干灰冲至灰渣池，然后用灰渣泵将其输送到专用灰渣堆场。

主要问题是耗水量大，清洗过程产生大量污水且难以处理；动力消耗大；由于灰量不断增加，灰渣场筑坝、运行管理工作量和投入也会越来越大。

为了节约能耗、降低生产成本，提高废弃物的综合利用等，对现有的粉煤灰系统进行改造，由水力输灰改为气力回收干输灰的符合国家循环经济政策的灰渣处理方式，并实现全自动的除灰处理。

干法除灰工艺流程
此次热电厂6台锅炉电除尘器捕集下的干灰在原来水力冲灰的基础上改为浓相正
压仓泵气力输送，以干灰的形式利用管道直接送往灰库储存，以便利用。

同时维持已有的水力冲灰系统作为备用，确保生产安全稳定运行。

从电收尘器灰斗排出的灰进入正压浓相仓泵，泵体内的粉粒状物料与充入的压缩空气相混合，形成似流体状的气固混合物，借助泵体内的压力差实现混合物的流动，经内输料管输送至集灰库中，气体经卸压后由布袋收尘器捕集粉尘后排入大气。

灰库中的灰料则外卖或转入下一级输送，过程如图1所示。

控制要求
正压浓相气力除灰系统工艺流程为“进灰—流化出灰—吹扫”三个阶段,这三个阶
段往复循环,达到输灰系统的设计要求。

1 进灰阶段
系统采用敞口进灰方式，打开进料阀和排气阀，其它阀门关闭，静电除尘器灰斗内的飞灰进入仓泵。

进灰量由时间和料位计双重控制。

设定的进灰时间到，而未达到设定的料位，或已达到设定的料位而进灰时间未到，都要关闭进料阀和排气阀，打开出料阀进入流化出灰阶段。

这种进灰的方式完全解决了锅炉在运行过程中，负荷变化造成灰量变化时的问题，可在控制部分调整运行频率，使系统长时间稳定运行。

2 流化出灰阶段
打开流化进气阀，压缩空气进入仓泵底部流化床并使仓泵内的飞灰处于输送状态,
当仓泵内的飞灰局部高浓度流化后打开二次进气阀和出料阀，飞灰边流化边输送。

仓泵及管道内的压力迅速升至稳态值，当泵内的飞灰输送完毕后进入吹扫阶段。

3 吹扫阶段
出料阀和一、二次气阀组是打开的。

这一过程主要由压力控制，当输送系统达到设
定的关泵压力后关闭一次气及出料阀，然后打开进料阀和排气阀进入进灰阶段，重复上述三个阶段。

控制系统及硬件配置
1 自控系统简介
控制系统包括操作员站、主机柜、电源柜、电磁阀箱、检测仪表和操作台。

控制系统采用AB SLC 500系列可编程序控制器(PLC)作为除灰系统的顺序、逻辑控制,完成输灰系统工艺要求。

SLC500可编程序控制器是A-B公司生产的一个不断完善的中小型可编程序控制器系列，具有功能强大、处理快速的处理器，较大的存储容量(最多可达64kB)和丰富的指令集，能实现多种控制任务；同时处理器自带多种类型的通信接口：RS-232、DH-485、DH+、Ethernet，可实现远程控制及与上位机的远程通信。

控制系统由SLC500PLC和上位工控机组成。

2 上位机
上位机运行组态软件RSView32和通讯软件RSLinxo RSView32软件运行在Windows环境下，提供数据采集、监控以及信息管理等功能。

它使用一个开放型平台，支持ODBC、OLE、DDE和OPC标准，具有齐全的目标定位式(Object-Oriented)编程、报警、趋势图、事件检测、数据输入、通信等功能，支持具有1500个外部标签的开放型数据库，是一种适应高速度和高可靠性要求的开放式组态软件。

系统在RSView32平台上开发和运行。

联锁控制实现
1 流程顺控
控制系统对输灰系统采用集中控制方式，控制室不设常规仪表盘，除灰系统主要由PLC来控制，实现控制室远方软手操输灰的顺控过程，由于基本输送单元的输送过程相同，所以仅对一个输送单元加以说明。

1.1 顺控进灰
打开输送单元排气阀，打开进料阀，开始进料；进料过程时间已到（此时间可根据现场实际情况自由设定）；关闭进料阀；关闭单元排气阀；等待输送中……（系统自动判断）。

1.2 顺控出灰
可以输送启动……（系统自动判断）；打开管道进气阀；仓泵压力升至0.2MPa后，打开输送单元出料阀；打开输送单元稀释阀，开始输送；管道压力升高到P1（0.4MPa），打开管道吹堵阀；当管道压力升高到P2（0.48MPa），关闭输送
单元进气阀（吹堵阀仍然打开状态）；当管道再次升高到>0.6MPa等待15s后,系统自动判断赌管报警；或者当管道压力降低到P3（0.35MPa），关闭管道吹堵阀（进气阀仍然打开状态）；当管道压力降到P4（0.1Mpa），关闭管道进气阀和
稀释阀；当管道压力降到P5（0.03MPa）或等待15s，关闭输送单元出料阀。

输
送完毕，等待下一次进料。

上述P1、P2、P3、P4、P5根据不同的机组输送状况，调试时会适当调整，以上
控制均由系统自动判断和运行，无须手动操作。

2 实现系统内的联锁保护
当输送空气和仪用空气压力低于0.5MPa时，系统不能开始输送；当灰库布袋除
尘器不运行，系统也不能输送；当灰库高料位计报警，系统不能输送；当仪用空气母管压力低于0.55MPa时，所有气动阀门将拒绝动作，系统不能自动运行，直至仪用空气压力升至0.55MPa以上，系统才会恢复自动运行；在没有输送单元运行的情况下，当空气母管压力低于0.5MPa时，输送单元停止输送，直至输送空气
压力升至设定值，系统才会恢复自动运行；电除尘区进料过程完成后，关闭进料阀，并且在阀门关信号到位后才会继续输送过程，否则将无法继续输送过程；当某一输送单元输送结束后，出料阀需在仓泵内压力降到某一设定值后或输送结束后延时一
定时间后才会关闭，如出料阀无法关闭或关信号无法到位，则同一输送管道上的其它输送单元都无法输送；当某一输送单元输送结束后，在等待进料过程中，如仓泵内压力无法降至设定压力时，为保护进料阀，进料过程将无法继续；当某一输送单元的输送通道上的库顶切换阀都处于关闭位置时，输送过程也将停止；当相应输送通道上的灰库(指此输送单元物料最终进入的灰库)高料位报警时，此输送通道上所有的输送单元将停止出料。

但在某一输送单元输送过程中出现灰库高料位时，输送系统在完成这一输送过程后自动停止这一通道上所有的输送单元的出料过程，直至灰库高料位报警消失,系统才会自动恢复输送。

但可以通过库顶切换阀将此输送单
元切换到其它灰库中来继续输送。

功能实现
1 实时工艺流程图
形象逼真的动态监控界面，操作灵活方便，设备的状态实时显示。

使操作人员快速、清晰地了解整个除灰的生产运行情况
2 数据记录和管理
对压力、电流等工艺参数自动记录，并显示实时的或历史的资料曲线，数据库存储生产过程数据，供统计分析使用，操作人员可定期进行备份存储。

3 报警工能
设备运行故障和工艺参数异常，在监控上位机实时报警，并在计算机硬盘上永久记录。

结束语
从社会效益上来说，本项目的建设解决了湿灰堆存占地问题，用水量大大减少，消除了湿法洗涤水对环境的污染，落实国家有关环保政策；同时干态粉煤灰综合利用市场大、前景广，作为建材企业原料得到广泛应用。

整个控制系统功能强大，控制灵活，实时性强，画面生动，交互性好，操作方便、运行稳定可靠，达到了节能减
排的效果。

参考文献
[1] 黄云龙.可编程控制器教材[M] .北京：科学出版社．2003
[2] 刘元扬，刘德溥．自动检测和过程控制[M]．北京：冶金工业出版社，2000．。