酸再生焙烧炉过程控制的应用

酸再生焙烧炉过程控制的应用

[摘要]通过对八钢冷轧薄板厂酸再生生产线的建设及维护，并结合在实际生产维护过程中积累的经验，通过酸再生焙烧炉工作原理的了解，简要介绍酸再生焙烧炉过程控制的应用以及对整个系统的联锁影响。

[关键词］酸再生、焙烧炉、控制回路、流量、负压、液位

一、前言

在冷轧酸洗工厂中，使用盐酸酸洗钢板时，板材表面的氧化铁被盐酸洗掉形成氯化亚铁或氯化铁溶解在酸洗液中，随着酸洗过程的进行酸洗液中的铁离子浓度会升高，而游离HCl的浓度相应降低。为了保持酸洗酸液中的游离HCl的浓度，除去酸液中增加的铁离子，将废酸液定量的送往酸再生装置再生成游离酸返回酸洗机组，同时得到氧化铁粉。本文就是对酸再生过程控制系统的设计及主要工艺焙烧炉的控制原理进行阐述。

二、焙烧炉主体设备及用途

焙烧炉为立式园柱体结构，带上锥体和下锥体。焙烧炉支承座设计为混凝土环状结构。焙烧炉(包括3个烧嘴及3支喷枪)焙烧炉是竖直的圆柱体，外壳为钢板焊接结构，炉内部衬耐火耐酸砖，外部绝热。烧咀在炉体上按切线方向布置，混合煤气沿同等高度直接进入炉内与助燃空气混合燃烧。其顶部装有浓缩废酸喷雾装置和由碳钢制作的喷枪保护管，喷枪插入口设钛制盖板，炉顶保温层外部设防腐层。焙烧炉顶部设防爆膜片卸压装置，以保证焙烧炉安全，采用钛合金防腐材料制造。

焙烧炉用途：用于将废酸洗液分解成Fe2O3和HCl蒸气，在焙烧炉内浓缩废酸中的水分被蒸发,氯化亚铁微粉与燃烧热气流呈逆流方向，落向炉子底部被氧化分解为HCl和Fe2O3。焙烧气体从炉顶离开炉子，其中含有HCl气体、水蒸气、燃烧产物、少量的Fe2O3粉和过剩的氧。自焙烧炉底部出来的氧化物由氧化铁输送系统输送（在轻微的负压状态下工作以防止粉尘泄漏到大气中）到氧化物仓。在氧化物仓的上部安装有一个塑烧板式过滤器以清洁输送Fe2O3时用过的空气，然后将空气排放到大气中。在料仓底部，用旋转阀将Fe2O3粉排放进装袋机的容器中。

三、焙烧炉主控制原理

焙烧炉作为酸再生中最重要的工艺设备用于将废酸洗液分解成Fe2O3和HCl蒸气，在焙烧炉内浓缩废酸中的水分被蒸发,氯化亚铁微粉与燃烧热气流呈逆流方向，落向炉子底部被氧化分解为HCl和Fe2O3。焙烧气体从炉顶离开炉子，其中含有HCl气体、水蒸气、燃烧产物、少量的Fe2O3粉和过剩的氧。控制回路主要有:

焙烧炉进废酸流量调节回路

焙烧炉负压调节回路

焙烧炉出口温度调节回路

3.1、焙烧炉进废酸流量调节回路

焙烧炉给料流量经流量变送器转换为模拟信号，送到控制系统中进行PID 运算，当流量信号大于设定值时，控制系统输出4-20mA信号送到变频调速器，使焙烧炉给料泵转速下降，流量减少；当流量信号小于设定值时，控制系统输出4-20mA信号送到变频调速器，使焙烧炉给料泵转速上升，流量增加，使流量稳

定在设定值附近。当流量小于低限报警值时声光报警；当流量小于低低限报警值时延时、联锁提枪、熄火。

3.2、焙烧炉负压调节原理

焙烧炉出口压力经压力变送器转换为模拟信号，送到控制器中进行PID运算，当压力信号大于设定值时，控制系统输出4-20mA信号送到变频调速器，使废气风机转速上升，压力减少；当压力信号小于设定值时，控制系统输出4-20mA 信号送到变频调速器，使废气风机转速下降，压力增大，使压力稳定在设定值附近。当压力大于高限报警值时声光报警，当压力大于高高限报警值时延时、联锁提枪、熄火。

3.3、焙烧炉出口温度调节原理

焙烧炉出口温度经温度检测元件转换为模拟信号送到控制器中进行PID运算，PID的运算结果一路作为混合煤气流量调节二个副回路的设定值，再经过这二个副回路各自的PID运算来调节二个混合煤气流量调节阀的开度；另一路乘以空煤比（空气的流量给定值受煤气的测量值控制，空煤比的确定是根据煤气热值人工设定）后作为空气流量调节二个副回路的设定值，再经过这二个副回路各自的PID运算来调节二个空气流量调节阀的开度。通过保持空气流量与混合煤气流量的正常比例，使烧咀燃烧稳定、混合煤气燃烧完全、炉内的化学反应正常，从而使焙烧炉出口温度稳定在设定值附近。点火前空气吹扫时，二个空气流量调节阀的开度由手动设置，使二个空气流量各为300m3/h。吹扫完成后，二个空气流量调节阀的开度仍由PID回路控制。当温度大于高限报警值时声光报警，当温度大于高高限报警值时延时、联锁提枪、熄火；当温度小于低限报警值时声光报警，当温度小于低低限报警值时延时、联锁提枪、熄火。

图3、焙烧炉出口温度调节原理

四、焙烧炉其它控制原理

4.1预浓缩器液位调节原理

预浓缩器底部出口管道上的差压变送器检测到的压力信号送到控制器中，在酸操时与酸密度进行运算得到酸操时的液位，然后通过PID运算，在酸操时控制进酸调节阀的开度来调节预浓缩器液位；在水操时与水密度进行运算得到水操时的液位，然后通过PID运算，在水操时控制进水调节阀的开度来调节预浓缩器液位。

图4、预浓缩器液位调节原理图

4.2焙烧炉烧嘴控制

焙烧炉共有3个烧咀，它提供焙烧炉中焙烧反应所需的热能，采用直接加热系统结构，带有混合煤气和空气混合喷咀，并配备有点火烧咀（电磁点火器）和UV—火焰检测器，包括：混合煤气管道和助燃空气管路，小火点火烧嘴和主烧嘴以及所需的仪表及调节阀。采用以下控制逻辑：小火火焰及主火焰由UV－火焰探测器控制。小火烧嘴的起动由按动起动按钮实行。随后小火烧嘴的火焰控制反馈就进行工作。每次试点火限定为７秒钟。如试点火未成功，按程序用空气吹扫3分钟后再点，当TICRSA1001大于300℃、则不执行程序吹扫。当小火烧嘴工作后主烧嘴就延时自动起动。当主烧嘴或小火烧嘴的阀门打开了，而又没有火焰反馈信号时，发出“烧嘴故障”报警。这时混合煤气阀门立即关闭。在重新起动前，报警复位。

4.3喷枪、喷嘴及提升控制

喷枪、喷嘴及提升控制原理是由焙烧炉给料泵送来的浓缩废酸借助于3支喷枪喷雾到炉内，喷枪的移入、移出和摆动通过提升装置进行。操作可以在控制室或现场手动完成，部分联锁功能也会起动提升装置。3支喷枪的浓酸流量由电磁流量计和焙烧炉给料泵变频调节控制。

4.4焙烧炉HMI

焙烧炉HMI提供以下功能：远程操作功能、过程数据趋势显示、系统报警功能等。

远程操作功能可以对焙烧炉温度、喷枪、喷嘴及提升控制、旋转阀、团块等设备的远程操作控制。

过程数据趋势显示可以对所有仪表数据进行监控，显示实际曲线供操作人员监控。

系统报警功能可以将过程控制中产生的所有关键报警进行统计、汇总，显示，供维护人员查找故障原因。

五、结束语

通过压力、温度、流量等仪表控制，实现了酸再生焙烧炉自动化控制，完善了设备联锁，提高了控制精度，极大地减轻了操作工的劳动强度。

参考文献：

[1]《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号》

[2]《分散型控制系统工程设计规定》