自动控制技术在铁水脱硫系统中的应用

【摘要】简单介绍本钢北营炼钢公司铁水脱硫系统生产工艺和流程，分析自动控制技术在脱硫系统中应用及其组成和功能。

【关键词】脱硫；自动控制；应用

1、前言

由于社会发展和经济建设的需要，钢铁产品产能严重过剩和市场激烈竞争的现状，用户对钢铁产品的品种和质量要求越来越高。硫是钢铁中有害元素，要生产高质量的钢尤其是特殊用途的钢和高附加值的钢，就必须降低钢铁中硫的含量。降低成本、简化操作和提高炼铁炼钢技术经济指标，因此，脱硫技术逐渐成为现在钢铁工业生产流程中必备的工艺。

2、本钢北营炼钢公司脱硫技术的现状

本钢北营炼钢公司铁水脱硫系统采用中冶京诚设计研究院设计，由意大利达涅利公司进口设备，于2005年8月投产运行，用于铁水在炼钢前的脱硫预处理。该系统现在有三座脱硫系统，设计年处理能力为400万吨，铁水包容积为150吨，在工艺技术上采用石灰和镁粉为脱硫剂，以氮气为载体，通过喷枪喷吹到铁水包中，当生石灰（CaO）和镁粉（MgO）与铁水中的硫产生化学反应，生成硫化钙（CaS）和硫化镁（MgS）等固体物（废渣），其比重轻于铁水的比重，漂浮在铁水包的铁水表面，采用扒渣机将废渣扒出，用渣车运走，铁水车出站，准备炼钢，完成脱硫处理过程。

铁水脱硫系统工艺流程如图1：

3、电气控制系统联接与组成

4、电气系统的功能与作用

电气控制系统分为生产时集中远程控制和检修时现场手动控制两种方式。

4.1喷吹系统

喷吹系统包括测温枪、取样枪、喷吹枪、石灰罐、镁粉罐组成。喷吹枪是主要设备，它是由变频器控制电动机驱动，变频器可以控制喷枪运行的速度快慢。由喷枪顶部的位置传感器（又称编码器）控制喷枪位置，位置传感器供电电源为24VDC，输出的4-20mA信号反馈到PLC总站来确定喷枪高度和启停。如图2：位置传感器信号传输示意图

同时喷枪还有三个限位控制喷枪的位置：上限位、下限位、下超位。喷枪下降时有连锁：铁水车在工作位且处于水平位置、封闭门关闭、扒渣机停靠位且处于减速位、喷枪下超位未到、变频器正常。测温枪、取样枪控制原理与主喷枪一致，不同点是它是由接触器直接控制。石灰罐、镁粉罐由电磁阀控制。

4.2铁水车控制系统

铁水车由扒渣室主令控制器控制电磁阀，由电磁阀控制液压马达驱动铁水车前进、后退、倾翻、返回。调节电液比例控制器可以调节电磁阀的开度从而控制动作快慢。铁水车行走与封闭门开到位、三枪上位、车水平位、无液压急停有关。

4.3封闭门、渣门控制系统

封闭们、渣门是防止铁水喷溅的安全设施，分别由两扇门组成，每扇门都有一台电动机驱动，都有一套控制系统。开启和关闭时都同时动作，每扇门都有开关限位。在集中远程控制模式时，封闭门开到位铁水车才能启动，封闭门关到位才能下枪喷吹，从而避免车与门碰幢和生产工序有条不紊。

4.4扒渣机控制系统

扒渣机和铁水车同为液压设备，都是由电液比例控制器的比例放大板控制比例阀。扒渣机的运行动作有：前进、后退、左旋、右旋、上升、下降、抬头、低头六种动作。扒渣机的限位有3个：左极限（又叫停靠位）、右极限、后退减速位。如图3：由主令控制器控制的扒渣机过程示意图

4.5渣车控制系统

渣车是运输渣罐的设施，通过扒渣机把废渣扒到渣罐，用渣车运出。渣车由电动机驱动，与渣门有连锁。

4.6除尘控制系统

当喷吹或扒渣时有烟气或粉尘冒出，对周围环境污染严重，同时对岗位操作人员身心健康有害，所以必须有除尘控制系统，当铁水车在工作位时烟气管道电动阀门自动打开，否则阀门自动关闭。

5、自动控制系统的特点

5.1通信网络化

利用工业以太网、DP总线把工控机、PLC总站、I/O远程站、变频器等设备连接成为一个统一的控制系统。

5.2实现集中控制和现场手动控制

当正常生产时，采用控制室集中控制；当设备检修时采用现场手动控制，方便简洁，易于操作，高效维护，成本低廉，节省时间。

5.3喷枪采用变频器控制

减少故障率，提高工作效率和电机使用寿命。

5.4采用联锁控制

使设备准确有序运行，减少人为操作时间和误动作，提高设备使用率，可靠性好。

6、结束语

PLC、变频器以及现场总线技术在铁水预处理脱硫喷吹控制系统中的应用，大大提高了系统的自动化装备水平，使系统生产的连续性、准确性、可靠性大幅度提高，使系统的传动性能有了较大的改善，并有效地减小了电机启动电流对电网的冲击，同时还实现了对生产过程和现场设备的远程监控，构建了较为完善的自动化网络结构。通过对自动控制系统的应用，配合脱硫的先进工艺，使铁水预处理脱硫的产量和质量都上了一个新台阶，取得了良好的技术、经济效益。