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1、DCS系统在水泥行业中的应用第23卷第12期2007年12月甘肃科技GansuScienceandTechnologyV_D2.23N0.12Dec.2007DOS系统在水泥行业中的应用张雨成(甘肃省建材科研设计院,甘肃兰州730020)摘要:近2O年来,水泥工业从技术,产品总量,装备方面都得到巨大发展,特别是由于近年来计算机控制技术,通信技术和图形显示技术的飞速发展,水泥工业中的电气控制方面也有了质的飞跃.由原来的继电器控制发展到DCs(集散计算机控制系统).在水泥制造过程的三大部分(原料制备,熟料烧成和水泥制成)中,熟料烧成系统是个互相干扰因素多,控制复杂,在质量和节能
2、方面占有重要地位的关键过程.可以说,熟料烧成DCS系统控制是对稳定产品的质量,提高设备生产率以及能源的节约.都起着至关重要的作用.文章详细分析烧成系统主要监控参数及水泥生产线DCS自动回路优化控制.关键词:熟料烧成系统;DCS系统;温度;压力;调节控制中国分类号:TQl721_】L——一l丽吾水泥作为发展国民经济的主要的原材料,我国在近2O年的改革开放的形势下,水泥工业不论从技术,产品总量,装备方面都得到巨大发展但是我国水泥工业在工业结构,产品品种,技术装备水平方面与世界先进水平尚有较大差距.为了使我国水泥工业更好的适应我国国民经济的发展和改革开放参与国际市场竞争的需要,国
3、家建材局提出了建材工业"由大变强,靠新出强"跨世纪战略.同时新型干法技术提供了提高水泥设备的单机能力和功能的可能性,而追求高效率,高性能,低成本,促进了水泥装备大型化的进程.设备大型化是实现工艺技术的手段和途径.为达到此目的必须提高设备制造技术和与之相配套的原材料(耐热,耐磨,耐火材料)的质量,提高必要的检测,保护装置的灵敏可靠性.由于近年来计算机控制技术,通信技术和图形显示技术的飞速发展,DCS这种分散控制,集中管理的集散型控制系统已经在世界水泥工业中得到广泛的应用.采用这种系统可以实现电动机成组程序控制,过程量的采集,处理,显示和调节.大大提高了劳动生产率,提高了工厂的
4、管理和经营水平.水泥工艺过程是处理固体和粉状物料的生产过程,风,煤,料产生的热工过程变化复杂,不可控因素较多.从过程控制的角度来看,是一个滞留时间长,时间常数大,外来干扰多,相互干扰关系复杂的过程.在水泥制造过程的三大部分(原料制备,熟料烧成和水泥制成)中,熟料烧成系统是个互相干扰因素多,控制复杂,在质量和节能方面占有重要地位的关键过程.以下就水泥生产线中的熟料生产部分介绍DCS系统在水泥行业中的应用.2熟料生产DCS控制熟料烧成系统主要流程:来自原料制备系统的生料由第二级预热器出口管路上加入,在5级旋风预热器和回转窑内与燃烧的高温气体进行热交换,经过窑内烧成的熟料进入篦式
5、冷却机进行骤冷.因此烧成过程的三个部分(预热器,回转窑,冷却机)相互干扰,形成反馈的动态情况.有时为了稳定某个参数而采取相应的操作,其结果不仅不能达目的,反而对其它参数产生不良的影响,造成整个窑系统的波动,因果关系复杂.由于水泥厂控制调节回路较多,系统参数要即时反映出窑内热工状况,发挥DCS系统调节过程变量的优点,并提供了强大的诊断报警功能,操作工人能即时准确的处理窑系统报警.DCS系统对保持窑内热工状况稳定和提高系统运转率起到至关重要的作用.2.1烧成系统DCS主要监控参数2.1.1烧成带温度烧成带的温度控制,实际上是一个温度场的问题,包括物料温度,气流温度,火焰温度等等
6、.采用比色高温计,可以直接测出火焰温度.此外,检测窑尾废气中的NOx浓度,也可以反映火焰温度.因为NOx的形成同N:和O:的浓度及火焰温度有关,在窑中Nz的浓度可视为常数,这样NOx的浓度仅与Oz的浓度和火焰温度有关.过剩空气系数大(0:第l2期张雨成:DCS系统在水泥行业中的应用l65的浓度高),火焰温度高,NOx的浓度则高;反之,火焰温度低,在还原气氛中O:的浓度低,这时NOx的浓度则下降.在窑系统正常运转的情况下,其过剩的空气系统相对稳定,O:的浓度相对稳定,这时窑尾废气中的NOx只与烧成带火焰温度有关.火焰温度高.NOx浓度大;反之,NOx浓度小,且反映灵敏,时间滞
7、后小.由于火焰温度是烧成带温度的主导因素,因此,一般均以NOx浓度作为烧成带温度变化的控制标志.2.1_2窑转矩根据熟料温度的不同,被窑壁带起的熟料量和被带起的高度也不同.熟料温度高,被带起的量多;反之,则少.因此,熟料温度高,窑转矩大,但是在窑内掉砖以及窑喂料量变化情况下,同样也会影响窑转矩的值.因此,当窑转矩与NOx浓度值,比色高温计测量的值发生逆向变化时,应考虑到窑内热平衡被某种因素所干扰,要么是窑喂料发生变化(人为的或窑喂料控制系统故障),要么是掉窑皮(或砖).掉窑皮可通过窑胴体扫描装置检测到.2.1.3窑
