一种实现PS转炉自动送停风操作的方法

摘要

本发明涉及有色金属火法冶炼及自动化专业，尤其是一种实现PS转炉自动送停风操作的方法。该方法有效降低了送停风过程烟气发生量，杜绝烟气发生量出现大幅波动的情况。这两点效果的达成意义重大，在PS转炉作业中含硫烟气低空逸散最为严重的送停风环节，本发明的应用基本消除了含硫烟气低空逸散的现象，在保护员工职业健康及防治低空污染方面环保效益显著；同时解决了烟气量波动过大对后续制酸工序造成干扰的问题，保证了制酸工序生产效率与产品质量，经济效益可观。自动化控制替代人工操作，极大的提高了操作质量，提高了操作效率，并能始终保证操作的一致性、可靠性与稳定性，对于提高PS转炉送风时率、确保人身与设备安全方面具有良好效果。

说明书

技术领域

本发明涉及有色金属火法冶炼及自动化专业，是一种如何使PS转炉在吹炼作业中关键送停风操作上实现自动化操作的方法，尤其是实现铜冶炼行业PS转炉的自动化操作。

背景技术

当今绝大多数铜冶炼企业采用PS转炉吹炼工艺，且均采用手动操作的模式。由于PS转炉送停风过程中操作复杂步骤多，送停风过程需一人同时操作控制多台设备，操作压力大，操作技能要求高，而且容易出现操作失误。由于送停风过程中炉口是敞开的，手动操作很容易因为各操作步骤之间衔接时机把握不好，使得大量SO₂烟气从炉口向低空逸散，导致低空污染；同时手动送停风操作还容易造成烟气量波动过大，影响后续烟气制酸工序的正常生产；一旦操作失误还将导致炉口喷溅、风眼堵死等事故，对人身安全和设备安全造成极大威胁。以上问题是当今有色冶炼企业面临的世界性难题，都在力图解决这一问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于自动化技术实现PS转炉送停风过程自动化操作的技术方案，有效的解决了PS转炉送停风过程中出现的含硫烟气低空逸散、烟气量波动过大对制酸工序造成干扰，以及易导致人身设备安全事故等难题。

本发明的技术方案是：一种实现PS转炉自动送停风操作的方法，该方案具体包括以下步骤：

步骤1.前端设备和控制器正常启动，主程序初始化，加载数据；其中，所述前端设备包括中央监控及操作界面、炉体驱动装置、炉体角度监测传感器、送风系统、风机防喘振控制系统、烟罩和控制阀门，所述送风系统包括送风流量、送风压力、风机转速控制或导叶监控；

步骤2.进入主程序，所述前端设备通过数据处理接口与所述控制器建立连接；

步骤3.所述主程序实时监控前端设备，并获取前端设备的工作状态，设定风压设定值1-6和风量设定值1-6，把获取的数据分类，存储到所述数据库中；

步骤4. 所述主程序接收到送风指令，检查判断送风条件是否满足，未满足的条件在操作界面上显示以提示操作人员完成相关准备工作，直至满足所有送风条件，主程序向送风流量调节器发出送风指令，同时开风指令送硫酸工序联锁；

4.1．送风流量控制器提高输出至30%，同时启动计时器T1，设定时限；

   4.2．向风机防喘振控制器发送请求指令，关闭放风阀，打开送风阀；

4.3．当送风流量≥风量设定值1，送风压力≥风压设定值1，则执行4.4；如计时器T1的计时时间已到，未达到送风流量≥风量设定值1，送风压力≥风压设定值1，则判断为设备故障，中断程序，复位至安全位置；

4.4.启动摇炉装置，驱动炉体摆动，启动计时器T2，设定时限；

4.5.当炉体摆动到达30o角度位置时，执行4.6；如计时器T2的计时时间已到但条件仍未满足，则判断为设备故障，中断程序，复位至安全位置；

4.6.发出指令关闭可动烟罩；

4.7. 送风流量控制器提高输出至60%，同时启动计时器T3A和T3B，设定时间为10-15s

4.8．等待送风流量≥风量设定值2且送风压力≥风压设定值2条件满足，执行4.9，如计时器T3A的计时时间已到但条件仍未满足，则判断为设备故障，中断程序，复位至安全位置；

4.9. 启动摇炉装置，驱动炉体摆动，启动计时器T4，设定时限；

4.10.当炉体摆动到达10o角度位置，条件满足执行4.11，如计时器T4的延时时间已到但条件仍未炉体已到达10o角度位置，则判断为设备故障，中断程序，复位至安全位置；

4.12等待送风流量≥风量设定值3且送风压力≥风压设定值3条件满足，执行4.13；如计时器T3B的计时时间已到但条件仍未满足，则判断为设备故障，中断程序，复位至安全位置；

4.14.驱动炉体至0o角度位置，启动计时器T5，设定时限；

4.15.判断炉体是否已到达0o角度位置，条件满足执行步骤4.16，如计时器T5的计时时间已到但条件仍未满足，则判断为设备故障，中断程序，复位至安全位置；

4.16．送风过程结束；

步骤5. 所述主程序接收到停风指令， 检查停风条件是否满足，条件满足且接收到停风指令后执行停风程序，同时停风指令送硫酸工序联锁；

5.1风量调节器输出减少至10%,，启动计时器T6和T8，设定时限；

5.2等待送风流量≥风量设定值4且送风压力≥风压设定值4条件满足，执行步骤5.3，如计时器T6的计时时间已到但条件仍未满足，则判断为设备故障，中断程序，复位至安全位置；

5.3驱动炉体至30o角度位置，启动计时器T7，设定时限；

5.4.判断炉体是否已到达30o角度位置，条件满足执行步骤5.5，如计时器T7的计时时间已到但条件仍未满足，则判断为设备故障，中断程序，复位至安全位置；

5.5.发送指令打开可动烟罩；

5.6.等待送风流量≥风量设定值5且送风压力≥风压设定值5条件满足，执行步骤5.7，如计时器T8的计时时间已到但条件仍未满足，则判断为设备故障，中断程序，复位至安全位置；

5.7.驱动炉体至60o角度位置，启动计时器T9，设定时限；

5.8.判断炉体是否已到达60o角度位置，条件满足执行步骤5.9，如计时器T9的延时时间已到但条件仍未满足，则判断为设备故障，中断程序，复位至安全位置；

5.9.向风机防喘振控制器发送请求指令，关闭送风阀，打开放风阀；

5.10.程序结束，复位过程变量。

本发明在实际应用中取得了以下效果：

1、有效降低了送停风过程烟气发生量，杜绝了烟气发生量出现大幅波动的情况。这两点效果的达成意义重大，在PS转炉作业中含硫烟气低空逸散最为严重的送停风环节，本发明的应用基本消除了含硫烟气低空逸散的现象，在保护员工职业健康及防治低空污染方面环保效益显著；同时解决了烟气量波动过大对后续制酸工序造成干扰的问题，保证了制酸工序生产效率与产品质量，经济效益可观。

2、自动化控制替代人工操作，极大的提高了操作质量，提高了操作效率，并能始终保证操作的一致性、可靠性与稳定性，对于提高PS转炉送风时率、确保人身与设备安全方面具有良好效果。

3、减轻了操作人员工作压力，可减少炉前操作岗位人员需求（1人即可胜任），降低了对操作人员经验与素质的要求，即使是新员工也能迅速上手进行操作，可有效降低降低企业人力资源成本。

附图说明

图1为本发明的开风过程程序控制流程图。

图2为本发明的停风过程程序控制流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例：

本厂PS转炉送风系统通过调节风机入口导叶进行风量控制，送风管道上设有送风流量、温度、压力检测，PS转炉的炉体驱动、烟罩、送风阀等相关设施均实现了中央监控与远程操作功能。正常情况下，前端设施与中央监控系统保持数据连接。

实际生产过程中，准备送风前，炉体处于60o角度位置，烟罩打开，风机入口导叶处在全关位置、送风阀关闭状态后，由操作人员通过中央操作界面发出启动送风指令，自动送风程序开始启动，送风指令同时送硫酸工序进行联锁。

主程序首先将入口导叶开度设定到30%位置，启动计时器，设定工作时限，并发送信号至风机防喘振控制系统打开送风阀、关闭放风阀。入口导叶从全关逐步打开至30%开度，送风流量及送风压力开始提升（此前均在0），开始计时，10秒钟后，风量提升到15000Nm³/h且风压>0.45KPa后，驱动炉体摇炉到30o角度，关闭可动烟罩。然后，继续提高导叶开度至60%，，风量风压逐步提升，当风量>20000Nm³/h且风压>0.5KPa后，驱动炉体转动到10o角度；当风量风压25000Nm³/h且风压>0.6KPa后，驱动炉体转动到0o角度，再将送风流量调节器切换到自动跟踪模式，开始持续送风吹炼过程（吹炼过程入口导叶通常稳定在70%以上开度）。以上整个开风过程大致在90秒，各步骤之间设置有定时器来监控设备动作情况，如设备动作超过时限，则判断为设备设备出现故障无法及时动作到位，中断程序控制，设备复位至安全位置。

吹炼阶段结束后，由操作人员发出停风指令，主程序判断停风条件满足后，发出信号将入口导叶设定值降低到10%，送风流量及压力开始逐步下降，当风量<25000Nm³/h或风压<0.6KPa后，驱动炉体转动到30o角度，打开烟罩；当风量<20000Nm³/h或风压<0.5KPa后，驱动炉体转动到60o角度；当风量<20000Nm³/h,风压<0.5KPa后，驱动炉体转动到60o角度。炉体转动到位后，关闭送风阀、打开放风阀。

上述过程中，在摇炉的不同阶段，相关附属设施执行相应动作,直至送停风过程结束，自动送停风过程中一旦触发安全联锁（炉体角度<30o时压力低限报警或是设备动作时间超过时限均可触发联锁），相关设施立即复位至安全位置(执行该动作时打开可动烟罩、PS转炉快速倾转至安全位置60o角度、发出紧急报警)。

此外本发明还设计开发了详尽友好的监控及操作界面，操作界面能够显示每一步骤的执行状态以及下一步的操作提示，以保证操作人员能够实时掌握当前自动送停风所处过程,并能方便快捷地进行相应操作。

应用实例

目前该发明已在3台铜冶炼PS转炉实际生产过程中应用，并有6台PS转炉的自动送停风正在推广应用中。

实际使用过程中，通过在线的人机操作界面监控到送停风条件满足后，点击“自动送风”或“自动停风”按钮，程序将按照预先设定的动作顺序，依次控制相应设备进行预设动作，并基于设备实时反馈状态对设备动作过程进行监控，一旦发生设备故障导致动作不能及时到位，则启动安全联锁，将炉体复位至安全位置。