1、攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘 要I摘 要在钢铁厂的转炉、平炉、高炉等车间,烟气污染都十分严重,尤其是高炉出铁场,在出铁期间所散发的烟尘是钢铁厂对大气主要污染源之一。随着高炉强化冶炼和大型化,如果不采取有效的烟尘捕集及净化措施,那么,所带来的环境污染将会日益严重。为降低工人的劳动强度,保护工人身体的健康,以及随着环境保护排放标准的日益严格,迫切需要对高炉出铁场的烟尘进行治理。 本文针对出铁场烟尘治理采用可编程序控制器 PLC 和 WINCC 监控软件设计了除尘自动控制系统；PLC 根据现场实际情况控制布袋除尘器的动作，使除尘器高效率除尘, 通过组态软件，能在画面中观察系统工作状态，对系统进
2、行安全有效控制。实践表明 ,该控制系统结构简单 ,操作简便，除尘效率高 ,运行可靠。关键词 出铁场，除尘系统，PLC 自动控制攀枝花学院本科毕业设计（论文） ABSTRACTIIABSTRACTIn the steel plant converter, open hearth, blast furnace, such as workshops, smoke pollution are very serious, especially blast furnace in the iron emitted during soot is a steel plant on the atmospheric
3、 main sources of pollution. With the blast strengthen smelting and large, if you do not take effective dust trap and purification measures, then the environmental pollution will become increasingly serious. To reduce labor intensity, physical health protection of workers, as well as increasingly str
4、ingent environmental emission standards, the urgent need for blast furnace soot to govern.In this paper, casthouse dust control using programmable logic controller PLC and WINCC monitoring software designed dust control system; PLC according to the actual situation under control baghouse action, so
5、that high-efficiency dust removal, through the configuration software, can the screen observing system status, the system for security control. Practice shows that the control system is simple, easy operation, dust, high efficiency, reliable operation.Key words Casthouse, dust removal system, PLC au
6、tomatic control攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目 录0目 录摘 要 .IABSTRACT .II1 概述 .31.1除尘系统的作用 .31.2除尘系统的应用范围 .31.3 除尘系统的国内外发展状况.42 除尘系统的工艺及控制要求 .62.1高炉生产工艺 .62.2除尘工艺流程 .72.3除尘系统控制要求 .73 高炉出铁场袋式除尘系统的控制设计 .93.1 烟尘特点及其参数.93.1.1 烟尘特点.93.1.2 污染物参数.93.2烟气捕集罩 .103.2.1出铁口烟气捕集罩 .103.2.2渣口烟气捕集罩 .123.2.3固定铁水/渣罐的除尘罩 .123.2.4铁水罐位、渣
7、水罐位烟气捕集罩 .133.3 除尘系统工艺流程.133.4 检测点.143.4.1 除尘罩烟气浓度.143.4.2 除尘器的控制点.153.4.3 其他控制点.153.5 PLC控制方案 .153.5.1 布袋除尘器的控制.173.5.2 风机控制.224 系统配置 .234.1 硬件配置.234.1.1除尘系统硬件配置 .234.1.2 PLC的硬件配置 .244.2 软件设计及系统具体控制.255 系统特点及优势 .295.1系统的特点 .295.2系统的优势 .29结束语 .31参 考 文 献 .32攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目 录1致 谢 .33攀枝花学院本科毕业设计（论文）
8、概 述21 概述1.1 除尘系统的作用在工业生产中把气体和粉尘微粒的多相混合物的分离操作称为工业除尘。该除尘操作过程是将粉尘微粒从气体中分离下来。在工业生产中，由于物料在加工，运输，干燥，破碎，筛分和包装的过程中会产生各种的粉尘。这些粉尘还含有大量的原料微粒，凡是与粉尘有关的工序都必须有防尘设计。如果这些粉尘不及时予以捕集回收，不仅污染环境，严重影响岗位操作人员的身体健康，也浪费了宝贵的能源和资源。所以一个好的除尘系统在许多的方面都是非常重要的。（1）.保护工人的身体健康。空气中弥漫着的细微粉尘，如果不好好的控制而是任其飘散在空气中，则会对工人的身体健康产生危害。矽肺就是由于长期吸入石英粉尘所
9、致的以肺部弥漫性纤维化为主的全身性疾病，是我国目前常见的且危害较为严重的职业病。目前是职业病中发病率最高的病种之一，也是 12 种尘肺中较重的一种。在中国工业企业设计卫生标准中就明确规定了各类粉尘的浓度范围。因此必须注意粉尘飞扬，保护工人的身体健康。（2）.减少大气污染。企业在生产过程中如果不采取有效的方法控制粉尘，就会严重污染周围的空气。当粉尘达到一定的量时。会对污染源下风向的居民的生活造成巨大的影响。大量的灰尘落到植物的表面，会影响到植物的呼吸作用和光合作用，导致植物的死亡。同时降低了空气的能见度，对人们的出行带来了巨大的不便。（3）.回收有用的物料。在悬浮的灰尘中有很多的都是原料的微粒，
10、这是有用的资源。回收这些对于节省资源，降低成本，以及提高企业的效益都有影响。所以除尘不仅仅是一个有关，工人工作环境和环境卫生的问题，还影响到企业的经济效益。1.2 除尘系统的应用范围除尘系统广泛应用于各类电厂特别是火电厂，水泥厂，钢铁厂，冶金等行攀枝花学院本科毕业设计（论文） 概 述3业。这些厂都会产生大量的粉尘。而这些粉尘都含有大量的原料微粒，他们不仅仅是粉尘还是一种宝贵的资源。因此除尘在这些高污染企业就显得尤为的重要。另外还可以用于其他行业的局部尘源除尘用。 1.3 除尘系统的国内外发展状况在十八世纪八十年代开始出现了一些简单的除尘设备，当时只是使用一些挂袋，毫无疑问这些除尘设备的工作效率
11、是较为低的。1881 年德国一家工厂的机械振动，清灰式袋式除尘技术开始商业化使用。1954 年，逆喷吹清灰技术的发展使布袋除尘器实现了除尘、清灰的连续操作、除尘效率自然是提高了不少。除尘布袋的压力也是相当的稳定。具有重大发展意义的是 1957 年脉冲袋式除尘技术的研发，它包含了上述设备的所有性能，而且内部无运动部件，除尘布袋寿命也延长了。二十世纪七十年代后，除尘器技术向大型化发展。美、澳欧洲结合大规模工业生产，各类除尘系统广泛的使用于燃煤电站、干法水泥回转窑腰围和电炉除尘等其他高污染行业。现在除尘系统的发展，着重向着以下几个方向发展：（1.）除尘系统的高效性方向发展。目前各国对烟尘排放浓度要求
12、愈来愈严格，世界各地趋于发展高效率的除尘系统。在产业大气污染控制中，电除尘系统和袋式除尘系统占了压倒上风。日本除尘设备销售额中，电除尘器及袋式除尘器所占的比例分别为 45.5%及 44%，而湿式除尘器仅为 5.5%，旋风式为 2.1%。（2）.除尘系统大型化方向发展，大型袋式除尘器的处理烟气量每小时可达到几十万至数百余万立方米，几万条滤袋集中在一起形成“袋房” ，扁袋所占用的空间少，所以这种除尘装置正得到迅速发展。（3）.高可靠性方向发展。目前海外对除尘系统的供电方式、各部件的结构、振打清灰、等方面做了大量工作，从而使除尘系统运行更加可靠，效率更高。例如袋式除尘器着重于改进滤料和其清灰方式，使
13、其相宜于高温、大烟气量的需要，扩大应用范围。（4）.新型设备方向发展。宽间距或者脉冲高压电除尘器、环形喷吹袋式除尘器、顺气流喷吹袋式除尘器等等，这都是最近 20 年来发展起来的新型除尘设备。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 概 述4将运用多种除尘机理共同作用于同一新型除尘设备的除尘器也进展迅速，例如带电水滴湿式洗涤器、带电袋式除尘器等。另外，还有利用高压水喷射、高压蒸汽喷射的除尘设备。相对于国外，我国从二十世纪五十年代初期，从苏联整机引进机械振动和反吹袋式除尘技术后，工业中就用上了除尘系统，从而布袋除尘器就在我国有了广泛的使用。进入了七十年代我国就开始出现了一批专门生产各类除尘器的企业，到现在为
14、止大部分已经成为了我国除尘器行业的骨干企业。进入八十年代后，我国的除尘技术更上一层楼，各生产设计单位都在学习引进消化的基础上进一步的发展了新的除尘技术，同时还从国外引进了先进的除尘技术，促使国内的除尘器种类及型号更齐全，到了九十年代中期，一些企业的除尘技术特别是布袋除尘技术达到了国际的先进水平，例如宝钢把布袋除尘器的内控排放标准定在了358mg/nm。根据中国环保产业协会袋式除尘委员会的相关预测，国家对环境保护越来越重视，我国从十一五规划对环境保护大大提高了要求，预计布袋除尘系统将会主导市场，这也是国际发展趋势。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 除尘系统的工艺及控制要求 52 除尘系统的工艺及控
15、制要求2.1 高炉生产工艺炼铁就是通过冶炼铁矿石，从中得到金属铁的过程。现代炼铁法主要就是高炉炼铁法和非高炉炼铁法。高炉炼铁法是以传统的焦炭为能源的炼铁方法。由于高炉炼铁的技术经济指标好，工艺非常简单，产量很大，而且可靠，效率也非常的高。全球 90%左右的生铁都是通过这种方法而得到了。高炉炼铁的主导地位在今后很长的时间内都不会改变。现代大型的高炉生产工艺流程，主要包括主体系统和辅助系统。主体系统主要由五部分构成，它们是：高炉，狂槽，除尘器，出铁场，热风炉。辅助系统则包括一些煤气清洗，水渣，炉顶煤气余压发电（TRT 发电） ，制煤粉车间等等。高炉炼铁工艺流程如下图 2.1图 2.1 高炉工艺流程
16、框图炼铁就是在高炉内进行还原反应得到铁水。矿石，燃料，溶剂从炉顶加到高攀枝花学院本科毕业设计（论文） 除尘系统的工艺及控制要求 6炉中，从鼓风机来的冷风经过热风炉加热好后，形成热风从高炉风口吹入，随着焦炭的燃烧，产生的热煤气从下向上运动，炉料从上向下运动。经过充分的相互接触，进行热交换，逐步还原，最后到炉的下部生成铁水，同时产生炉渣。2.2 除尘工艺流程炼铁厂的粉尘量很大，治理粉尘主要是采用各类布袋除尘，电除尘器，和湿式除尘器等。除尘的方法是在除尘的地点如槽下，出铁场等安装顶吸罩，控制蝶阀和吸尘管道。用风机将粉尘抽到除尘器中，再进行除尘。图 2.2 是攀钢 2 号高炉出铁场除尘工艺图 2 .2
17、 出铁场除尘示意图高炉有两个出铁口，两个渣口，高炉分为南出铁场和北出铁场，分别都配有一个铁水摆动流嘴。此外还有渣罐位。因为 2 号高炉采用普通高炉炼铁，所以在出铁过程中会产生大量的烟尘。这些烟尘主要集中在出铁口，摆动流嘴和渣罐位。当这些地方产生了烟尘时，就通过它们上方的吸尘罩将烟尘吸到除尘器中。除尘器采用的是脉冲袋式除尘器。被除尘器净化后的烟气由出风口排出，通过风机，最后由烟囱排入大气。而被除尘器去除的粉尘通过刮板输送机进入灰仓，而后再由汽车运走。完成整个出铁场的除尘。2.3 除尘系统控制要求攀枝花学院本科毕业设计（论文） 除尘系统的工艺及控制要求 71) 为了有效控制高炉系统所产生的大量烟尘
18、，在各扬尘点设置不同的抽风罩进行烟尘捕集。主要要对出铁口、渣口，铁水、渣水罐位的烟尘进行捕集控制。2) 由于出铁是间歇出铁，可通过设置的电动耐磨蝶阀，控制高炉切换工作。即某一座高炉工作就打开对应的蝶阀，其它蝶阀关闭。3） 设置中间灰仓，放灰时增加粉尘加湿机，防止二次扬尘。4)由于出铁场除尘系统的烟气温度较高，所以应在烟气进除尘器前的管道上安装一台电动冷风阀，当烟气温度超过设定温度值上限值时，打开电动冷风阀向系统内混入冷空气，降低烟气温度以保证除尘器安全工作。 5）为了设备单体调试时，在除尘器现场手动操作，以及使清灰周期和脉冲阀在清灰程序中的喷吹时间能根据运行的状态进行调整。要求设备能够进行单功及联动运转的控制 。除尘器的清灰系统使用差压或定时控制，并和刮扳机进行联锁，来实现联动控制。 6) 为了节省占地，除尘系统采用高架布置，一层为风机房及除尘控制室，二层为除尘器平台。 7) 除尘系统由 PLC机控制，除尘器差压测量，输灰设备控制接入该 PLC机。由PLC根据各项参数进行系统的有效控制。 8）PLC 系统必须对故障进行诊断处理，对除尘系统主要参数进行测量显示，并对主要设备设置必要的故障信号显示及信号报警，并及时对各种故障做出有效控制，以保证安全生产，防止意外事故的发生。
