O 概述
宝钢股份不锈钢分公司24高炉的煤气处理系统原为湿式除尘，为了把宝钢建设成为一个生态环保型、经济高效型、能源循环型的钢铁联合企业，宝钢准备在不锈钢分公司2。高炉上试行高炉煤气全干式布袋除尘改造技术，为在其他高炉上推广该技术积累一些经验。由于高炉煤气全干式布袋除尘煤气温度高，大量高温煤气进入TRT发电，仍有少量的高温煤气进人煤气管网，而原有的湿式除尘煤气管网不适用高温，且改造管网需大量费用，因而采用将少量煤气降温后再送人管网的办法，满足煤气干法除尘系统正常运行的要求。
本煤气降温系统为高炉煤气干法除尘项目的配套没施，采用了具有高性能、高可靠性并经济实用的PLC系统，其硬件结构坚固，即使在恶劣的工业环境下也能可靠工作，编程软件和上位软件具有良好的用户界面，具备多种编程语言，使程序编写、软件调试和系统维护都极为简便。本文重点介绍不锈钢炼铁厂高炉煤气降温自动化监控系统硬件、PLC编程软件和自动化控制系统在系统调试中遇到的一些问题及处理措施。
1 自动化控制系统硬件
炼铁厂煤气降温自动化监控系统选用西门子s7-300PLC系列可编程控制器，其中包括一个CPU315-2DP单元、一个SM32l单元、二个SM322单元、4个SM3ll单元、二个PS307电源模块、
IM365扩展接口模块，该硬件系统的特点如下。
(1)其控制器为模块化结构。
(2)采用高性能的IntelCPU。
(3)所有I/O模块均可带电热插拔。
(4)具有多种智能型模块，满足用户特殊要求。
(5)符合IEc 113l-3标准的全部五种编程模式：梯形图，结构化文本，顺序功能图，功能块图和指令表。
(6)面向对象的编程方式符合当今系统集成的趋势。
(7)内置模拟仿真调试器。可离线仿真，加快应用软件的开发和调试。
2 自动化控制系统软件
windows 2000 Professional是美国Microsoft微软公司最出色的产品之一，炼铁厂煤气降温自动化监控系统采用windows 2000 Pmfessional中文版操作系统，编程软件为Simatic Managel5.4。
3 自动化控制系统
3.1 通用烟气冷却系统
炼铁厂煤气降温自动控制系统为通用烟气冷却系统设计。参考最大人口温度和人口烟气流速等条件，采用了斯普瑞喷雾系统(上海)有限公司的FloMAx双流体喷枪，经过对出口烟气温度反馈值的计算、跟踪及内部PID调节和相应的流量值，控制喷枪的分组启动，从而调节烟气出口温度，使烟气出口温度控制在一个期望的温度值。
喷枪的喷雾是通过一定的压力(4×l05～7×105 Pa)，流量的水和相应的压缩气体(4×105—6×105 Pa氧气)经过喷嘴混合腔混合后产生的雾状水向煤气管道中喷射从而吸附煤气热量来进行煤气冷却的。大部分的水雾在煤气管道中被蒸发掉，如果煤气温度低，有少部分的雾状水冷凝后经回水管排出。
FloMAx喷枪通过对水的雾化产生水雾，它需要一定压力和一定量的水和氮气才能正常工作，如果氮气压力过低将不能产生足够的雾化，雾滴会变大，不能完全蒸发的水量增加，如果没有足够的水则冷却效果不充分。
3.1.1 冷却水回路
除了进出口单元有切断阀之外，冷却水回路还包括：
(1)一个冷却水过滤器单元在水泵进口管路上的20目的过滤器。
(2)一个并联水泵单元主要由两台外接VFD变频控制的水泵，每台水泵的前后各有一个手动切断阀，每台水泵后面有一个止回阀，水泵进口总管上的有一个压力变送器等部件组成。
压力传感器检测过滤器后、水泵前的绝对压力，当检测到的值超出了最大/最小值限制时或传感器故障时会产生警告信号。当检测到的压力太低时会给出报警信号并停止系统运行以防止泵出现气穴现象。
控制温度的关键因素是变频调节泵，系统有两台水泵。当检测到的温度与设定值不同时，系统会调节泵的转速(采用层叠式PlD逻辑)来达到目标温度。一台泵在运行时另一台处于备用状态，经过一定的时问间隔，系统会自动切换到另一台泵工作。变频器的反馈信号确认泵的功能正确性，如果没有收到反馈信号，系统就会切换到另一台泵运行，如果另一台泵也出现故障，系统就停止运行。流量计也检测确认泵功能的正确性。当泵运行在最大转速F而检测到的流量小于最大流量则系统会给出警告信号并切换到另一台泵工作。同时泵运行在最大转速情况下会给出一个警告信号。
(3)一个水泵溢流单元主要由一个手动调节阀、一个自动切断阀组成。自动阀用于调节供给喷枪的水流量，确保通过水泵有最小流量。
(4)一个水压力检测单元泵后有压力开关和压力表，压力开关校验确认泵后的水压力来防止泵空运转，如果泵后检测不到压力，水泵就停止运行。
(5)一个水流量计单元流量计检测水流量，当流量计出现故障时会发出报警信号并停止系统运行。
(6)一个水排污单元泵的前后分别有一个手动排污阀。
3.1.2 气体回路
除了进出口单元有切断阀之外，气体回路还包括：
(1) 一个氮气过滤单元带有40目滤网的氮气过滤器，过滤器前后各有一个手动切断阀，一个进口氮气压力开关。过滤器后的进气压力有一个压力开关校验确认，当进口压力过低时，会发出一个报警信号并停止系统运行。
(2) 一个仪表氮气单元由一个手动压力调节器/过滤器和一个压力开关组成。
3.1.3 烟气冷却系统的附件
(1)一个靠近喷枪的压力检测单元系统采用靠近喷枪处的氮气压力作为PID调节的反馈值，当检测到的值太低或太高，会产生一个警告信号。
(2)根据需要设计分组控制分组控制是为了获得更大的调节比和必要时降低氮气的总消耗量。
在系统分组的情况下，当水流量增大超过某一设定值时，会自动打开另外一组的气体和液体阀门而开始工作，而当水流量低于某一设定值时，会自动关闭一组的气体和液体阀门而停止工作。气路上的手动旁路阀门用于该组不工作时向该组喷嘴提供最小量的氮气吹扫喷嘴，防止堵塞。
3.2 煤气降温自动化监控系统
系统采用西门子触摸屏监控编程软件为WinCC，主画面如图1所示。
系统的主要过程值和设定值均在主页面上显示，设定值分本地设定和远程设定。如在远程设定，本地只起显示作用，无论本地还是远程设定都需考虑设定值范围。
3.3 系统操作控制模式.
3.3.1 系统启动/停止的远程/本地操作功能
为了防止误操作，本地模式运行时，操作人员只能在本地启动/停止系统及设定煤气出口温度值。远程模式运行时，操作人员只能在远程进行操作。
3.3.2 系统的运行模式
系统的运行模式分为正常运行模式和安全运行模式。
正常运行模式。系统根据出口煤气温度的变化进行PID调节，从而改变水泵的频率。系统的状态决定于出口温度实际值，当温度实际值在设定值以下时，系统运行但无冷却功能，当出口温度大于设定值，系统进入喷雾冷却状态。当没有一个可靠的温度测量值时，系统进入停止或安全模式。安全模式下，水流量被固定一个恒定的量(150 L/min左右)，此流量可以在画面中设定。如果安全模式在一定时间内没有得到确认，系统便停机并给出相应报警信息。
3.4 系统安全措施
为了保证煤气降温自动化控制系统安全、可靠，施工要做到接地电阻小于1 Q。自动化控制系统运行以来从未出现过系统干扰错误、安全可靠。为了增加自动化控制系统安全、可靠性，系统又采取如下软硬件措施。
(1) 系统供电除了正常供电外，另加UPS电源，掉电可保证15 min自动供电。
(2) 在系统软件编程中采取安全可靠性技术处理，如加模拟量滤波、加缓存、互锁、均有对故障的判断、显示、报警和处理等。
4 结束语
该系统在不锈钢分公司炼铁厂高炉煤气温度控制方面取得了较好的运行效果，为有效控制管网煤气温度积累了一些经验。该经验的取得为宝钢进一步推广高炉煤气全干式布袋除尘取代原有湿法除尘技术方面具有借鉴意义，同时为不锈钢分公司建设成为生态环保型、经济高效型、能源循环型的钢铁联合企业奠定了基础。
