CN104215085A - 一种安全的碳素电煅炉电气自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安全的碳素电煅炉的电气控制系统，尤其涉及一种碳素原料无烟煤的煅烧炉的电气自动控制系统，系统包括PLC可编程控制器1可编程控制器1、电煅炉炉体电气自动控制系统2、上料系统电气自动控制系统3、出料系统电气自动控制系统4、除尘系统电气自动控制系统5、冷却水系统电气自动控制系统6、操作计算机7。本发明的优点是系统运行稳定，特别是对炉电流实现了精细控制，可以防止电煅炉工艺指标的大幅变动，对稳定电煅炉的工艺技术条件具有重要意义；本系统提高了碳素电煅炉检测控制的水平，降低了操作人员的劳动强度，产生了明显的经济效益，具有推广运用价值。

Description

一种安全的碳素电煅炉电气自动控制系统

技术领域

本发明属于碳素原料煅烧技术领域，特别涉及一种电煅烧碳素原料的煅烧炉的电气自动控制系统。

背景技术

  电煅炉是用于碳素原料的高温煅烧设备，它的热源是电流通过导电电极传导给炉

内充满高温处理的无烟煤自身电阻发热，使煅烧的碳素原料达到相应性能指标的目的。目前国内电煅炉由于原料、冷却方式、电煅烧工艺条件和管理等因素的相互影响，使其在运行中存在一定的不安全因素，主要表现在：1、煅烧无烟煤中挥发分的排出情况受无烟煤粒度、透气性影响，当炉内挥发分排出不畅时，容易造成挥发分在炉内预热带燃烧，严重时造成料盆着火发红、炉体上部温度过高，存在人员被烫伤的危险。这种情况在无烟煤中10 mm以下粒度含量大、炉体负压控制不合适时容易出现；2、当电煅炉偏流、频繁启动或烘炉不当造成炉衬耐火砖及隔热保温材料损坏时，出现的电煅炉简体局部超温、发红，存在人员被烫伤和炉体坍塌的危险；3、电极夹持器、水冷圆台和水冷壁等水冷部位漏水，造成炉内进水，水与炉内炙热炭质物料反应产生蒸汽，蒸汽进到炉内，生成一氧化碳气体和氢气，气体向上通过料层进入到两电极间的高温区，气体到了高温区，体积会急剧膨胀并掀动料层向炉口喷出，形成喷炉；当出现水供给故障，使电煅炉冷却系统长时间缺水，造成水冷圆台和水冷壁等高温部位缺水、温度过高，引发水冷圆台和水冷壁软化破裂后漏水，同样出现喷炉事故；4、直流供电系统绝缘和炉体各部位之间的绝缘下降引起的短路。因此本发明是为克服以上不足而配套的一种安全的碳素电煅炉的电气自动控制系统。

发明内容：

  针对以上技术不足，本发明提供一种能够克服以上不足的电煅炉电气自动控制系统，以确保电煅炉运行安全，提高碳素制品品质的碳素电煅炉。本发明是通过采用以下技术方案得以实现的：1. 本发明涉及一种安全的碳素电煅炉的电气控制系统，尤其涉及一种碳素原料无烟煤的煅烧炉的电气自动控制系统，系统包括PLC可编程控制器1可编程控制器1、电煅炉炉体电气自动控制系统2、上料系统电气自动控制系统3、出料系统电气自动控制系统4、除尘系统电气自动控制系统5、冷却水系统电气自动控制系统6、操作计算机7，其特征在于电煅炉电气自动控制系统将仪表与电气控制合为一体，实现计算机 7与PLC可编程控制器1可编程控制器1的二段控制，引入炉电流信号分段精细处理，实现自动控制，操作在计算机7上可全部完成。PLC可编程控制器1可编程控制器1用于实现复杂的逻辑运算还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，是电气自动控制系统的核心部件。电煅炉炉体电气自动控制系统2是由电煅炉高压部分2-1、电煅炉低压部分2-2、系统各部电气控制系统2-3、电极2-4组成，电煅炉高压部分2-1还包含变压器2-1-1及整流装置2-1-2，变压器2-1-1用于将电网提供的交流高电压变压为交流低电压；整流装置2-1-2用于将变压器提供的交流低电压整流为直流低电压，并将直流低电压施加到上部电极2-4-1和底部电极2-4-2上,实现炉电流的稳定根据电煅炉的情况，实现整流系统报警、连锁停机。上料系统电气自动控制系统3实现斗式提升机电机3-1、螺旋输送机电机3-2、脉冲电磁阀3-3的顺序启动、顺序停止及紧急停机的顺序启动、顺序停止及紧急停机，通过气动三通阀实现向电煅炉输送原料，通过对排料量的自动控制，实现电煅炉料仓料量联动控制，达到自动给停料。上料系统电气自动控制系统4通过控制斗式提升机电机4-1、螺旋输送机电机4-2、脉冲电磁阀4-3的顺序启动、顺序停止及紧急停机的顺序启动、顺序停止及紧急停机，通过气动三通阀实现实现煅后仓料位满空联动控制功能，自动切换装料仓。除尘系统电气自动控制系统5主要实现除尘器电机5-1、脉冲电磁阀5-2的顺序启动、顺序停止及紧急停机的顺序启动、顺序停止及紧急停机，通过气动脉冲电磁阀实现收集和处理电煅炉燃烧排放的高温烟气的。冷却水系统电气自动控制系统6主要通过控制冷却塔电机6-1、水泵电机6-2、流量表6-3、温度表6-4的显示，实现冷却水断水保护和水温异常升高、 联动停机功能。所述的计算机 7主要实现与PLC可编程控制器1可编程控制器1的二段控制，完成电气自动控制的全部操作。

本发明的有益效果是：

1、系统运行稳定，特别是对炉电流实现了精细控制，可以防止电煅炉工艺指标的大幅变动，对稳定电煅炉的工艺技术条件具有重要意义；

2、本系统提高了碳素电煅炉检测控制的水平，降低了操作人员的劳动强度，产生了明显的经济效益，具有推广运用价值。

附图说明

图1是 本发明的的碳素电煅炉的结构示意图；

1-PLC可编程控制器。

2-电煅炉炉体电气自动控制系统：

2-1电煅炉高压部分变压器2-1-1及整流装置2-1-2；

2-2电煅炉低压部分；

2-3系统各部电气控制系统；

2-4电极组成：上部电极2-4-1和底部电极2-4-2 。

3-上料系统电气自动控制系统：

3-1斗式提升机电机；

3-2螺旋输送机电机；

3-3脉冲电磁阀。

4-上料系统电气自动控制系统：

4-1斗式提升机电机；

4-2螺旋输送机电机；

4-3脉冲电磁阀。

5-除尘系统电气自动控制系统：

5-1除尘器电机；

5-2脉冲电磁阀。

6-冷却水系统电气自动控制系统：

6-1冷却塔电机；

6-2水泵电机；

6-3流量表；

6-4温度表。

7-计算机。

图2：系统拓扑结构图。

图3：炉电流控制原理框图：图中炉电流的设定是根据原料的理化性能决定的。

具体实施方式：

下面结合附图1对安全的电煅炉的电气自动控制系统进行详细说明

实施例1工艺控制要求：

系统包括PLC可编程控制器1可编程控制器1、电煅炉炉体电气自动控制系统2、上料系统电气自动控制系统3、出料系统电气自动控制系统4、除尘系统电气自动控制系统5、冷却水系统电气自动控制系统6、操作计算机7，其特征在于电煅炉电气自动控制系统将仪表与电气控制合为一体，实现计算机 7与PLC可编程控制器1可编程控制器1的二段控制，引入炉电流信号分段精细处理，实现自动控制，操作在计算机7上可全部完成。PLC可编程控制器1可编程控制器1用于实现复杂的逻辑运算还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，是电气自动控制系统的核心部件。电煅炉炉体电气自动控制系统2是由电煅炉高压部分2-1、电煅炉低压部分2-2、系统各部电气控制系统2-3、电极2-4组成，电煅炉高压部分2-1还包含变压器2-1-1及整流装置2-1-2，变压器2-1-1用于将电网提供的交流高电压变压为交流低电压；整流装置2-1-2用于将变压器提供的交流低电压整流为直流低电压，并将直流低电压施加到上部电极2-4-1和底部电极2-4-2上,实现炉电流的稳定根据电煅炉的情况，实现整流系统报警、连锁停机。所述的上料系统电气自动控制系统3实现斗式提升机电机3-1、螺旋输送机电机3-2、脉冲电磁阀3-3的顺序启动、顺序停止及紧急停机的顺序启动、顺序停止及紧急停机，通过气动三通阀实现向电煅炉输送原料，通过对排料量的自动控制，实现电煅炉料仓料量联动控制，达到自动给停料。所述的上料系统电气自动控制系统4通过控制斗式提升机电机4-1、螺旋输送机电机4-2、脉冲电磁阀4-3的顺序启动、顺序停止及紧急停机的顺序启动、顺序停止及紧急停机，通过气动三通阀实现实现煅后仓料位满空联动控制功能，自动切换装料仓。所述的除尘系统电气自动控制系统5主要实现除尘器电机5-1、脉冲电磁阀5-2的顺序启动、顺序停止及紧急停机的顺序启动、顺序停止及紧急停机，通过气动脉冲电磁阀实现收集和处理电煅炉燃烧排放的高温烟气的。冷却水系统电气自动控制系统6主要通过控制冷却塔电机6-1、水泵电机6-2、流量表6-1、温度表6-2的显示，实现冷却水断水保护和水温异常升高、 联动停机功能。计算机 7主要实现与PLC可编程控制器1可编程控制器1的二段控制，完成电气自动控制的全部操作。

实施例2.控制方案

   电煅炉控制系统将仪表与电气控制合为一体，实现计算机与PLC可编程控制器1的二缎控制，操作在计算机上可全部完成，其控制拓扑结构如图2所示。系统以以太网为基本网络架构，控制室安装二台计算机，其中一台为主控计算机，另一台为备份冗余控制计算机。由一套A B -SLC505进行I/O点采集、控制，共三个基架，分别用于电气、仪表的I/O点（D I、DO、AI和AO）。PLC可编程控制器1与计算机之  间由以太网交换机连接。

实施例3仪控功能

    主要实现数据的采集、显示、报警、联锁，实现冷却水断水保护和水温异常升高联锁停机功能。

实施例4电控功能

    根据工艺要求，共设计二套联锁：煅前输送、煅后输送。在每套联锁中，在启 动过程中前面的设备启动后，后面的设备延时启动，如果前面的设备未启动，后面的设备不能启动：停止设备则反之。

实施例5电煅炉电流控制

    在原料煅烧过程中温度的自动控制是十分重要的。其目的在于：排除原料中的挥发份，提高含炭量和原料的理化性质：使原料收缩，提高原料的密度和强度；提高原料的导电性能；去掉原料中的水分，提高原料的抗氧化性。但是，由于电煅炉结构的特殊性，使得电煅炉内部原料的温度无法检测，所以无法直接采用温度信号控制炉电流实现温度的自动控制。根据原料性质的不同，通过控制电煅炉排料量的大小，达到稳定炉电流和原料温度的目的，试验情况良好。为此引入炉电流信号分段精细处理，实现自动控制。其控制原理框图如图3， PLC可编程控制器1根据炉电流的设定和测量值大小，分段进行信号处理，用不同的控制策略分别控制。

实施例5监控功能

    上位机的监控系统采用I  ntellution公司的i FIX2.6组态软件设计制作，用RSLinx通讯驱动软件，通过以太网与PLC可编程控制器1进行通讯，监控系统在对采集的数据信息进行分析、处理后，再把控制信息发送给PLC可编程控制器1。上位机画面上可以显示各个设备的状态，采集的数据，实时趋势，历史趋势，操作人员可根据工艺需要选择仓，启停设备，在此系统中应用了二台计算机，其中一台为主控计算机，另一台为备用控制．在系统运行中如果主控计算机发生故障，备用控制计算机就会检测到故障，并自动升级为主控机，在主控计算机正常运行时，备用计算机作为监测站运行。

Claims (8)

1.本发明涉及一种安全的碳素电煅炉的电气控制系统，尤其涉及一种碳素原料无烟煤的煅烧炉的电气自动控制系统，系统包括PLC可编程控制器1、电煅炉炉体电气自动控制系统2、上料系统电气自动控制系统3、出料系统电气自动控制系统4、除尘系统电气自动控制系统5、冷却水系统电气自动控制系统6、操作计算机7，其特征在于电煅炉电气自动控制系统将仪表与电气控制合为一体，实现计算机 7与PLC可编程控制器1的二段控制，引入炉电流信号分段精细处理，实现自动控制，操作在计算机7上可全部完成。

2. 根据权利要求1所述的一种安全的碳素电煅炉的电气自动控制系统，其特征在于所述的PLC可编程控制器1用于实现复杂的逻辑运算还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，是电气自动控制系统的核心部件。

3. 根据权利要求1所述的一种安全的碳素电煅炉的电气自动控制系统，其特征在于所述的电煅炉炉体电气自动控制系统2是由电煅炉高压部分2-1、电煅炉低压部分2-2、系统各部电气控制系统2-3、电极2-4组成，电煅炉高压部分2-1还包含变压器2-1-1及整流装置2-1-2，变压器2-1-1用于将电网提供的交流高电压变压为交流低电压；整流装置2-1-2用于将变压器提供的交流低电压整流为直流低电压，并将直流低电压施加到上部电极2-4-1和底部电极2-4-2上,实现炉电流的稳定根据电煅炉的情况，实现整流系统报警、连锁停机。

4. 根据权利要求1所述的一种安全的碳素电煅炉的电气自动控制系统，其特征在于所述的上料系统电气自动控制系统3实现斗式提升机电机3-1、螺旋输送机电机3-2、脉冲电磁阀3-3的顺序启动、顺序停止及紧急停机的顺序启动、顺序停止及紧急停机，通过气动三通阀实现向电煅炉输送原料，通过对排料量的自动控制，实现电煅炉料仓料量联动控制，达到自动给停料。

5.根据权利要求1所述的一种安全的碳素电煅炉的电气自动控制系统，其特征在于所述的上料系统电气自动控制系统4通过控制斗式提升机电机4-1、螺旋输送机电机4-2、脉冲电磁阀4-3的顺序启动、顺序停止及紧急停机的顺序启动、顺序停止及紧急停机，通过气动三通阀实现实现煅后仓料位满空联动控制功能，自动切换装料仓。

6.根据权利要求1所述的一种安全的碳素电煅炉的电气自动控制系统，其特征在于所述的除尘系统电气自动控制系统5主要实现除尘器电机5-1、脉冲电磁阀5-2的顺序启动、顺序停止及紧急停机的顺序启动、顺序停止及紧急停机，通过气动脉冲电磁阀实现收集和处理电煅炉燃烧排放的高温烟气的。

7.根据权利要求1所述的一种安全的碳素电煅炉的电气自动控制系统，其特征在于所述的冷却水系统电气自动控制系统6主要通过控制冷却塔电机6-1、水泵电机6-2、流量表6-3、温度表6-4的显示，实现冷却水断水保护和水温异常升高、 联动停机功能。

8.根据权利要求1所述的一种安全的碳素电煅炉的电气自动控制系统，其特征在于所述的计算机 7主要实现与PLC可编程控制器1的二段控制，完成电气自动控制的全部操作。