烤包器（烘烤器）安全节能智能技改“一站式”解决方案

        烤包器安全节能智能技改方案

1、 能源介质条件及TOP点

能源介质：燃料种类      混合煤气            焦炉煤气

燃料发热值 1800Kcal/Nm³            3800Kcal/Nm³   

表-1混合煤气及焦炉煤气参数表

燃料	CO%	CO2%	H2%	N2%	CH4%	其它%	热值Kcal/Nm3
混合煤气	15	21	19	35	10		1800
焦炉煤气							3800

T.O.P.点：

• 各能介管道的TOP点在设备范围1米以内，TOP点处设置

阀门（若是法兰连接则带配对法兰、密封垫及螺栓）；

• 电气供电电源送至各电控柜进线开关上端；

2、 烘烤器主要技术参数

表-2燃烧系统主要技术参数表

烧嘴型号：	高效烧嘴
燃料：	混合煤气
热值：	~1800Kcal/Nm3
燃料压力:	2~11Kpa
排烟温度：	≤150℃
包壁内温差	≤60℃
最大燃气耗量：	1000Nm3/h（估，基准值测定后定）
烘烤温度：	常温~1100℃
自动烘烤曲线：	5条
行程驱动方式：	卷扬机（0~75°）
点火方式：	自动点火带火焰检测

3、 采用郑州中威环保设备有限公司设计的高效节能蓄热式烧嘴

   火焰长度达到3-5米，适用于两种介质焦转混合煤气及纯焦煤气切换使用。

4、 电控仪表系统

4.1电控系统

本设备为三电一体化设备，系统需配置了所需的检测元件、电气控制、触摸屏监控设备。电控柜装在烘烤器旁,在机旁通过电控柜面板按钮、仪表和触摸屏监控进行操作。操作方式具备手动自动功能，通过触摸屏监控可设置温度曲线，选择烘烤升温曲线，手动调节煤气及空气调节阀开度，显示连锁条件及屏蔽连锁功能与投入连锁功能，各阀体具备手动自动切换功能，操作屏具备手动操作单体设备功能。触摸屏监控可显示各种检测模拟量值，监视设备状态，显示报警条和报警记录、报警条显示工艺人员各操作状态、显示煤气压力值及煤气压力低报警、参数设置功能等。系统具有自动点火和烘烤全程监控，自动切换烘烤模式，对各种参数具有超限和联锁保护。

4.2.仪表配置检测和控制设备

• 燃气系统有流量孔板FE101，变送器FT101，流量调节阀FCV101，燃气切断阀SOV101，。

• 助燃空气系统有流量孔板FE102，变送器FT102，流量调节阀FCV102，燃气及煤气调节阀流量压力及开度实时显示在操作屏。

• CO检测，超过一定设定值自动切断燃气阀门

• 烟气测温热电偶TE106。

• 电磁阀YV101用于点火时开点火燃气管道。

• 电磁阀YV102用于熄火时开氮气吹扫燃气管道。

• 当燃气低压，则切断燃气切断阀和点火阀，同时声光报警并显示报警数值。

• 当空气低压，则切断燃气切断阀，同时声光报警并显示报警数值。

• 烘烤中熄火则切断燃气切断阀和点火阀，同时声光报警。

• 升降极限位包括上位极限、下位极限、超上位极限、超下位极限。

• 风机电流信号进入PLC。

• 包内测温系统有红外测温仪，预留两个热电偶测温孔，温度实时显示在控制屏内。

4.3.操作及控制说明

（1）烘烤过程监控功能

系统采用触摸屏进行显示，操作监控，记录如下：

采用触摸屏做人机界面，通过触摸屏向PLC设置烘烤温度曲线，选择烘烤温度曲线。按烘烤开始按钮后，PLC按选定的烘烤温度曲线启动温度PID调节器，分别给煤气流量调节器和空气流量调节器送出设定值，完成对煤气和空气流量的PID控制。触摸屏显示空煤气流量和煤气流量累积值，同时也显示系统中各过程变量数值，设备状态，趋势曲线，报警记录，设置各种参数等。在触摸屏显示的主要界面有监视页，操作页，参数设置页和报警页。

（2）触摸屏页面设计

通过窗口功能键可选择模拟图、趋势图、事件报警记录、手动操作、参数设置页面。

模拟图 ：本图显示燃气系统、助燃空气及其它管道上全部可控设备符号，各设备状态，钢包外形，火焰状态等。检测过程变量数值有燃气流量PV瞬时值，空气流量PV瞬时值，包温PV瞬时值，烟气温度PV瞬时值，烘烤时间，电机电流，煤气压力、调节阀开度，随时显示报警状态的报警条。

趋势图：本图显示中间包温度趋势曲线，燃气流量趋势曲线。

事件报警记录：显示并存储报警事件及工艺操作动作发生时间，确认时间，恢复时间，事件名称。

手动操作:在着火状态下操作人员按燃气切断阀开按钮打开燃气切断阀，在触摸屏上手动调节燃气调节阀开度，给出燃气流量，同时手动调节空气调节阀开度，给出适当的空气流量，调节燃气和空气流量调节阀开度，调出所需的燃气和空气流量进行烘烤。在设备未着火状态时各个调节阀及切断阀具备单体操作功能。

模拟量显示:在触摸屏上显示四个模拟量的瞬时值：燃气流量，空气流量，包内温度，烟气温度。

参数设定：时间设定，PID参数设定。

（3）PLC控制功能

本系统采用S7-1200PLC进行控制。并且预留20%的I\0点及模拟量控制点。

（4）自动点火控制和全程火焰监控

检查燃气压力正常，燃气切断阀关。按下点火开始按钮，点火变压器得电打火，6秒后变压器电源自动切断，点火结束。安装在蓄热烘烤器烧嘴上的火焰检测器检测有无火焰，若无火焰则给出失火信号。烘烤中失火，则声光报警，同时关燃气切断阀和点火燃气切断阀。

（5）手动烘烤控制

在着火状态下操作人员按燃气切断阀开按钮打开燃气切断阀，手动调节燃气调节阀开度，给出燃气流量，同时手动调节空气调节阀开度，给出适当的空气流量点燃主燃气。

（6）安全联锁报警系统

A. 燃气压力<3Kpa、声光报警并显示报警数值，同时关燃气切断阀和电火燃气电磁阀。

B. 烘烤中熄火，声光报警，同时关燃气切断阀和电火燃气电磁阀。

C. 排烟温度超限，则声光报警并显示报警数值。

D.空燃比严重失调则声光报警并显示报警数值，同时关燃气切断阀和电火燃气电磁阀。

对发生以上报警后，须人工按消音按钮确认并消除故障，重新开始手动或自动操作。

（7）保温控制

自动烘烤控制模式下烘烤温度到或时间到即进入保温燃烧控制。保温燃烧控制采用二位控制状态，即烘烤时间到输出低限燃气量、空气量流量，保温状态指示灯点亮。目标温度下降60℃后恢复原空/燃配比燃烧状态。

（8）烘烤结束控制

在自动模式下，按烘烤结束按钮，PLC停止运算复位，控制空气量为1000 m³/h，开氮气吹扫50秒。

（9）上位机监控系统

将现有的炉后8台烘烤器全部引入热修位值班室内，值班室内具备程序在线监视，程序在线更改，WINCC画面监控8台烘烤器烘烤状态，烘烤器温度，烘烤罐号，烘烤时间，显示现场煤气报警仪瞬时值，所有操作全部现场操作，画面具备监控功能。

（10）视频监控系统

    将现有8台烘烤器增加摄像头，及2台65寸显示器，并将视频信号引入热修位值班室内，监控烘烤器状态。

4.4燃控系统

蓄热式燃烧流量供给曲线自动烘包技术基础上结合蓄热式燃烧技术的特点发展出来的新技术，该技术首先选择串级并联调节系统，以温度为主调信号，温度PID调节器为主控制回路，以燃气、空气PID调节器与煤气的热值为副调回路进行温度控制。其次在流量曲线控制方式的基础上，对送燃气、空气PID调节器设定值按时段改变限幅。

该技术的具备如下特点：

(1) 燃气蓄热式燃烧必须在控制上相当严格，如果采用常规的控制方式，根据温度反馈来控制煤气的流量，必然引起燃气流量控制不稳，波动较大容易形成超调现象，由于燃气的波动和随之调节的空气量的波动必然造成不匹配，因此在设计的烘烤器项目中，大多采用了可变双限幅温度串级并联调节系统控制方式，避免了燃气的浪费。

(2) 采用该技术，可以准确控温。这是因为温度闭环控制，可以严格地按照工艺设定的升温曲线进行，基本上不受季节，燃气、空气流量波动的影响。采用该技术，减少超调，减少温度波动，提高控温精度，温度波动可控制在±60℃以内。实现节能减排，改善环境。

5、 上位机监控及控制系统

可以实时显示现场的烘烤信息（包括当前烘烤温度，开始烘烤时间，结束烘烤时间，烘烤类型等数据），使现场操作人员可以在操作室全程监视烘烤过程。

具备历史压力、温度、流量曲线的查询功能

具备报警信息记录、实时报警显示

具备远程曲线修改、流量及温度修改功能

具备监控PLC状态功能

具备现场煤气报警仪瞬时值显示等

6、 烘烤器安全设计

6.1符合国家安全生产行业标准AQ2001-2004《炼钢安全规程》中8.2条款要求及国家安监总局发布的《金属冶炼企业禁止使用的设备及工艺目录（第一批）》关于烘烤器升温曲线的规定；

6.2根据GB6222-2005《工业企业煤气安全规程》对燃气设备的规定，进行的设计

• 管道强度合格；
• 气密性合格；
• 燃气支管设置有止回阀和自动隔断阀，空气管路设置有泄爆膜；
• 检修部位均设置有隔断装置；

6.3烘烤装置点火、火检、吹扫等运行连锁设计

• 燃气和助燃空气管道均设置压力检测装置，低压报警，并停止系统烘烤，切断燃气阀门，防止燃气泄漏；
• 长明火有全程火焰检测装置，一旦火焰熄灭，失火报警，并停止系统烘烤，切断燃气阀门；
• 每次烘烤完毕，大火关闭后立即打开氮气吹扫装置，对主燃气管道的残留燃气进行吹扫50s至烧嘴燃烧完毕；
• 鼓风机未开，按烘烤开按钮无效；
• 燃气压力低，点火、烘烤均无效；
• 每套烘烤装置上设置CO检测装置，检测超限则立即停止烘烤，切断燃气阀，并声光报警。

6.4包盖升降卷扬机（电液推杆/电动缸）运行安全设计

• 升降设置上限位、上极限限位、下限位、下极限限位双重保护限位开关；
• 主控制回路设置电源接触器，紧急情况下切断电源接触器，同时电机设置马达保护器，检测运行电流，过流时切断主回路进行保护；
• 设置急停开关，用于紧急情况下紧急停止卷扬机运行。

7、 钢包烘烤器所有安全联锁报警、烘烤参数及监控视频等重要数据必须保存2个月以上可供查询。

        中威环保（郑州中威环保设备有限公司 ， 郑州德斯特自动化设备有限公司）承接大型钢企：烤包器（烘烤器）技改自动化控制系统工程，烤包器设备设计制作，废钢预热系统，大型煤气窑炉工程，脱硫脱硝设备及人工智能系统工程项目。