山东信发中兴碳素罐式炉燃控系统技术协议.doc

1、 山东中兴碳素有限责任公司罐式煅烧炉配套自动化调温系统项目技术协议甲方：山东中兴碳素有限责任公司乙方：北 京 华 宇 天 控 科 技 有 限 公 司技术协议目录1.项目需求概述 .- 4 -1.1 项目概况 .- 4 -1.2 自然条件与公用系统技术条件 .- 4 -1.2.1 环境及现场条件 .- 4 -1.2.2 公用设施 .- 4 -1.3 罐式炉技术参数 .- 4 -1.4 设备用途简述 .- 5 -2. 24 罐煅烧炉配套自动化调温系统 SA-VSF 接口参数 .- 6 -2.1 供电 .- 6 -2.2 关于数据网络 .- 6 -2.3 主控室 .- 6 -2.4 关于烟道总负压

2、.- 6 -3. 技术方案 .- 7 -3.1 工作原理 .- 8 -3.2 系统功能 .- 9 -3.2.1 基本控制 .- 9 -3.2.2 特殊控制 .- 9 -3.2.3 优化控制 .- 9 -3.3 功能配置 .- 10 -3.4 SA-VSF 系统关键控制测量部件 .- 10 -3.4.1 调节阀及执行机构 .- 10 -3.4.2 光电热电偶 .- 10 -3.4.3 N 型热电偶 .- 11 -3.4.4 负压变送器 .- 11 -3.4.5 控制柜 .- 11 -3.4.6 炉体热平衡测试分析关键设备 .- 11 -3.5 系统的先进性 .- 11 -3.5.1 专业优化软件

3、 .- 11 -3.5.2 开放性 .- 11 -3.5.3 高可靠性 .- 11 -3.5.4 系统成套性 .- 12 -3.6 SA-VFS 自动化调温系统技术规格 .- 12 -3.6.1 测量控制参数 .- 12 -3.6.7 控制性能指标 .- 12 -4.系统部件配置和供货范围 .- 12 -4.1 设备总体配置概述 .- 12 -4.2 设备配置和供货说明 （单体） .- 13 -4.2.1 助燃风单元（单组） .- 13 -4.2.2 测温单元（光电热电偶-单组） .- 13 -4.2.3 测温单元（N 型热电偶-单组） .- 14 -4.2.4 测压单元（单组） .- 14

4、-4.2.5 就地控制单元 (单体) .- 14 -4.2.6 就地 I/O 单元（前墙、单体) .- 14 -4.2.7 就地 I/O 单元（后墙、单体) .- 14 -4.2.8 集中监控系统配置和说明（单体） .- 15 -4.2.9 数据总线配置和说明（单体） .- 15 -4.2.10 专业测试服务（单体） .- 15 -5. 资料及备品备件 .- 15 -6. 执行标准或规范 .- 16 -7. 技术培训 .- 16 -7.1 现场操作培训 .- 16 -附表：培训计划 .- 17 -8.工程服务 .- 17 -8.1 项目管理 .- 17 -8.2 现场服务 .- 17 -9 售

5、后服务承诺 .- 18 -9.1 售后服务承诺 .- 18 -9.2 售后服务体系说明 .- 18 -1.项目需求概述1.1 项目概况信发集团下属山东中兴碳素有限责任公司，共有 15 台罐式煅烧炉，随着罐式炉大修改造和煅烧技术进步，其中 6 台罐式炉具备实施自动化调温可行性，分布在 3 个车间，现拟对 4 车间 1 台 24 罐煅烧炉实施自动化调温项目。自动化调温系统 1 套，用于实现罐式煅烧炉调温工作的自动化，系统包括助燃风单元、测温单元、测压单元、就地 I/O 控制柜、就地控制单元、集中监控系统及专业服务等内容。安装地点：山东中兴碳素有限公司煅烧 4 车间现场罐式炉数量：中兴碳素： 4 车

6、间 1 台 24 罐； 设备运转制度：长期1.2 自然条件与公用系统技术条件1.2.1 环境及现场条件 工作环境：设备置于室内，调温系统所处工作环境中含有炭素粉尘、沥青烟、二氧化碳、碳氢化合物和二氧化硫。车间内环境最高温度为55。 安装环境：设备置于室内1.2.2 公用设施供电电源： AC,380V/220V10%，50Hz5%，三相四线制 31.3 罐式炉技术参数序 号 项 目 名 称 指 标1 炉子数量 12 每台炉料罐组数 62 每台炉料罐总数 243 每台炉烟道出口个数4 单个料罐长度 1660mm5 单个料罐宽度 360mm6 单个料罐高度7 单个料罐产能 90Kg/h8 单台炉产能

7、 ton/a9 物料在料罐停留时间10 火道层数 811 单层火道高度1.4 设备用途简述SA-VFS 罐式炉自动化调温系统的主要用途是替代传统罐式炉人工调温方式，实现对挥发份在罐式炉火道内的燃烧的自动控制从而按照工艺需要控制罐式炉火道内温度，进而控制产品质量和延长炉体寿命，通过自动化系统的运行，满足生产优质预焙阳极原料的要求，满足碳素生产的需要，提高劳动生产率和产品质量，减少污染，保护环境。1.5 罐式炉自动控温技术改造目标：1、煅烧炉系统正常运行期间，炉温调整实现现场无人操作；2、真比重 2.062.10g/cm3 范围内，月累计达标率不低于同期手动控温炉；粉末比电阻月均值50m 范围内，

8、达标率不低于同期手动控温炉。3、三层、六层温度自动控温温度均匀性优于同期手动控温炉（以月升温曲线为主要依据） 。2. 24 罐煅烧炉配套自动化调温系统 SA-VSF 接口参数2.1 供电1. 单台 24 罐煅烧炉周边放置 2 个 I/O 控制柜和一个就地控制单元柜。2. 单台 24 罐煅烧炉调温系统 SA-VSF 额定耗电功率为 8kW。每套系统包括就地控制单元 1 台，就地 I/O 控制柜 2 台，其中：就地控制单元： 3kW就地 I/O 控制柜： 2.5kW3. 每个主控室设备需独立单路电源，规格：220V， 50Hz，单相，功率 3kW。说明: 本供电接口由业主提供至主控室及车间的各控制

9、柜内，控制柜由乙方提供。2.2 关于数据网络乙方方负责在罐式炉四周和主控室之间铺设专用数据传输管路并提供相应桥架、管材、穿线盒,详见设计图纸；乙方负责提供控制和信号电缆并负责穿线和接线工作。2.4 关于烟道总负压罐式炉排烟总管处动态负压要求： -250Pa负压稳定度要求： 20Pa3. 技术方案长 期 以 来 我 国 对 罐 式 煅 烧 炉 的 研 究 大 多 停 留 在 对 产 能 和 自 动 控 制 方 面 ， 但 效 果 并不 明 显 ， 特 别 是 自 动 控 制 方 面 ， 既 没 有 对 其 进 行 理 论 方 面 的 深 入 探 讨 ， 也 没 有 工 程 实践 经 验 ， 处

10、于 空 白 状 态 。 沈 阳 铝 镁 设 计 院 和 北 京 华 宇 天 控 科 技 有 限 公 司 联 合 研 制 出罐 式 炉 配 套 自 动 调 温 系 统 SA-VSF， 既 能 大 大 提 高 罐 式 炉 寿 命 以 及 煅 烧 焦 质 量 均 一 性 ，也 能 提 高 劳 动 效 率 ， 降 低 劳 动 强 度 ， 改 善 操 作 环 境 ， 彻 底 摆 脱 “人 工 看 火 ”或 者“只 监 不 控 ”的 局 面 。SA-VSF（SAMI & Autosky Vertical Shaft Furnace ）自动化调温系统是沈阳铝镁设计院有限公司及其旗下北京华宇天控科技有限公司联

11、合推出的罐式炉煅烧控制系统，汇集 SAMI、Autosky 技术及经验设计，具有国际领先水平，其功能是对罐式炉火道的温度和火道的负压进行有效的控制，使其在工艺要求的升温曲线和负压范围内煅烧；并对煅烧过程进行记录、存储、管理、优化控制。SA-VSF 煅烧控制系统，具有以下特色： 采用自顶向下的设计方式，来源于工艺，服务质量 设计之初即考虑煅烧控制系统与罐式炉紧密结合，实现罐式炉炉和燃烧控制系统的无缝结合，从根本上避免燃控系统需求和罐式炉设计脱节现象的出现。充分融合： SAMI 对罐式炉设计及操作工艺的经验、研究成果 Autosky 对燃控系统的经验、研究成果 以工艺为设计出发点，以罐式炉寿命和煅

12、后焦品质为设计先决条件，不仅提高自动化水平，更重要的是关心煅后焦品质； 炉子和燃控系统设计充分考虑以下因素进行优化 概念设计和耐火材料设计 温度场分布 原料热处理 最大生产率 原料特性 阳极生产参数 设备和炉子维护 烟气处理 污染物水平 采用先进的设计手段，CAD、CFD 等科学手段的大量采用；有效的验证了设计成果，确保设计的高度先进性和可靠性；炉子和燃控系统设计利用先进的设计技术： CAD Computer Aided Design 计算机辅助设计技术 CFD Computational Fluid Dynamics 计算流体动力学技术 全自动化设计和设备选型，使系统具有高度的可靠性和高度自

13、动化特性，不仅满足工艺生产需求，而且自动化程度高、故障率极低、设备轻巧方便、易于操作维护并将人员操作差异降至最低水平服务于产品的设计思路，利用功能丰富的全新 SA-VSF 软件控制平台，不仅实现对本车间的火焰系统控制，还可与 MES、ERP 系统无缝结合，实现煅后焦在阳极品质、焙烧、生阳极生产、原材料、污染物排放等方面信息交换，当某方面当发生任何变化时，及早调整以适应改变3.1 工作原理罐式炉一般由多组料罐、每组 4 个料罐组成，对每组料罐来讲，预先混配的生焦经自动下料机控制，进入各罐式炉料罐内。随着凸轮排料机周期性排料或者连续排料机连续排料，生焦在罐式炉内随时间逐渐下移，温度升高，挥发份溢出

14、，经料罐上部挥发份收集道进入罐式炉顶部汇聚烟道，系统在罐式炉首层火道设置有挥发份拉板和助燃风量调节机构，在底部火道负压拉板调节下，汇聚烟道内挥发份受火道内负压影响，混合助燃空气，分别进入各首层火道，随着温度升高，挥发份逐渐燃烧，燃烧产生的烟气加热火道耐材，从而间接加热料罐内生焦，使料罐内形成工艺期望的煅烧带，形成稳定的无燃料煅烧循环。燃烧产生的高温烟气，经余热利用和净化设备处理后，高空排放。针对罐式炉特点，针对各工艺点进行压力、助燃风量、温度控制，使整个罐式炉有序、高效平稳运行，形成完整的罐式炉燃烧控制系统；根据原料特性、炉体热平衡特性，实现按品质要求的煅烧温度曲线设定。3.2 系统功能SA-

15、VSF 自动调温系统具有下列功能：控制系统采用集中监控管理、分布实时控制的两级分布式实时控制系统，提高系统的可靠性和操作、维护的简便性。系统运行状态显示、报警、各控制子系统的参数设定和手动、远程控制均可在控制中心集中进行。同时，各控制子系统的实时控制可在现场独立完成，并可在现场进行各控制子系统的手动和自动控制操作；炉面现场控制系统可脱离中心系统独立运行,并可在现场各控制子站上进行系统参数和控制参数的设定与修改，配备声光报警装置。集中监控系统实现了工艺过程控制数据的实时采集、存储管理、统计、报警、报表记录的生成和打印、以 EXCEL 表格形式输出数据等。3.2.1 基本控制煅烧炉燃烧控制系统的基

16、本控制包括以下方面 助燃风量控制 煅烧温度控制3.2.2 特殊控制煅烧炉燃烧控制系统特殊控制包括以下方面 故障状态控制具有安全联锁功能： 系统具有相当的故障诊断和定位功能 系统各控制、测量、执行部件的接口设计更换方便，以便在部件发生故障时及时更换部件模块，保证生产过程不被中断。 特殊状态控制 挥发份综合分配控制 边罐边火道控制3.2.3 优化控制除基本控制和特殊控制外，煅烧炉燃烧控制系统还提供先进的优化控制手段，主要包括： 煅烧炉数学模型 炉体热平衡测试 制品均质性控制 挥发份优化燃烧控制 炉体检测控制保温技术 破损炉况下的最优控制3.3 功能配置控制系统采用工业以太网进行通讯，实现现场控制柜

17、和它们与中心控制系统之间的通讯连接。采用 AB 公司的 CompactLogix 系列的可编程控制器（ PLC）作为现场核心控制部件，以适应现场高温、高粉尘和剧烈震动的运行环境，保证现场实时控制子系统的可靠性。采用工业控制 PC 机（IPC ）作为控制中心集中监控计算机，利用 PC机丰富、灵活的软件开发资源，设计界面直观、操作简便的高性能集中监控管理软件，同时也便于系统控制运行数据在厂级局域网上发布。在罐式炉附近设置就地 I/O 测量控制柜。所有测量信号和数据通过控制柜的工业以太网网络接口传送到控制中心，所有控制信号可在现场或主控室进行闭环控制计算，输出。集中监控系统安装在主控室内，由工控机、

18、以太网卡组成，其中工控机采用高可靠性品牌产品，完成罐式炉控制系统的集中监控（包括系统运行状态显示、报警、各子系统参数设置、远程手动操作等） 、工艺控制过程数据采集管理（包括数据采集、建立运行过程数据库、数据统计、历史数据查询、报表生成及打印等） 、故障诊断及定位（实时分析系统运行数据，对系统故障进行报警或预报警，并指示故障设备或部件的位置） 。系统建立的运行过程数据可以在厂级局域网上开放，为生产管理决策提供原始数据。3.4 SA-VSF 系统关键控制测量部件3.4.1 调节阀及执行机构调节阀板为复合不锈钢材料，耐氧化，使用方便灵活，使用寿命长， 执行机构选用角行程电动执行机构，具有高度的设备可

19、靠性和安全性，采用隔热连接机构，降低热传导，大大提高了产品的可靠性和使用寿命。新的执行机构选择和电气设计，有更好的控制精度和更高的可靠性3.4.2 光电热电偶适合罐式炉长期使用，无需校正光斑，无轮询扫描延迟，性能好，精度高3.4.3 N 型热电偶3.4.4 负压变送器 选用高性能差压变送器 优化的连接设计，减少漏风量3.4.5 控制柜核心控制部件选用 AB CompactLogix 系列 PLC, 控制柜选用品牌产品，按 IP54 标准设计,以适应粉尘大、温度较高的炉面环境,保证系统可靠性和稳定性,延长使用寿命。3.4.6 炉体热平衡测试分析关键设备借助于先进的仪器设备和 CFD 手段，SA-VSF 开创性的将热平衡测试与分析引入控制系统，通过详尽的热平衡测试和分析，确定罐式炉的固有特性，确定系统重要参数边界值，以便实现系统的优化控制（提供测试分析报告及决策建议，测试设备不包含在系统内）