和利时DCS系统在褐煤提质上的应用

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【摘 要】本文介绍了和利时dcs系统在内蒙白音华褐煤提质上的应用，论述了白音华褐煤提质干燥的工艺特点，介绍了和利时FM硬件、MACSV软件DCS系统在褐煤提质上控制上的优点。

【关键词】DCS；热风炉；干燥器；风选

内蒙白音华褐煤提质项目建设规模为1×200 t/h煤干燥系统，煤干燥系统利用1X35MW热风炉产生的烟气作为加热介质，将输煤系统运送来的经过破碎的煤颗粒在干燥器内进行充分干燥，再经过风选系统去除煤矸石，经过筛选后的成品煤颗粒经过输煤系统送至成品仓。

1 主设备简介

DCS系统：硬件：和利时FM系列硬件；软件：MACSV系统

热风炉：清华大学设计，循环流化床燃烧，单炉膛，固态排渣，全钢构架。

干燥器和风选系统：唐山神州生产的200t/h振动混流干燥器和FX24A矸选装置。

辅助系统：电气系统、输煤系统、除尘系统、氮气消防系统、工业水系统、化水系统、采暖炉系统。

和利时在白音华褐煤提质采用的FM硬件、MACSV软件DCS系统系统主要特点：HOLLiAS-MACS是HOLLiAS系列产品中的现场控制层。

该系统广泛的应用于工业企业的流程控制中，它采用了先进的现场总线技术和国际标准协议，可以方便的与各个厂家的总线仪表或模块通讯。实时高效的RASC冗余先进控制器，以毫秒级的运算速度处理上百个控制回路；基于以太网的上层监控系统，提供动态丰富、操作简洁方便、易于掌握学习的人机交互界面。

2 MACS系统

MACS系统的操作层采用Client/Server结构。双冗余的系统服务器将用来存储系统所有的实时数据、历史数据、操作记录、事件记录、日志记录等。

3 现场总线

现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络，它的关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通讯。随着计算机技术、通信技术、集成电路技术、智能传感技术的发展，在工业控制领域产生现场总线技术是一场革命，代表了一种具有突破意义的控制思想，改变传统DCS结构FCS结构，真正做到“危险分散，控制分散，集中监控”。和利公司完全自主知识产权的Profibus-DP技术，主站和从站物理层、链路层完全自主开发，为国内第一家，其优点是：

可以直接连接其它各大厂商的PLC，如Siemens， AB、GE等，例如白音华褐煤提质项目一体化水处理用的是S7-200的PLC，通过DP通讯的方式接入和利时DCS，采暖锅炉房用的是S7-300的PLC，采用的485串口、MOBBUS通讯协议和DCS实现通讯的

可以通过耦合器或连接器方便接入Profibus-PA智能变送器或执行器。

集中安装或分布安装，仍由用户选择，节省电缆。

MACS软件成功与I/O设备独立，添加硬件设备极为方便。

I/O设备变成了标准的可以集成的DCS部件。

4 主要设备工艺系统介绍

4.1 热风炉系统

热风炉采用循环流化床燃烧方式，平衡通风，炉膛的压力零点设置在炉膛出口处。循环流化床内物料的循环是由送风机（包括一、二次风机）、流化风机和引风机来维持的。热烟气发生炉采用循环流化床燃烧技术，循环物料的分离采用高温绝热旋风分离器。热烟气炉采用平衡通风。

本炉主要由绝热炉膛、绝热式旋风分离器、返料回路以及水平出口烟道组成。

炉膛下部布置有流化床燃烧室，燃烧室内布置有三个给煤口，三个排渣口，两个循环物料进口，石灰石通过给煤机上的接口进入炉膛，在燃烧室以上分别布置有二次、三次风及一次再循环烟气入口。

炉膛出口布置两台高温绝热旋风分离器及回料装置。

分离器出口水平烟道内留有二次再循环烟气混合进口，以便将烟气混合后温度控制在510℃左右，送至干燥系统。

在热风炉控制系统中，DCS系统实现了：程控点火，一、二次风机、引风机、再循环风机的启停联锁、动作首出记忆，烟气温度的自动调整，MFT、OFT逻辑等重要的监控功能。

4.2 干燥器系统

原煤从干燥器顶部通过两台刮板给煤机均匀给进干燥器预热段，然后下落到振动床上与烟气进行充分的顺流换热。其原理为：湿煤从顶部进入振动混流干燥器后在多层干燥床作用下分散形成煤颗粒长龙，一部分粒度小于床孔的细煤颗粒穿过床孔垂直下落，大部分粗煤颗粒在震动状态下形成震动疏松料层沿床面水平移动，移至端部洒落到下一层干燥床上。低温大风量热气流分为垂直气流和水平气流，垂直气流在穿越物料的过程中与物料充分的、高强度的接触，将物料干燥。水平气流在水平方向之间变速流动并与洒落物料充分的、高强度的接触物料干燥。在干燥器内既有煤颗粒的垂直流动，又有煤颗粒的水平流动；热风与煤粒之间既有垂直方向的逆流，又有水平方向的逆流，形成特有的混流干燥作用。粗细物料与热风在混流过程中经多次混合—分离—再混合—再分离的过程被均匀干燥，大部分物料从干燥器的底部输出，极小部分细物料随气流进入除尘器，除尘器分离出的物料作为产品回收。

在干燥系统中，DCS系统实现了：干燥给煤系统设备的启停联锁、首出记忆功能，干燥器的程控吹扫，振动床电机的启停联锁、程控启动，振动频率的人工干预调节，超温后自动喷淋等重要监控功能。

4.3 风选系统

干燥后的煤经过干燥器的料斗收集下来后通过锁气给料阀进入成煤皮带，和布袋除尘器收集的煤粉一起输送至风选设备进行除矸、冷却。其分选过程如下：复合式矸选机集多种分选原理为一体，主要有物料在床面作翻转剥离表层进行分选，利用原煤中所含细粒煤（自升介质）与上升气流形成悬浮层分选，利用振动产生的离析作用与风力作用的综合作用分选，利用高密度（矸石）颗粒相互作用而产生的浮力效应进行分选。入选原煤由给料机送到矸选机入料口，进入具有一定纵向和横向坡度的分选床，在床面上形成一定厚度的物料床层。底层物料与床面接触，受振动惯性力的作用向背板运动，由背板引导向上翻动，表层轻物料在重力作用下沿床层表面下滑，通过排料挡板，剥离出来成为精煤产品。由于振动力和物料的压力，使不断翻转的物料形成近似螺旋运动，并向矸石端移动。因床面宽度逐渐减缩，密度小的煤不断从物料层表面剥离，形成灰分由低到高的多种产品，最后剩下矸石和硫铁矿等密度大的杂质从矸石端排出。风力的作用，一方面使物料层松散，以利于物料按密度分层，另一方面上升气流与物料中所含细粒煤形成气固两相悬浮介质层，提高分选精度，能有效地将煤和矸石分离。

4.4 辅助系统

此项目中全厂生产设备均纳入DCS系统进行监控，包括电气系统、输煤系统、除尘系统、氮气消防系统、工业水系统，化水系统、采暖炉系统采用PLC控制，与DCS系统之间通过通讯实现监控。

5 结语

近年来，由于能源紧张，煤炭价格大幅上涨，价格相对低廉的褐煤开发利用开始被重视起来。但由于褐煤不易储存和运输的特点，必须对其进行提质加工，以适应环保运输要求，利于大规模利用。通过褐煤提质干燥，能产生了很大的经济效益。

作者简介：

周墨涛（1982—），男，湖北人，大学本科，助理工程师，研究方向：电厂、化工厂DCS自动化控制。

苏莉（1984—），女，山西人，大学本科，研究方向：电厂DCS自动化控制。