本發(fā)明涉及鋼鐵冶金流程中能量回收利用設(shè)備，具體涉及一種燒結(jié)余熱回收與燒結(jié)風(fēng)機(jī)聯(lián)合機(jī)組全自動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在煉鐵流程中，燒結(jié)工序能耗約占噸鋼能耗的10％以上，冷卻機(jī)排出的廢氣帶走的熱量，其熱能大約為燒結(jié)礦燒成系統(tǒng)熱耗量的35％，充分利用這部分熱量可顯著降低燒結(jié)工序能耗約占冶金總能耗的12％，是僅次于煉鐵的第二大耗能工序。一般燒結(jié)廠燒結(jié)煙氣平均溫度≤150℃，機(jī)尾煙氣溫度達(dá)300℃～400℃。目前的燒結(jié)冷卻機(jī)余熱回收，是通過回收燒結(jié)機(jī)尾落礦風(fēng)箱及燒結(jié)冷卻機(jī)密閉段的煙氣經(jīng)除塵器后加熱余熱鍋爐來回收低品位余熱能源，結(jié)合低溫余熱發(fā)電技術(shù)，用余熱鍋爐的過熱蒸汽來推動(dòng)低參數(shù)的汽輪發(fā)電機(jī)組做功發(fā)電的成套技術(shù)。該技術(shù)是將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，然后二次轉(zhuǎn)換為電能的能量回收技術(shù)。需要單獨(dú)投資廠房、發(fā)電設(shè)備、單獨(dú)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，并且配備一套高壓并網(wǎng)及上網(wǎng)設(shè)備，投資成本較大。

燒結(jié)風(fēng)機(jī)是鐵礦石原料燒結(jié)的關(guān)鍵設(shè)備，與相應(yīng)規(guī)格的燒結(jié)機(jī)配套使用，輸送的介質(zhì)為燒結(jié)煙氣。燒結(jié)煙氣在進(jìn)入燒結(jié)風(fēng)機(jī)之前，必須經(jīng)過除塵，使灰?；蚱渌s物除盡。在鋼鐵企業(yè)燒結(jié)流程中，燒結(jié)風(fēng)機(jī)容量占到總裝機(jī)容量的30％～50％。由于燒結(jié)生產(chǎn)中部分附屬設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率低，且選擇的電機(jī)容量偏大，風(fēng)機(jī)耗電量占到50％～70％。因此，燒結(jié)風(fēng)機(jī)是燒結(jié)系統(tǒng)的耗電大戶?，F(xiàn)有的燒結(jié)風(fēng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，該技術(shù)是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，通過電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)燒結(jié)風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的機(jī)組。需要單獨(dú)投資廠房、單獨(dú)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，投資成本較大。

燒結(jié)余熱回收與燒結(jié)風(fēng)機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)機(jī)組是將原有的燒結(jié)余熱發(fā)電機(jī)組和電驅(qū)燒結(jié)風(fēng)機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新性聯(lián)合，此聯(lián)合驅(qū)動(dòng)機(jī)組可減少設(shè)備、廠房等物資投入的同時(shí)，進(jìn)一步提高煉鐵工藝中的能量回收率。對(duì)于此種國(guó)際首創(chuàng)的聯(lián)合驅(qū)動(dòng)機(jī)組，如何實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)啟動(dòng)控制是亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于，提供一種燒結(jié)余熱回收與燒結(jié)風(fēng)機(jī)聯(lián)合機(jī)組全自動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，包括雙輸出軸的燒結(jié)風(fēng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變速離合器和汽輪機(jī)，所述燒結(jié)風(fēng)機(jī)的一輸出軸端與電動(dòng)機(jī)同軸連接，燒結(jié)風(fēng)機(jī)的另一輸出軸端通過變速離合器與汽輪機(jī)同軸連接；在汽輪機(jī)的入口依次設(shè)置有入口壓力變送器、速關(guān)閥和主汽門；

其中，入口壓力變送器的輸出用于作為入口壓力PID控制器的測(cè)量值；速關(guān)閥用于作為汽輪機(jī)的安全閥；主汽門執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速PID控制器和入口壓力PID控制器，主汽門執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)主汽門的開度，從而控制汽輪機(jī)升轉(zhuǎn)速控制和汽輪機(jī)入口壓力；

汽輪機(jī)設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器，用于檢測(cè)汽輪機(jī)的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，作為轉(zhuǎn)速PID控制器的測(cè)量值；

變速離合器的低速端設(shè)置嚙合脫開裝置，嚙合脫開裝置安裝有嚙合脫開行程開關(guān)，嚙合脫開行程開關(guān)指示變速離合器的運(yùn)行狀態(tài)；

燒結(jié)風(fēng)機(jī)的入口設(shè)置有入口調(diào)節(jié)閥，入口調(diào)節(jié)閥用于控制燒結(jié)風(fēng)機(jī)的排氣流量和壓力。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于，提供一種燒結(jié)余熱回收與燒結(jié)風(fēng)機(jī)聯(lián)合機(jī)組全自動(dòng)啟動(dòng)的方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

(1)啟動(dòng)燒結(jié)風(fēng)機(jī)，啟動(dòng)聯(lián)鎖條件包括：變速離合器脫開、燒結(jié)風(fēng)機(jī)停機(jī)信號(hào)復(fù)位、潤(rùn)滑油壓力≥120KPa(G)、潤(rùn)滑油溫度≥35℃、入口調(diào)節(jié)閥開度V<10％、燒結(jié)風(fēng)機(jī)盤車啟動(dòng)、高壓電氣系統(tǒng)無故障，上述啟動(dòng)聯(lián)鎖條件全部進(jìn)入到與門運(yùn)算，當(dāng)啟動(dòng)聯(lián)鎖條件同時(shí)滿足時(shí)，按下允許啟動(dòng)按鈕，由PLC系統(tǒng)發(fā)出允許電氣啟動(dòng)信號(hào)去高壓電控系統(tǒng)，高壓電控系統(tǒng)控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)升速，然后實(shí)時(shí)檢測(cè)當(dāng)電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，將入口調(diào)節(jié)閥打開，當(dāng)燒結(jié)風(fēng)機(jī)的排氣壓力達(dá)到設(shè)計(jì)額定值時(shí)，燒結(jié)風(fēng)機(jī)加載控制結(jié)束，燒結(jié)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)結(jié)束；

(2)當(dāng)燒結(jié)風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行后，燒結(jié)煙氣通過管道送至工廠的鍋爐系統(tǒng)燃燒，鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽通過蒸汽管道送至汽輪機(jī)，實(shí)時(shí)檢測(cè)汽輪機(jī)入口蒸汽的壓力；

(3)啟動(dòng)汽輪機(jī)，啟動(dòng)聯(lián)鎖條件包括：燒結(jié)風(fēng)機(jī)投入運(yùn)行、速關(guān)閥關(guān)閉、汽輪機(jī)停機(jī)信號(hào)復(fù)位、潤(rùn)滑油壓力正常、調(diào)節(jié)油壓力正常、潤(rùn)滑油溫度正常、汽輪機(jī)盤車停止，上述條件同時(shí)滿足時(shí)，按下允許啟動(dòng)按鈕，汽輪機(jī)閉鎖解除指令，速關(guān)閥全開，汽輪機(jī)閉鎖解除指令與速關(guān)閥全開這兩個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，PLC系統(tǒng)發(fā)出主汽門開度控制信號(hào)到汽輪機(jī)主汽門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制主汽門的開度，直至汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速上升達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，由汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速PID控制器控制機(jī)組轉(zhuǎn)速；當(dāng)變速離合器的嚙合行程開關(guān)嚙合后，PLC系統(tǒng)入口壓力PID控制器發(fā)出主汽門開度控制信號(hào)到汽輪機(jī)主汽門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制主汽門的開度，直至汽輪機(jī)入口蒸汽壓力測(cè)量值與入口壓力設(shè)定值的差不大于3Pa為止；

至此，燒結(jié)余熱回收與燒結(jié)風(fēng)機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)機(jī)組全自動(dòng)啟動(dòng)結(jié)束。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中，所述潤(rùn)滑油壓力正常是指潤(rùn)滑油壓力≥120KPa。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中，所述潤(rùn)滑油溫度正常是指潤(rùn)滑油溫度≥35℃。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中，所述入口調(diào)節(jié)閥開度正常時(shí)指V<10％。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中，所述燒結(jié)風(fēng)機(jī)盤車啟動(dòng)是指轉(zhuǎn)速升到額定值15r/min。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中，所述高壓電控系統(tǒng)控制電動(dòng)機(jī)4啟動(dòng)升速，具體是指控制轉(zhuǎn)速?gòu)?5r/min開始逐步上升，升速時(shí)間為兩分鐘。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中，所述汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速上升達(dá)到額定轉(zhuǎn)速為1500r/min。

進(jìn)一步的，所述步驟(3)中，所述調(diào)節(jié)油壓力正常是指調(diào)節(jié)油壓力≥800KPa(G)。

進(jìn)一步的，所述步驟(3)中，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速PID控制器控制機(jī)組轉(zhuǎn)速為1485r/min～1510r/min。

本發(fā)明的燒結(jié)余熱與燒結(jié)風(fēng)機(jī)能量回收機(jī)組全自動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)和方法，實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合機(jī)組啟動(dòng)時(shí)各部分的啟動(dòng)以及部分之間配合啟動(dòng)，先啟動(dòng)燒結(jié)風(fēng)機(jī)，燒結(jié)風(fēng)機(jī)加載完成，同時(shí)，汽輪機(jī)入口蒸汽壓力穩(wěn)定后，再啟動(dòng)汽輪機(jī)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后變速離合器嚙合，汽輪機(jī)加載并投入入口壓力調(diào)節(jié)控制。為了保證整個(gè)機(jī)組能夠全自動(dòng)順利啟動(dòng)，綜合考慮了整體的影響因素，使用PLC系統(tǒng)對(duì)各影響因素進(jìn)行控制，大大提高了機(jī)組的自動(dòng)化控制水平以及先進(jìn)性和安全性，解決了該新型能量回收機(jī)組全自動(dòng)啟動(dòng)的難題，減少了現(xiàn)場(chǎng)操作人員的工作量和誤操作發(fā)生率。目前根據(jù)所投運(yùn)的現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，該全自動(dòng)啟動(dòng)控制方法效果顯著。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的工作流程中燒結(jié)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的分流程圖。

圖3為本發(fā)明的工作流程中汽輪機(jī)啟動(dòng)的分流程圖。

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋說明。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明首先通過對(duì)燒結(jié)余熱回收與燒結(jié)風(fēng)機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)機(jī)組工藝系統(tǒng)的研究，以及鍋爐系統(tǒng)蒸汽特點(diǎn)的研究，分析機(jī)組全自動(dòng)啟動(dòng)控制面臨的無可借鑒工程經(jīng)驗(yàn)以及具體實(shí)施方法等困難，提出燒結(jié)余熱回收與燒結(jié)風(fēng)機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)機(jī)組全自動(dòng)啟動(dòng)控制的方法。

以下根據(jù)附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

參照?qǐng)D1，本發(fā)明的燒結(jié)余熱回收與燒結(jié)風(fēng)機(jī)聯(lián)合機(jī)組全自動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)，包括雙輸出軸的燒結(jié)風(fēng)機(jī)3、電動(dòng)機(jī)4、變速離合器2和汽輪機(jī)1，所述燒結(jié)風(fēng)機(jī)3的一輸出軸端與電動(dòng)機(jī)4同軸連接，燒結(jié)風(fēng)機(jī)3的另一輸出軸端通過變速離合器2與汽輪機(jī)1同軸連接；在汽輪機(jī)1的入口依次設(shè)置有入口壓力變送器11、速關(guān)閥7和主汽門8；

其中，入口壓力變送器11的輸出用于作為入口壓力PID控制器(PIC)12的測(cè)量值；速關(guān)閥7作為速關(guān)閥的控制機(jī)構(gòu)，速關(guān)閥的快速關(guān)閉控制依靠速關(guān)閥7實(shí)現(xiàn)；主汽門8的執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接汽輪機(jī)1的轉(zhuǎn)速PID控制器(SIC)9和入口壓力PID控制器(PIC)12；主汽門執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)主汽門8的開度，從而控制汽輪機(jī)升轉(zhuǎn)速控制和汽輪機(jī)入口壓力；

汽輪機(jī)1設(shè)有轉(zhuǎn)速傳感器(SE)10，其作用是檢測(cè)汽輪機(jī)1的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，其作為轉(zhuǎn)速PID控制器(SIC)9的測(cè)量值；

變速離合器2的低速端設(shè)置嚙合脫開裝置，嚙合脫開裝置安裝有嚙合脫開行程開關(guān)5，嚙合脫開行程開關(guān)5指示變速離合器2的運(yùn)行狀態(tài)；

燒結(jié)風(fēng)機(jī)3的入口設(shè)置有入口調(diào)節(jié)閥6，入口調(diào)節(jié)閥6的作用是控制燒結(jié)風(fēng)機(jī)3的排氣流量和壓力。

參見圖2，本發(fā)明的燒結(jié)余熱回收與燒結(jié)風(fēng)機(jī)聯(lián)合機(jī)組全自動(dòng)啟動(dòng)方法，其主要思路是先啟動(dòng)燒結(jié)風(fēng)機(jī)3，燒結(jié)風(fēng)機(jī)3加載完成，同時(shí)，汽輪機(jī)1入口蒸汽壓力11穩(wěn)定后，再啟動(dòng)汽輪機(jī)1，汽輪機(jī)1轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后變速離合器2嚙合，汽輪機(jī)1加載并投入入口壓力調(diào)節(jié)控制。具體包括如下步驟：

(1)啟動(dòng)燒結(jié)風(fēng)機(jī)3，參見圖2，啟動(dòng)聯(lián)鎖條件包括：變速離合器2脫開、燒結(jié)風(fēng)機(jī)3停機(jī)信號(hào)復(fù)位、潤(rùn)滑油壓力≥120KPa(G)、潤(rùn)滑油溫度≥35℃、入口調(diào)節(jié)閥開度V<10％、燒結(jié)風(fēng)機(jī)3盤車啟動(dòng)(轉(zhuǎn)速升到額定值15r/min)、高壓電氣系統(tǒng)無故障，上述啟動(dòng)聯(lián)鎖條件全部進(jìn)入到“AND”(與門)301運(yùn)算，當(dāng)啟動(dòng)聯(lián)鎖條件同時(shí)滿足時(shí)，按下允許啟動(dòng)按鈕，由PLC系統(tǒng)發(fā)出“允許電氣啟動(dòng)”信號(hào)去高壓電控系統(tǒng)，高壓電控系統(tǒng)控制電動(dòng)機(jī)4啟動(dòng)升速，具體是控制轉(zhuǎn)速?gòu)?5r/min開始逐步上升，經(jīng)過兩分鐘升速；然后實(shí)時(shí)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)4達(dá)到額定轉(zhuǎn)速1500r/min(額定轉(zhuǎn)速的不同是由所選電動(dòng)機(jī)規(guī)格決定)時(shí)，燒結(jié)風(fēng)機(jī)3轉(zhuǎn)入加負(fù)荷控制，即將入口調(diào)節(jié)閥6打開，當(dāng)燒結(jié)風(fēng)機(jī)3的排氣壓力達(dá)到設(shè)計(jì)額定值0.5～1.2KPa(G)時(shí)(根據(jù)風(fēng)機(jī)的規(guī)格型號(hào)，額定排氣壓力不同)，燒結(jié)風(fēng)機(jī)3加載控制結(jié)束，燒結(jié)風(fēng)機(jī)3啟動(dòng)結(jié)束；

(2)當(dāng)燒結(jié)風(fēng)機(jī)3正常運(yùn)行后，燒結(jié)煙氣通過管道送至工廠的鍋爐系統(tǒng)燃燒，鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓蒸汽通過蒸汽管道送至汽輪機(jī)1，實(shí)時(shí)檢測(cè)汽輪機(jī)1入口蒸汽的壓力；

(3)啟動(dòng)汽輪機(jī)1，參見圖3，啟動(dòng)聯(lián)鎖條件包括：燒結(jié)風(fēng)機(jī)3投入運(yùn)行(即排氣壓力達(dá)到額定值0.5～1.2KPa(G))、速關(guān)閥3關(guān)閉、汽輪機(jī)1停機(jī)信號(hào)復(fù)位、潤(rùn)滑油壓力≥120KPa(G)、調(diào)節(jié)油壓力≥800KPa(G)、潤(rùn)滑油溫度≥35℃、汽輪機(jī)1盤車停止，上述啟動(dòng)條件全部進(jìn)入到“AND”(與門)201運(yùn)算，當(dāng)啟動(dòng)聯(lián)鎖條件同時(shí)滿足時(shí)，按下允許啟動(dòng)按鈕202，汽輪機(jī)1閉鎖解除指令204，速關(guān)閥7全開，汽輪機(jī)閉鎖解除指令與速關(guān)閥7全開這兩個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，汽輪機(jī)1進(jìn)入到自動(dòng)升轉(zhuǎn)速控制，也即是PLC系統(tǒng)發(fā)出主汽門8開度控制信號(hào)(4～20mA)到汽輪機(jī)1主汽門8執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制主汽門8的開度，直至汽輪機(jī)1轉(zhuǎn)速上升達(dá)到額定轉(zhuǎn)速1500r/min，由汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速PID控制器(SIC)9將機(jī)組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定控制在1485r/min～1510r/min之間，為變速離合器2的嚙合提供條件，當(dāng)變速離合器2的嚙合行程開關(guān)(ZS)5嚙合后，汽輪機(jī)1由上述自動(dòng)升轉(zhuǎn)速控制轉(zhuǎn)入到加負(fù)荷過程，并投入汽輪機(jī)1入口壓力調(diào)節(jié)控制208；此時(shí)，PLC系統(tǒng)入口壓力PID控制器12發(fā)出主汽門8開度控制信號(hào)(4～20mA)到汽輪機(jī)1主汽門8執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制主汽門8的開度，直至汽輪機(jī)1入口蒸汽壓力測(cè)量值Pv與入口壓力設(shè)定值Ps的差不大于3Pa為止。

至此，燒結(jié)余熱回收與燒結(jié)風(fēng)機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)機(jī)組全自動(dòng)啟動(dòng)結(jié)束，整個(gè)機(jī)組投入生產(chǎn)。

本發(fā)明的燒結(jié)余熱回收與燒結(jié)風(fēng)機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)機(jī)組啟動(dòng)系統(tǒng)及方法可靠，經(jīng)過與國(guó)內(nèi)知名冶金設(shè)計(jì)院、寶鋼、首鋼、太鋼等大型鋼鐵企業(yè)用戶專家的討論和方案的修改完善，同時(shí)也經(jīng)過國(guó)內(nèi)三十余個(gè)用戶現(xiàn)場(chǎng)的驗(yàn)證，效果良好，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)機(jī)組的全自動(dòng)一鍵啟動(dòng)，保證了機(jī)組啟動(dòng)過程的安全性，不但使整個(gè)機(jī)組的啟動(dòng)時(shí)間大大的縮短，由120min減少至90min，而且避免了由人為進(jìn)行機(jī)組啟動(dòng)操作過程中的誤操作和可能的損失。同時(shí)，也可為企業(yè)節(jié)約人力成本提供條件，產(chǎn)生的直接和間接經(jīng)濟(jì)效益巨大。