河北联合大学
本科生毕业设计开题报告
题目：1350m3高炉布袋除尘系统自动化设计
学 院： 电气工程学院 专 业： 测控技术与仪器 班 级： 08表2 姓 名： 赵晓亚 学 号： 200801020217 指导教师： 景会成
2012年 2 月 29 日
一、 选题背景 1.课题来源 本次设计为实际工程设计，题目来源于实际现场，为某钢铁公司1350m3高炉自动化系统高炉本体系统工程化设计的一部分，设计后的自动化系统能够完成对高炉本体系统工艺过程参数和相关设备的运行状态的监视和控制。 2.设计意义 布袋除尘器作为一种高效除尘设备，目前已广泛应于各工业部门,尤其用在钢铁企业。近年来，随着国民经济的发展以及愈来愈严格的环境保护要求，布袋除尘器在产量上有了相当大的增长，品种也日渐增多。一般情况下，在设计工作中要求合理地选定布袋除尘器的基本参数，正确地进行除尘系统设计。随着现代生产工艺的要求，适宜地设计整个除尘系统的自动化控制也变得更加重要，不仅对于控制污染、保护环境有重要作用，而且对于提高设备处理含尘气体的能力，降低人工劳动作业，增加系统的可靠性，也具有重要的经济意义。 随着我国经济的持续稳健发展，环保法规的日益严格，高炉煤气净化、工业锅炉、采暖锅炉、修筑高速公路时沥青、石子搅拌的高温除尘 、除有害气体，以及各种工业炉窑的高温除尘，都是袋式除尘技术今后发展的重点和方向。同时，布袋除尘技术具有设备使用寿命长，效率高，一次性投资省，设备占地小，运行成本及排污收费低等特点，这都将决定袋式除尘器产品必将迎来巨大的发展机遇。而且，由于除尘器的运行、故障及异常诊断均采用自动化监控管理，使其操作管理较简便。所以，在高炉炼铁设备上应用袋式除尘器来净化煤气，在技术上是成熟的，在经济上是可行的。我们相信，只要针对具体条件采用适应的设备部件、运行方法和设计，对除尘器的制造质量严格要求，加强日常的维护管理，高炉应用袋式除尘器肯定能取得良好效果。 3.国内外研究进展情况 国外对袋式除尘器的研究始于19世纪末期，20世纪5O年代，德国首次推出机械振打清灰袋式除尘器，反吹风袋式除尘器出现并逐步大型化和自动化，使反吹清灰袋式除尘器开始应用。随着化纤工业的突飞猛进，新型材质的研究不断得到深入，滤料己由材质的改进进展到滤料的表面涂层处理，再通过对除尘系统的适当处理，使得袋式除尘技术的应用范围大大超过其它类型的除尘设备 我国袋式除尘器在二十世纪五十年代主要采用原苏联型式的产品，六、七十年代少数几个设计、研究单位在仿造美国、日本等国的脉冲型、机械回转反吹扁袋型除尘器的基础上开始生产自己的产品。 4.工艺背景 1）电控及自动化要求 a）布袋除尘器箱体进、出口DN600 电动蝶阀，每个箱体2 个，共计18 个，V=380 V，N=1.5kW，PLC 控制，可手动。 b）布袋除尘器箱体进、出口DN600 电动盲板阀，每个箱体2 个，共计18 个，V=380 V，N1=N2=0.75kW，PLC 控制，可手动。 c）布袋除尘器箱体放散管DN200 电动蝶阀，每个箱体1 个，共计9个，V=380 V，N=0.55 kW，PLC 控制，可手动。 d）荒煤气总管放散管DN300 电动蝶阀1 个，共计1 个，V=380 V，N=0.75kW，PLC 控制，可手动。 e）净煤气总管放散管DN300 电动蝶阀1 个，共计1 个，V=380 V，N=0.75kW，PLC 控制，可手动。 f）电动叶轮给料机Ф300×450，共计9 个V=380 V，N=1.1kW，PLC控制，可手动。 g）电动叶轮给料机300x300x450，共计1 个V=380 V，N=1.5kW h）电动加湿机共计1 台V=380 V，N=11kW i）电动埋刮板机共计1 台V=380 V，N=7.5kW，PLC 控制，可手动。 j）电动斗式提升机共计1 台V=380 V，N=5.5kW。PLC 控制，可手动。 k）DN1400 电动蝶阀，1 个，V=380 V，N=5.5kW l）DN1400 电动盲板阀，1 个，V=380 V，N1=N2=3.0kW m）DN1000 电动蝶阀，1 个，V=380 V，N=2.2kW n）DN1000 电动盲板阀，1 个，V=380 V，N1=N2=1.5kW o）反吹电磁阀，PLC 控制，电磁阀电压DC24V，接近开关电压DC24V， 电流200 毫安，N=15W；每个箱体14 个电磁阀，共9 个箱体；PLC 控制，可手动。 p）布袋除尘器箱体仓壁振动器，每个箱体2 个，共18 个，进PLC控制，可手动；V=380 V，N=0.4kW 中间灰斗仓壁振动器，每个灰斗1 个，共9 个，进PLC 控制，可手动；V=380 V，N=0.4kW q）卸灰气动球阀：V=220 V，N=12W；每个箱体2 个，共18 个，每个气动球阀设有2 个电磁阀，进PLC 控制，可手动。 r）储灰仓仓壁振动器2 个；控制箱设在平台上，V=380 V，N=0.4kW。 s）减压阀组1 台，电机功率2x550W+1x220W， V=220V。 以上均设机旁操作箱。 2) 检测仪表要求 布袋除尘器箱体温度测量0℃→300℃ 9 个 中间灰斗温度测量0℃→200℃ 9 个 荒煤气总管温度测量0℃→300℃ 1 个 荒煤气总管压力0MPa→0.12MPa 1 个 净煤气总管压力0MPa→0.12MPa 1 个 氮气总管压力0MPa→0.5MPa 1 个 蒸气总管压力0MPa→0.5MPa 1 个 布袋除尘器箱体灰斗高灰位2m 9 个 布袋除尘器箱体灰斗低灰位0.5m 9 布袋除尘器箱体布袋检漏仪9 去净煤气总管流量0→100000Nm3/h 1 去热风炉净煤气流量0→50000Nm3/h 1 上述仪表均为就地显示和仪表室显示 3) 主要检测参数： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 5.设计目标和要求 本次设计为实际工程设计，题目来源于实际现场。通过本次设计使自己学习到实际工程设计过程中所需要的资料搜集及分析能力，工程综合读图、制图能力，初步的工程设计能力，初步的程序编程能力，综合知识运用能力和独立的工作能力。设计具体要求如下 1）各检测点，采用单回路： a.废煤气总管对应的温度、压力、流量检测 b.净煤气总管对应的温度、压力、流量检测 c.氮气管进气口、出气口压力、流量检测 d.除尘器的压力和温度、灰斗灰量 2）袋式除尘器清灰系统控制内容为清灰、卸灰、输灰及排灰,并要求设备能进行单动和联重力除尘出口温度 箱体入口温度 箱体出口温度 箱体上部温度 箱体下部温度 箱体入口压力 箱体出口压力 氮气罐入口压力 减压阀后压力 灰仓入口与出口压差 箱体入口与出口压差 净煤气气管流量 粉尘浓度在线检测 灰仓料位计 煤气输灰管流量 0~500°C 0~400°C 0~300°C 0~300°C 0~300°C 0~0.25MPa 0~0.25MPa 0~1.5MPa 0~0.6MPa 0~15KPa 0~15KPa 0~10mg 0~2700 Nm3/h 1点 1点 1点 10点 10点 1点 1点 1点 1点 1点 10点 1点 1点 2点 1点 0~270000 Nm3/h 1点 荒煤气粉尘浓度在线检测 0~15g 动运转的控制。 3）系统故障的检测及报警 4）PLC有关控制技术及除尘子系统与总DCS系统的连接 二、 设计方案 1. 设计主要研究内容 1）高炉炼铁原理、高炉炼铁工艺系统及功能、布袋除尘系统功能及工艺操作要求； 2）高炉自动化系统总体设计方案（与同学合作完成）； 3）布袋除尘系统自动化总体方案设计； 4）监控系统硬件选型（现场设备、室内设备）； 5）控制系统软件设计（下位控制软件、上位监控界面）。 2.设计研究方法 1）在资料和现场调研的基础上确定设计方案； 2）按工艺要求和理论计算（利用工具书）对现场测控设备选型； 3）按工艺要求设计控制软件和监控界面。 3.控制系统总体方案设计 高炉干法除尘系统PLC选用西门子S7-300系列PLC，主机架CPU与上位工控机采用标准工业以太网连接。通过以太网，高炉干法除尘系统与炉顶系统，炉体系统，上料系统，热风炉系统等连为一体，完成全场信号传输 控制系统网络及硬件配置图：
布袋除尘系统开题报告
