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引言
炼钢和烧结希看生石灰的质量及CaO含量越高越好。石灰竖炉生产过程同高炉炼铁一样上料正确、布料均匀，焦炭、石灰石配比公道，是烧出好石灰的关键所在，要求配合公道的排灰时间。完全靠人工上料、配料、布料及排灰的方式远远不能满足以上要求，严重制约着生石灰产品质量的进步。针对这一情况对钢1#、钢2#石灰竖炉进行彻底改造，引进三菱FX2N——128MR可编程序控制器，将风机电机及上料电机都采用变频器控制，使风量大小可根据炉温料位高低，料密度大小任意调节，改变了原来风量大小靠调节管道阀门因控制不jingque而出现过烧或欠烧的情况，达到了科学控制的目的。
整个工艺由四大部分组成：
(1)烟气处理系统：锅炉烟气通过除尘器，经雾化增湿和初步脱硫后进入脱硫塔，在塔内烟气与脱硫液逆流接触传质反应。完成脱硫后的烟气通过塔体上段的高效除雾装置，除去烟气中的雾滴，可有效地防止风机带水。净化后的烟气经过烟囱排放，出脱硫塔的脱硫液进入循环系统。
(2)脱硫液循环系统：包括泵前池、反应池、沉淀池、化灰池、石灰浆储池、循环池等。出脱硫塔的脱硫液流入反应池与加入的石灰反应，钠碱得到再生，再生后的脱硫液在沉淀池中沉淀出固相产物后流入泵前池，再由循环泵打回脱硫塔内继续使用,在反应池和泵前池设置ph自动监控报警系统，根据ph值的变化情况调整系统加入石灰浆液和钠碱液量。
(3)脱硫灰渣处理系统：在化灰池中经化灰处理的石灰浆液流入石灰浆储池，根据ph值的控制要求打入反应池。
(4)脱硫产物处理系统：包括沉淀池、氧化池、压滤机等。沉淀池中的硫酸钙和亚硫酸钙水合物由渣浆泵打入渣浆池，经压滤处理后综合利用，清液则泵回循环池重复使用。
4 控制系统网络结构与控制方式
4.1 系统网络结构
本系统根据该脱硫系统工艺要求和设计要求，采用德国西门子公司的s7-300系列plc为主控制单元。其实用和维修方便，运行速度快，可靠性高，易于扩展。按“集中管理，分散控制”的原则，采用了分布式结构。该脱硫系统的自动控制系统由主控制室监控、plc就地控制站和现场仪表及电控柜构成二级监控网络。系统结构如图2所示。
图2 系统结构图
控制系统为1台监控计算机，还有1个plc控制主站。通过现场总线将主控制室和plc就地控制站中相连接，便于监控。并将主控制室的计算机接入以太网，由管理机完成各项管理功能。这样整个自动化监控系统便形成了，从而实现了数据采集、处理、监视及对现场设备进行控制等功能。
图1 石灰竖炉工艺流程图
1控制系统设计
本控制系统采用的三菱FX2N——128MR可编程序控制用具有0—77点输进和0—77点输出，采用FX—20P型便携式简易编程器，HPP本体内附8K步程序存储器（FX-EEPROM—8），用超级电容器作断电后备，具有性能可靠、程序编写调试方便、快捷等特点。本控制系统程序先用梯形图设计，用编程器转换成程序语句，输进可编程序控制器中调试好后即完玉成部工作。
在系统设计过程中，根据石灰竖炉生产工艺流程（图1）和上料要求，将自动控制部分划分为:1#、2#供料；1#、2#上料；1#、2#卸灰及公共卸灰等7部分，各部分互联为一体。
1.1钢1#炉供料PLC系统设计
钢1#炉供料PLC梯形图如图2所示。图中，X21为料车到底（主令）发料信号，X22为1#皮带开车信号（1KM常开辅助触点），X23为2#皮带开车信号（1KM常开辅助触点），T4为给焦时间（调节给焦量），T5为给石时间（调节给石量），T6设定时间为T1+T2+T4或T5（取大值）+15s（皮带输送完料时间），T7为延时振石以便和焦炭同步下到料车里时间。
图2 钢1#炉供料PLC梯形图
钢1#炉供料PLC部分自动过程如下：
料车到底（X21），延时3s（T1）开1#皮带（Y0），再延时3s （T2）开2#皮带（Y1），再延时3s （T3）振焦炭（Y2），振焦后延时5s（T7）振石（Y3）。
1.2钢1#炉上料PLC系统设计
钢1#炉上料PLC梯形图如图3所示，图中，T21为料车下降超时保护，T22为料车上升超时保护，T24为料车上升行程到四分之三处所用时间，T25为插板阀开启过程时间，X1为插板阀开到位信号，X20为车到顶信号（离开消失），X21为车到底信号（离开消失），X22为1#皮带开信号，X31为开插板信号（来自卷扬主令）。
钢1#炉上料PLC部分自动过程如下：
卸灰部分上段阀关到位后（T34），料车开始上升（Y22），延时65s（T22）（或料车上升到减速（X31）时），开炉顶插板阀（Y23），预备下料。料车到顶（X20）延时3s（T20）料车自动下降（Y21），料车下降炉顶插板阀关回（Y23）。为了避免炉顶卡料，假如插板阀5s（T25）后仍未开到位（X1），则自动停卷扬（Y22），防止炉顶溢料。
图3 钢1#炉上料PLC梯形图
1.3钢1#炉卸灰PLC系统设计
钢1#炉卸灰系统PLC梯形图如图4所示，图中，T30为卸灰周期，T33为圆盘机工作时间（调节每次出灰量），T34为上段阀打开时间（值为T33+5s），T35为共用卸灰部分的出灰皮带开后延时开下段阀时间，T36为定时关下段阀时间，X3为上段阀开到位信号，X5为下段阀开到位信号，X7为卸灰段自动位信号，X25为出灰皮带开信号。
图4 钢1#炉卸灰系统PLC梯形图
钢1#炉卸灰系统PLC部分自动过程如下：
打自动（X7）后，即进进卸灰周期（T30），卸灰周期（T30）到后，先开上段阀（Y31），延时2s（T32）开圆盘卸灰机（Y32），延时10s （T33）后停圆盘（Y32），再延时5s（T34-T33）后封闭上段阀（Y31）（此时料车开始自动上升），上段阀关后，共用卸灰部分先开倾角皮带，开出灰皮带（X25），出灰皮带开后延时2s（T35）开下段阀（Y33），下段阀开后延时15s （T36）封闭（Y33）。
1.4钢1#炉、钢2#炉共用卸灰部分PLC系统设计
钢1#炉、钢2#炉共用卸灰部分PLC梯形图如图5所示，图中，T71为防止1#炉2#炉上段阀封闭时抖动时间，T72为倾角皮带开后延时开出灰皮带时间，T73为1#炉2#炉下段阀都封闭后停倾角皮带时间，X4为1#炉上段阀关到位，X6为1#炉下段阀关到位，X44为2#炉上段阀关到位，X46为2#炉下段阀关到位，X26为倾角皮带开车信号。
图5 钢1#炉、钢2#炉共用卸灰部分PLC梯形图
钢1#炉、钢2#炉共用卸灰部分PLC自动过程如下：
1#炉上段阀关到位（X4）或2#炉上段阀关到位（X44），延时2s（T71）开倾角皮带（Y72），倾角皮带开后，延时3s（T72）开出灰皮带（Y71）；当1#炉下段阀关到位（X6）且2#炉下段阀关到位（X46）后，停出灰皮带（Y71），停倾角皮带（Y72）。
1.5钢2#炉供料PLC系统设计
钢2#炉供料PLC梯形图如图6所示，图中，X51为料车到底（主令）发料信号，X52为1#皮带开车信号（1KM常开辅助触点），X53为2#皮带开车信号（1KM常开辅助触点），T44为给焦时间（调节给焦量），T45为给石时间（调节给石量），T47为延时振石以便和焦炭同步下到料车里时间，T46设定时间为T41+T42+T44或T45（取大值）+15s（皮带输送完料时间）。
图6 钢2#炉供料PLC梯形图
钢2#炉供料PLC部分自动过程如下：
料车到底（X51），延时3s（T41）开1#皮带（Y41），再延时3s （T42）开2#皮带（Y42），再延时3s （T43）振焦炭（Y43），振焦后延时5s（T47）振石（Y44）。
1.6钢2#炉上料PLC系统设计
钢2#炉供料PLC梯形图如图7所示，图中，T51为料车下降超时保护时间，T52为料车上升超时保护时间，T54为料车上升行程到四分之三处所用时间，T55为插板阀开启过程时间，X41为插板阀开到位信号，X50为车到顶信号（离开消失），X51为车到底信号（离开消失），X52为1#皮带开信号，X61为开插板信号（来自卷扬主令）。
图7 钢2#炉供料PLC梯形图
钢2#炉上料PLC部分自动过程如下：
卸灰部分上段阀关到位后（T64），料车开始上升（Y52），延时65s（T52）（或料车上升到减速（X61）时），开炉顶插板阀（Y53），预备下料。料车到顶（X50）延时3s（T50）自动下降（Y51），料车下降炉顶插板阀关回（Y53）。本部分为了避免炉顶卡料，假如插板阀5s（T55）后仍未开到位（X41），则自动停卷扬（Y52），防止炉顶溢料。
1.7钢2#炉卸灰PLC系统设计
钢2#炉卸灰系统PLC梯形图如图8所示，图中，T60为卸灰周期，T63为圆盘机工作时间（调节每次出灰量），T64为上段阀打开时间（值为T33+5s），T65为共用卸灰部分的出灰皮带开后延时开下段阀时间，T66为定时关下段阀时间，X43为上段阀开到位信号，X45为下段阀开到位信号，X47为卸灰段自动位信号，X25为出灰皮带开信号。
图8 钢2#炉卸灰系统PLC梯形图
钢2#炉卸灰系统PLC部分自动过程如下：
打自动（X47）后，即进进卸灰周期（T60），卸灰周期（T60）到后，先开上段阀（Y61），延时2s（T62）开圆盘卸灰机（Y62），延时10s （T63）后停圆盘（Y62），再延时5s（T64-T63）后封闭上段阀（Y61）（此时料车开始自动上升），上段阀关后，共用卸灰部分先开倾角皮带，开出灰皮带（X25），出灰皮带开后延时2s（T65）开下段阀（Y63），下段阀开后延时15s （T66）封闭（Y63）。
以上各部分相互联系，使整个控制过程有序进行，环环相扣，形成一个完整的工艺控制流程。
2 结束语
通过以上改进后，石灰竖炉单炉生产周期明显缩短，由于上料正确、布料均匀，焦炭、石灰石配比公道，使炉内风量均匀，透气性好，生石灰产量尤其是质量得以明显进步，单炉日产由原不足50吨进步到近100吨，CaO含量由50%进步到80-85%，其它各项指标均得以进步。由于配料公道、布料均匀、风量自由调节等，使炉内过烧（结瘤）和生烧现象得以根本消除，产量和质量都完全满足炼钢和烧结生产方面要求，为今后生产发展奠定了良好基础，自动控制的应用减少了人工误操纵，使设备故障率下降，大大降低了设备材料消耗，减少了本钱，达到了增产增效增收三重目的。