五、5000t/d干法水泥生产线DCS系统解决方案 1、前言
5000t/d水泥生产线设中央控制室一座，系统主机设备、工程师站、操作站设置在中央控制室，根据生产控制和管理要求设工程师站、操作站和现场控制站，一般分为原料粉磨现场控制站（包括原料磨、原料调配、联合储库），烧成窑尾现场控制站（包括窑尾、废气处理、煤磨）烧成窑头现场控制站、水泥粉磨现场控制站（包括水泥磨、熟料库底、水泥库顶）。（见水泥厂DCS系统结构示意图）
图
根据实际情况各主控制站可带远程控制站5000t/d干法水泥生产线（不含矿山，包装）一般有2500左右个控制站，其中开关量1800点左右，模拟量700点左右，所以说水泥生产线以逻辑控制为主，可根据工艺情况在上位机用梯形图或其他逻辑控制语言编制逻辑控制程序，一般是逆流程启动、顺流程停车。
现场控制站完成顺序逻辑控制和设备间的联锁、数字量和模拟量的数据采集处理、PID回路的控制等。
水泥厂的逻辑控制包括组启动、组停车、紧急停车、故障复位、设备之间的联锁、设备内部联锁等。操作员攻占做通过CRT和键盘完成生产逻辑的监控和操作，用电设备的备妥、运行、故障等状态的显示，生产过程参数的显示、设定、报警、记录和优化等控制。各种故障报警及工艺参数可由打印机打印出来。
网络系统完成各操作员工作站，各现场控制站之间数据传输以及其他控制系统计算机双向数据通讯等。
2、开光量控制原理 （1）用电设备控制原理
水泥行业的控制以逻辑控制为主，主要是控制现场用电设备的顺序启停，以及设备之间、主机设备自身的联锁。用电设备的控制原理图如下所示，现场抽屉柜的要是开关K4打到备妥位置，继电器K1线
圈得点，触点9、5吸合，现场送给DCS一个DI（备妥）信号，表示现场设备已经上电，如果没有备妥信号DCS系统不可能启动现场设备。如果由DCS发出一个DO（驱动信号），继电器K线圈得电，触点9、5吸合，便得主接触器KM吸合，用电设备运行，主接触器的辅助触点13、14吸合，给DCS一个DI（运行）信号，表示用电设备已经在现场运行起来。
用电设备控制原理图 （2）DCS系统控制方式
由于DCS系统对设备进行控制有两种模式，一是所谓“集中优先”模式，另一种是所
谓
“机旁优先”模式，下面仅就“机旁优先”模式做一简单介绍。 由于DCS系统控制每台设备在机旁均有按钮盒或控制箱，并带有统一钥匙的控制方式选择开关。进行控制方式选择，有“集中”，“断开”，“机旁”三种方式。在集中控制方式时，控制室的操作员根据工艺流程上设备的状态，通过操作员工作站的键盘输入指令，对电动机组及用电设备按程序进行开停控制。各电动机及用电设备的备妥，运行故障等状态可在控制室的操作员工作站的CRT上显示、在机旁控制方式时，可在机旁进行单机的开停，以满足单机试车的要求，在断开方式时，集中控制和机旁控制均无效，以保证设备检修人员的人身安全。
3、工艺介绍及自动调节回路设计
根据工艺流程，对各现场站工艺进行简单介绍。并根据实际情况，对较关键的测点设计了自动调节回路，概述如下：
3.1石灰石破碎及输送系统 一．工艺流程简介
从矿山下来的石灰石被卸入石灰石破碎机前的料仓，料仓下的重型板式给料机将石灰石喂入单段锤式破碎机，被破碎后的合格物料通过尼龙胶带机送至转运站，再通过长钢芯胶带输送机送至电动三通溜子，可卸入1#碎石库或者卸到碎石库顶的槽型胶带输送机，通过电动
翻板定点卸料器卸入2#碎石库或直接由槽型胶带输送机卸入3#碎石库。系统之间设备有连锁关系，一般是逆流程启动，顺流程停车（大部分水泥厂矿山部分不纳入DCS系统，都由单独的系统来控制）
石灰石破碎及输送工艺流程图 二．自动调节回路
为使破碎机能够一直处在稳定的工作状态。板式给料机喂料设计有自动调节回路，当破碎机的电机功率超过设定值时板式给料机减少喂料量，使电机功率恢复设定值一下，反之，板式给料机增大喂料量。保证破碎机一直设计的功率上下运行。（见图1）
板式给料机喂料自动调节回路原理图 3.2原材料输送系统 一．工艺流程简介
输送系统的工艺流程范围：从联合储库至原料调配站的砂岩和铁粉、至水泥调配站的石膏、至原煤仓的原煤输送系统以及碎石库底至原料调配站的石灰石输送系统。
石灰石输送
石灰石是由碎石库底振动定量给料机从库中卸出，落至胶带输送机上，经胶带输送机、气动分料阀、胶带输送机输送到原料调配站砂岩库中，在板喂机的下料点、各转运站、砂岩库顶设有一台袋收尘器对胶带输送机头部卸料的粉尘气体净化。
砂岩输送
砂岩是从联合储库的砂岩料仓中通过板式喂料机卸出，落至胶带输送机上，经胶带输送机、气动分料阀，胶带输送机输送到原料调配站砂岩库中，在板喂机的下料点、各转运站、砂岩库顶都设有收尘器，共4台。
铁粉输送
铁粉是从联合储库的铁粉仓中通过板式喂料机卸出，落至胶带输送机上，经胶带输送机、气动分料阀，从胶带输送机的第二个电动翻板定点卸料器卸入原料调配站的铁粉仓中。
原煤输送
原煤分甲煤、乙煤两种，根据化验室提供的配比，通过板式喂料机从联合储库的甲煤、乙煤仓中卸出，落至胶带输送机上，经胶带输送机、气动分料阀，从胶带输送机的第一个电动翻板定点卸料器，卸至胶带输送机上，再通过胶带输送机输送至煤粉制备系统的原煤仓中。
石膏输送
石膏是从联合储库的石膏仓中通过板式喂料机卸出，落至胶带输送机上，经胶带输送机、气动分料阀，胶带输送机的输送至水泥调配站的石膏仓中。在板喂机的下料点、两个转运点、石膏库顶设有收尘器。
原材料储存及输送系统工艺流程图 3.3生料制备系统 一．工艺简介
生料制备系统的工艺流程范围：始自原料调配站的库底，止于生料均化库的库顶，包括原料调配及输送，包括原料粉磨、生料输送入库。
储存于原料调配站的石灰石、石英砂岩、铁粉、粉煤灰四种原料，按质量控制系统自动或人工预先设定的配比，由各自的喂料机从库中卸出，送到混合料胶带输送机上，经锁风喂料机进入原料磨。
磨机的烘干热源采用来自废气处理的窑尾废气。在烧成系统没有生产时，备有辅助热源。
选粉，将满足细度要求的生料选出，由选粉机的六个旋风筒收集下来，经重锤翻板阀进入螺旋输送机。与此同时，将细度不合格的粗粉从粗粉料口排出。经重锤双翻板阀后，由电动分料阀分成两部分，较少的部分由皮带秤、冲击式流量计、单向锁风阀直接进入磨头。大部分由胶带输送机送到细磨仓进行细磨，粉磨后的物料排到中料仓。废气带着一部分物料从中卸仓上方进入粗粉分离器。
出磨气体首先经过粗粉分离器分理出粗粉。这部分粗粉经溜子和重锤翻板阀送到斗式提升机中。而细粉则和气体一起进入细粉分离器。为了防止选粉机系统细粉循环，减少风叶磨损，由选粉机放出一部分
气体，这部分气体也进入细粉分离器。分离粉尘后的气体，经离心通风机排至废气处理电收尘入口的管道。被细粉分离器收集下来的细粉，经刚性叶轮给料机送至螺旋输送机，与选粉机选下合格成品一起进入空气输送斜槽，生料经空气输送斜槽、气力提升泵送至生料均化库顶直接入库。
自动调节回路。
为了更好地提高设备运转率，保障安全生产，减少操作人员的劳动强度，在控制系统中队磨机负荷调节采用自动调节回路。概述如下：
石灰石库、粉煤灰库、砂岩库、铁粉仓的下料量分别由四台电子计量装置控制和计量。四台电子计量装置下料总量由生料控制系统来调节。
生料制备系统工艺流程图 3.4生料均化储存和生料入窑系统 一．工艺简介
1、生料均化与储存系统简介
来自生料制备的生料，由气力提升泵送入生料库。该气力提升泵由设在库底的两台罗茨风机提供气源。
生料在均化库中均化，主要是通过对生料进行充气松动、搅拌、重力均化来实现。库内充气区域主要有4个分部组成：环型区、搅拌区、搅拌区顶部充气区和卸料区。环型区冲气装置被分为12个磨型区，来自两台罗茨风机的压缩空气通过各扇型区的管道按规定顺序和时间间隔，其顺序和时间间隔由计算机程序控制管道上的电磁阀开闭来实现。来自罗茨风的压缩空气通过一台四嘴分配阀以一定的顺序和时间间隔送到搅拌区的四个扇型区，其中一个扇型区为强冲气区，其余三个为弱冲气区。当搅拌区某一扇型区冲强气时，其余三个扇型区必须同时冲弱气保持同步。
生料库顶设置收尘器，用来处理气力输送及库内冲气系统的含尘气体，净化后的气体由风机排入大气。
2、生料入窑系统简介
生料库侧开有两个卸料口。正常生产时，生料由上卸料口卸出，
电动流量控制阀可控制生料的卸料量。卸出的生料经空气写斜槽、提升机送入称重仓中。称重仓中设有压力传感器，可以控制库存电动流量阀门的开度，调节卸料量，以保证称重仓中的料位相对稳定。确保固体流量计的准确性。来自废气处理系统的回灰由螺旋输送机送到提升机中也一并进入称重仓中。
称重仓中的生料，在罗茨分机提供气体的松动下。产生流态化。从卸料装置卸出仓外，经卸料溜子送到固体流量计进行计量。然后进入空气输送斜槽，进入气力提升泵。再由泵送入窑尾顶热器中。
本系统设置两台袋收尘器，用手处理系统中的含尘气体。 二．自动调节回路
为了更好地提高设备运转率，保障安全生产，较少操作人员的劳动强度，在控制系统中对入窑生料调节、库侧卸料采用自动调节回路：
（1）入窑生料自动调节回路
利用固体流量计的反馈值自动调节称重仓下电动流量阀的开度，使入窑的生料保持稳定。见图1.
图1生料入窑自动调节回路原理图 （2）库侧卸料自动调节回路
利用承重仓的仓重信号自动调节生料库侧电动流量阀的开度，使称重仓的料量保持稳定，从而保证称重仓下料量的稳定
图2库侧卸料自动调节回路原理图 3.5废气处理系统 一工艺简介
废气处理系统是与烧成系统原料粉磨系统及煤粉制备系统分不开的，只要烧成系统和原料粉磨系统两者之一、或两者同时运行，废气处理系统均需运行。
出窑尾高温风机的气体分成三部分进入各自的系统：一部分经过旋风收尘器过滤后，由
高温鼓风机吹入煤磨系统作烘干和风扫煤粉之用，一部分进入原料粉磨系统、另一部分
则到了增湿塔、汇风箱、窑尾电收尘器，排入大气，为了提高电
收尘器的收尘效率，应
使进入电收尘器的粉尘比电阻在*ΩCM之间。由于窑尾废气中粉尘的比电阻较高，增加其湿度可以提高其导电性，降低比电阻。另外由于出窑尾的废气为320℃左右，如此高的温度也超过电收尘器所能承受的温度范围，因此有必要在窑尾废气进电收尘器前调解其温度，收尘器回收的粉尘由绞刀、斗提送至生料均化库。也可进入生料入窑系统提升机直接喂入窑中。
三．自动调节回路
增湿塔的喷水量一方面关系到电收尘器的收尘效果，但喷水量过多会造成“湿底”，排灰困难。甚至会影响到生料入窑的稳定。因此保持适当的喷水量是废气处理系统中非常重要的环节。本系统中设置了喷水量自动控制回路。通过增湿塔气体温度变化来控制增湿塔喷水量的多少（见图1）。
图1增湿塔自动喷水控制回路原理图 图：废气处理及回灰系统工艺流程图 3.6工艺流程简介
煤粉制备系统的工艺流程范围：始自原煤仓底止于煤粉仓顶。 原煤仓中碎煤经棒形闸门、定量给料机、电动双翻板阀进入磨机。通过调节定量给料机转速可以定量给料机转速可以定量地控制入磨原煤量。
用于烘干原料水分的热源来自窑尾废气，经高温风机送入煤磨，通过调节入磨冷风阀来控制风温（控制在250-300℃）。当烧成系统未投入运行之前，可采用热风炉的热风。
碎煤经烘干、粉磨。出磨气体带着煤粉经粗粉分离器除去粗粉、进旋风收尘器。而分离下来的粗粉经锁风阀、螺旋输送机返回磨头入磨。废气经旋风收尘器后，大部分细粉已被收集下来。废气及未收下的细粉由煤粉通风机送入电收尘器进行净化处理。达到国家排放标准后，由离心风机排入大气。
旋风收尘器收下的煤粉经卸灰阀卸入螺旋输送机。电收尘器收下的煤粉经刚性叶轮给料机卸入螺旋输送机。螺旋输送机将煤粉送入煤
粉仓贮存。
通过调整回转卸料器的转速，可使煤粉同时均衡地进入两个煤粉仓。
为了电收尘器、煤粉仓发生火灾，每一处都设有CO2灭火装置。 二．自动调节回路
为了更好地提高设备运转率，保障安全生产，减少操作人员的劳动强度，在控制系统中
队磨机出口温度和磨机负荷采用计算机控制自动调节回路： 1．出磨气体温度的自动控制
出磨气体温度直接关系到出磨成品水分和系统安全运转问题。为了确保生产出合格的煤粉，同时还要保证系统温度不能过高，控制系统中设置了磨机出口气体温度自动控制回路，通过改变磨机进口冷风阀门开度控制磨机出口气体温度稳定（见图1）。
图1磨机出口气体温度控制回路原理图 2．磨机负荷自动控制
煤粉仓内煤粉量变化过大会影响煤粉喂料部分计量精度，在正常生产中煤粉仓中煤粉量应尽量恒定，同时也要保证磨机的正常安全运转。防止“满磨”。控制系统中设置了由磨机电耳信号自动调节磨头定量给料机喂料量的自动控制回路（见图2）。
图2磨机负荷控制回路原理图 图：煤粉制备系统工艺流程图 3.7烧成系统 一．工艺简介
生料均化库内均化好的生料，经库侧卸料装置、空气输送斜槽、提升机进入称重仓。称重仓底部设有卸料装置，从称重仓卸出的生料，经固体流量计计量之后，通过空气输送斜槽、气力提升泵，送到窑尾预热器二级至一级旋风筒的链接风管内。
生料在预分解系统内进行预热、脱水、分解，经过旋风预热器和DD型分解炉，进入回转窑。物料在窑内进行一系列物理、化学反应。最终形成了高温熟料。高温熟料经蓖式冷机冷却。冷却后熟料经熟料
破碎机破碎后，由拉链机送至熟料库中贮存。被熟料加热的空气一部分作为二次风入窑，一部分作为三次风通过三次风管进分解炉，其余气体经窑头冷却机，电收尘器净化后，由离心风机经烟囱拍向大气。窑尾废气一部分作煤磨系统的热源，其余排至窑尾袋收尘器净化后排放。
窑头（尾）的煤粉，来自煤粉制备的煤粉仓，煤粉由煤粉仓卸至计量设备（如转子秤，固体流量计等）。计量过的煤粉再由罗茨风机分别送到窑头（尾）的煤粉燃烧器。
二．自动调节回路
为了更好地提高设备运转率，保障安全生产，减少操作人员的劳动强度，在控制系统中对烧成系统采用若干计算机控制自动调节回路：
（2）窑头负压自动控制
根据窑头负压自动调节电收尘器排风进口阀门开度，以控制窑头二次风量，窑尾三次风量，窑头废气量三者的平衡。从而达到稳定煅烧和冷却熟料的目的。（见图1）
图1窑头负压自动控制回路原理图 （3）蓖式冷却机自动控制
1.根据各室冷却风机风量自动调节风机进口阀门开度（见图2） 图2冷却剂风量自动控制回路原理图 2.冷却机喷水的自动控制。
为了保证电收尘器正常运行，保证收尘效率，通过冷却机喷水可以降低出冷却机废气中粉尘的比电阻，冷却剂喷水开停由电收尘入口稳定控制（见图3）。
图3冷却机自动喷水回路原理图 （4）分解炉喂煤量控制
五级筒出口气体温度自动调节分解炉喂煤量（见图4）。 图4分解炉喂煤控制回路原理图
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