新型干法水泥生产线MFA控制

采用MFA控制技术在现有工艺设备条件下,MFA控制系统能有效稳定分解炉出口温度、窑头负压、篦下压力等关键质量变量,改善生产线稳定性,抑制煤种煤质变化、水泥生料组分变化、生产负荷变化等引起的波动,减少运行操作的工作量,稳定游离钙等主要质量变量参数,从而提高熟料质量和生产率,降低能耗。

工艺流程

水泥熟料生产线包括生料和燃料制备、五级预热器、分解炉、回转窑、篦冷机等主要设备与工序,通过对水泥生料中氧化钙的分解和煅烧,获得满足3天/28天强度指标的水泥熟料。

收益

  • 自动适应煤种煤质变化、生料组分变化,通过稳定分解炉出口温度实现生料入窑分解率稳定;
  • 出口温度稳定在±5℃之内,入窑生料量提高0.5%以上;
  • 窑头负压稳定在±10 Pa以内;
  • 篦冷机篦下压力的波动相比手动操作降低 30%;
  • 最大限度地减少人工干预,自动控制投运率达到 90%以上;
  • 不增加、不修改工艺设备,短期内收回投资。

难点

分解炉出口温度指标是反映水泥生料分解率的重要指标,受到来自燃煤特性和生料组分、生料喂料量和燃煤量、二/三次风温、仪表及装置运行品质等多方面的扰动,其温度偏差和稳定性又直接作用到回转窑、篦冷机等工序,成为影响其稳定的扰动因素,是典型的多变量、大滞后、非线性、时变的过程对象。采用传统的PID控制技术因无法应对而难以获得满意的控制品质。

目标

在目前设备工艺条件不变的情况下,实现分解炉燃煤量自动控制,使分解炉出口温度指标控制在质量标准范围内。

方案

采用 CyboSoft 提供的无模型自适应 MFA 控制器软件,实现基于无模型自适应控制技术的反馈调节控制。以分解炉出口温度为被控对象,燃煤(尾煤)量为调节手段,关联生料喂料量、预热器出口及下料温度等变量构成分解炉温度多变量抗滞后控制。

在原有DCS/PLC系统中增加一台工业PC机作为MFA先进控制站,通过OPC、MODBUS、Profibus DP、CONTROLNET等通讯方式连接DCS/PLC控制系统,实时获取DCS/PLC采集的过程信息,并将每个周期的给煤操作指令回送DCS/PLC发往现场的执行器。

应用实例

陕西蒲城尧柏水泥厂一条2500t/d新型干法水泥生产线,配套ABB公司DCS系统。在系统中增加配置了一台MFA先进控制站运行MFA控制软件,Ethernet通讯连接DCS服务器,通过OPC方式读取现场数据。原DCS控制系统的功能基本不变,原有的手动模式与新增的MFA控制模式无扰动地互相转换,利用原系统操作站实现对MFA控制运行的管理操作。该系统自2012年投运保持了90%以上的自动控制投运率,获得用户方面的好评。