摘要隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，水泥行業(yè)的設(shè)備智能化升級一直走在前列，設(shè)備系統(tǒng)改造投入力度持續(xù)加強。在水泥熟料線的煤粉制備過程中，無人值守技術(shù)的探索研究與應(yīng)用對于提高生產(chǎn)效率、降低成本、保障安全等方面具有重要意義。本文通過我公司煤粉制備無人值守系統(tǒng)的改造應(yīng)用給同行以參考。

0　引言

隨著科技的進(jìn)步和工業(yè)自動化的不斷提升，許多傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)線上開始引入自動化和智能化技術(shù)，以提升生產(chǎn)效率、降低運營成本和風(fēng)險管控、增強安全性。煤粉制備是水泥熟料生產(chǎn)線上的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，存在易燃、易爆等安全風(fēng)險，而在安全管理方面人為因素具有較大不確定性。因此，實現(xiàn)煤粉制備系統(tǒng)的無人值守成為當(dāng)下探索研究的熱點。我公司建有兩條5?000 t/d熟料生產(chǎn)線，配套的煤粉制備系統(tǒng)負(fù)責(zé)熟料煅燒所使用的煤粉生產(chǎn)制備任務(wù)，日產(chǎn)煤粉量可達(dá)到800 t以上，配套的四個煤粉倉儲量可達(dá)160 t。由于煤粉存在易氧化、易燃、易爆等特性，如果不及時發(fā)現(xiàn)積存煤粉的隱患，就容易因煤粉沉積氧化發(fā)生爆燃事故，對生產(chǎn)線安全運行造成危害。公司面臨著提高煤粉制備系統(tǒng)安全性、減少運維人員、降低安全環(huán)保風(fēng)險的壓力，故研發(fā)無人值守系統(tǒng)成為必然。

1　現(xiàn)階段煤粉制備系統(tǒng)情況

1.1　安全管理及現(xiàn)場人員配置情況

煤粉制備過程中涉及諸多危險因素，如高壓、高溫、有毒有害氣體等，如果安全管理不到位，可能導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。煤粉制備系統(tǒng)配備崗位巡檢人員4人，崗位人員需要遵循中控操作員的相關(guān)指令，每日對區(qū)域內(nèi)螺旋輸送機(jī)、袋式收塵器、風(fēng)機(jī)、煤粉轉(zhuǎn)子秤等重點設(shè)備進(jìn)行全方位巡檢、維護(hù)、保養(yǎng)，參與整個區(qū)域內(nèi)的設(shè)備檢維修工作。

1.2　技術(shù)發(fā)展情況

隨著工業(yè)4.0和智能制造的快速發(fā)展，無人值守技術(shù)正在改變傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)模式。尤其在煤粉制備領(lǐng)域，無人值守技術(shù)能夠大幅提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，同時減少人工干預(yù)，提高生產(chǎn)安全性。根據(jù)原國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局《關(guān)于深入推進(jìn)“機(jī)械化換人、自動化減人”科技強安專項工作的通知》精神，結(jié)合雙重預(yù)防體系創(chuàng)建、運行經(jīng)驗，結(jié)合社會發(fā)展趨勢，運用“互聯(lián)網(wǎng)+”等技術(shù)手段，水泥企業(yè)全面提高自動化水平和風(fēng)險控制能力，有效減少現(xiàn)場作業(yè)人員，從根本上防范和遏制生產(chǎn)安全傷亡事故發(fā)生已成為未來發(fā)展的重要趨勢。

1.3　設(shè)備智能化、自動化情況

現(xiàn)有螺旋輸送機(jī)存在較多的吊軸瓦設(shè)計，不僅影響螺旋輸送機(jī)運行的同軸度，而且在生產(chǎn)運行過程中吊軸瓦下面存在積煤無法完全輸送，存在煤粉自燃風(fēng)險，進(jìn)而造成較大的燃燒事故發(fā)生，影響生產(chǎn)線運行。煤粉制備的螺旋輸送機(jī)、鎖風(fēng)閥及收塵器灰斗作為重大隱患設(shè)備來管控，尤其是溫度全覆蓋實時測量方面存在較大短板，存在無法全覆蓋溫度實時檢測的問題。新型螺旋輸送裝置缺少滅火功能，一旦出現(xiàn)問題，人員無法快速及時妥善處理，將會給生產(chǎn)運行及人員安全造成巨大隱患。

1.4　自動化系統(tǒng)配置情況

傳統(tǒng)的煤粉制備系統(tǒng)監(jiān)控過程通常缺乏智能化監(jiān)控手段，使得生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題難以被及時發(fā)現(xiàn)和解決，進(jìn)而影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。生產(chǎn)過程缺乏可追溯性：在傳統(tǒng)的煤粉制備過程中，往往缺乏有效的生產(chǎn)過程記錄和追溯機(jī)制，難以對生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控和追溯，不利于產(chǎn)品質(zhì)量的控制和管理。

2　實現(xiàn)煤粉制備系統(tǒng)無人值守的研究與創(chuàng)新

2.1　煤粉制備系統(tǒng)的設(shè)備改造

2.1.1　研發(fā)智能螺旋輸送裝置

通過研發(fā)智能螺旋輸送裝置，對輸送系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，建立數(shù)字化螺旋輸送系統(tǒng)，降低輸煤過程中的隱患，消除現(xiàn)有輸送機(jī)輸送過程中吊軸瓦、易積煤的問題。

2.1.2　研發(fā)新型智能化計量裝置替代原有煤粉制備轉(zhuǎn)子秤

針對原設(shè)計配置的轉(zhuǎn)子秤與回轉(zhuǎn)窯提產(chǎn)后供煤臺時匹配度低、穩(wěn)定性差，生產(chǎn)運行時計量波動大，對窯況產(chǎn)生嚴(yán)重影響，引入國外菲斯特轉(zhuǎn)子秤最新技術(shù)，消除上述系列問題。

2.1.3　研發(fā)節(jié)能降耗新型風(fēng)機(jī)

改變原有供風(fēng)結(jié)構(gòu)及原理，新設(shè)備的投入使用，消除了設(shè)備漏油治理難題，減少了易損件的使用，實現(xiàn)設(shè)備效率最大化，人員勞動強度顯著降低，同時消除了噪音危害。

2.2　煤粉倉新材料的研究與應(yīng)用

原設(shè)計煤粉倉材質(zhì)為Q235，內(nèi)部銹蝕后物料結(jié)壁導(dǎo)致下料不暢，產(chǎn)生局部高溫，存在安全隱患。為解決上述問題，采用新材料進(jìn)行改善，選用SUS304不銹鋼+鏡面處理工藝，一是解決銹蝕問題，二是不銹鋼板內(nèi)壁通過鏡面處理后，提高下料流暢性，杜絕煤粉結(jié)壁產(chǎn)生的高溫安全隱患，煤粉倉溫度由60 ℃降至53 ℃。同時，對立磨殼體及內(nèi)部部件采用磁性貼片新材料進(jìn)行改善，利用磁性吸附功能，在其表面形成一層金屬防護(hù)層，長期保護(hù)殼體襯板及部件，杜絕了人員維修勞動量。改造前后對比見圖1。

圖1　煤粉倉改造前后對比圖

 

2.3　自動化系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

2.3.1　研發(fā)煤粉制備熱成像系統(tǒng)

研發(fā)熱成像技術(shù)，通過在煤粉倉、計量裝置及其他輸煤系統(tǒng)設(shè)計并改造熱成像裝置，實現(xiàn)無死角實時測溫，建立熱成像系統(tǒng)，實現(xiàn)對煤粉制備系統(tǒng)各個工序的實時測溫，及時發(fā)現(xiàn)問題及時采取措施，降低煤粉爆燃事故。當(dāng)出現(xiàn)高溫報警信號時，該系統(tǒng)與新型螺旋輸送裝置實現(xiàn)聯(lián)動，熱成像系統(tǒng)發(fā)出的信號可以自動觸發(fā)輸送機(jī)滅火裝置實現(xiàn)自動噴灑滅火，全過程消除人員的冒險作業(yè)，提升風(fēng)險防控能力。中控場景見圖2，熱成像測溫拓?fù)鋱D見圖3。

圖2　中控場景

圖3　熱成像測溫拓?fù)鋱D

 

2.3.2　研發(fā)新型螺旋輸送裝置滅火系統(tǒng)

該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)控、智能預(yù)警、一鍵啟動，一旦生產(chǎn)出現(xiàn)問題，能夠快速實現(xiàn)新型螺旋輸送裝置的自動識別高溫，自動滅火處置功能，實現(xiàn)煤粉制備生產(chǎn)的本質(zhì)安全。研發(fā)配備的二氧化碳滅火裝置見圖4。

圖4　二氧化碳滅火裝置

2.3.3　研發(fā)設(shè)備CO智能化檢測系統(tǒng)

為提升煤粉制備區(qū)域安全性，實現(xiàn)一氧化碳濃度的實時檢測。對一氧化碳檢測裝置進(jìn)行優(yōu)化升級，改變原有間隔交替濃度檢測方式，實現(xiàn)一氧化碳濃度的實時在線監(jiān)控，降低煤粉爆燃事故，從而實現(xiàn)24 h無間斷檢測目的，提升風(fēng)險防控的預(yù)知預(yù)控能力。改造后的一氧化碳檢測裝置和實時在線監(jiān)控畫面見圖5~圖6。

圖5　一氧化碳檢測裝置

 

圖6　實時在線監(jiān)控畫面

3　煤粉制備無人值守的應(yīng)用效果

3.1　大數(shù)據(jù)的及時抓取

通過對在線監(jiān)控檢測系統(tǒng)的完善，較以往人力巡檢，節(jié)省了信息獲取時間，最大程度地提高了效率。抓取的數(shù)據(jù)具有可追溯性，利用設(shè)備的存儲功能，大量的、長時間的視頻信息得以存儲，以便日后查閱。系統(tǒng)的產(chǎn)量、溫度、壓力等運行參數(shù)形成曲線，并自動錄入報表。

3.2　人員生命安全的保障

煤粉制備系統(tǒng)在生產(chǎn)運行期間，人員不在制備現(xiàn)場，即使出現(xiàn)燃爆情況也不會對人員生命安全造成影響，最大程度減少人員傷亡和財產(chǎn)損失，確保職工與企業(yè)的本質(zhì)安全。

3.3　在線監(jiān)控系統(tǒng)的不斷完善

通過完善在線監(jiān)控系統(tǒng)，對比以往人工巡檢，節(jié)省了信息獲取時間；可視化系統(tǒng)的另一個優(yōu)勢是可追溯性，利用設(shè)備的存儲功能，大量的、長時間的視頻信息得以存儲，以便日后查閱。系統(tǒng)的產(chǎn)量、溫度、壓力等運行參數(shù)形成曲線或報表實現(xiàn)自動生成。煤粉制備系統(tǒng)在生產(chǎn)運行期間，實現(xiàn)無人值守，即使出現(xiàn)異常情況也不會對人員生命安全造成影響，實現(xiàn)本質(zhì)安全。

 

3.4　經(jīng)濟(jì)與社會效益

項目實施后，該崗位實現(xiàn)了無人值守，減少崗位工4名，按照人均工資14.5萬元/年，年節(jié)約公司投入58萬元；設(shè)備智能化升級改造已實現(xiàn)創(chuàng)效154.5萬元。項目投用后，各隱患點能夠?qū)崿F(xiàn)實時監(jiān)控，具備預(yù)警預(yù)控功能，能夠提前檢測，提前發(fā)現(xiàn)事故苗頭和異常數(shù)據(jù)，針對發(fā)現(xiàn)的異常問題及時處理，杜絕人身安全事故的發(fā)生，在行業(yè)內(nèi)具有較強的推廣性。

通過項目的實施，煤粉制備爆燃問題徹底解決，實現(xiàn)無人值守，職工安全得到保障，設(shè)備運轉(zhuǎn)效率進(jìn)一步提高。噪音由110 dB降至85 dB，滿足國家二級標(biāo)準(zhǔn)，有利于改善職工職業(yè)健康條件。該項目的應(yīng)用實施，對于企業(yè)節(jié)能降耗有積極的貢獻(xiàn)，能為企業(yè)創(chuàng)造更大的效益。在本行業(yè)乃至其他行業(yè)具有較高的借鑒價值和推廣性。

4　結(jié)束語

無人值守技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的必然趨勢，尤其在水泥熟料線的煤粉制備過程中，該技術(shù)的應(yīng)用可以提高生產(chǎn)效率、降低成本、保障生產(chǎn)安全，具有重要意義。實際應(yīng)用案例也證明了該技術(shù)的可行性和有效性，為水泥熟料生產(chǎn)的智能化和自動化提供了有力支持。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用需求的不斷提高，無人值守技術(shù)將更加智能化、自適應(yīng)化。未來，該技術(shù)有望在更多領(lǐng)域得到應(yīng)用和推廣，為工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)，為行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入新的動力。