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新聞詳情
含鋅渣綜合回收處理工藝的 DCS 控制上海自動(dòng)化儀表針對(duì)鋅冶煉廠產(chǎn)出的浸出渣回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)綜合回收無(wú)害化處理,上海自動(dòng)化儀表介紹了工藝生產(chǎn)流程方法與工藝生產(chǎn)檢測(cè)、控制及管理要求,介紹了工藝參數(shù)、檢測(cè)控制 DCS 系統(tǒng)方案與低壓電氣設(shè)備控制方案,對(duì)關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)進(jìn)行了控制方法的詳細(xì)論述。 1、 工藝簡(jiǎn)述與控制要求 1.1 工藝簡(jiǎn)述 回轉(zhuǎn)窯處理浸出渣工藝關(guān)鍵的生產(chǎn)過(guò)程有回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)、濕法脫氟氯和脫硫工藝段[1]。冶煉廠產(chǎn)出的浸出渣運(yùn)輸?shù)搅蟼}(cāng),對(duì)浸出渣、焦 粉、石灰石配料后送入回轉(zhuǎn)窯。回轉(zhuǎn)窯內(nèi)分干燥段、預(yù)熱段、反應(yīng)段和冷卻段,混合物料隨回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)動(dòng)向窯頭運(yùn)動(dòng),并與窯內(nèi)的熱煙氣充分接觸加熱。反應(yīng)帶溫度達(dá)到 1 100 ℃ 至 1 300 ℃ 時(shí),浸出渣中的Zn、Pb、Cd 等有價(jià)金屬氧化物和焦粉發(fā)生還原反應(yīng),并揮發(fā)進(jìn)入煙氣,經(jīng)余熱鍋爐、電收塵器后,收集的氧化鋅煙塵由埋刮板輸送機(jī)送至濕法脫氟、氯車間,除塵后的煙氣送脫硫系統(tǒng),同時(shí)窯渣從窯頭排出。 脫氟、氯工段處理來(lái)自揮發(fā)窯產(chǎn)出的氧化鋅煙塵。氧化鋅煙塵在槽內(nèi)與配置好的純堿溶液進(jìn)行反應(yīng),間斷操作,并通入蒸汽加溫,電機(jī)攪拌,控制槽內(nèi)終點(diǎn) pH 值為 8 ~ 9,然后漿液經(jīng)壓濾泵送至廂式壓濾機(jī)過(guò)濾。濾渣直接卸入水洗槽內(nèi),加入新水及返液進(jìn)行洗滌,并聯(lián)間斷操作,通入蒸汽升溫,電機(jī)攪拌后經(jīng)壓濾泵送至廂式壓濾機(jī)再過(guò)濾,濾渣漿化后經(jīng)泵送至脫硫系統(tǒng)。 脫硫工段對(duì)前段工藝產(chǎn)生的煙氣經(jīng)洗滌、吸收等化學(xué)處理后產(chǎn)出亞硫酸鋅漿液,氧化鋅煙塵和廠內(nèi)的鋅焙砂為吸收劑,脫除煙氣中的二氧化硫。產(chǎn)出的亞硫酸鋅進(jìn)行酸分解,酸分解得到的硫酸鋅溶液送現(xiàn)有濕法系統(tǒng)。達(dá)標(biāo)煙氣經(jīng)過(guò)煙囪排放。 1.2 工藝生產(chǎn)控制要求 三個(gè)工藝段對(duì)關(guān)鍵工藝參數(shù)檢測(cè)、調(diào)節(jié)與控制要求不同?;剞D(zhuǎn)窯揮發(fā)工藝需要實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)配料、回轉(zhuǎn)窯窯尾煙氣溫度壓力流量、離心通風(fēng)機(jī)和回轉(zhuǎn)窯的變頻控制、余熱鍋爐與電收塵器工藝設(shè)備、氧化鋅倉(cāng)相關(guān)設(shè)備等檢測(cè)、調(diào)節(jié)與控制。濕法脫氟、氯工藝需要實(shí)現(xiàn)冷卻煙道、粉煤倉(cāng)給料、高溫風(fēng)機(jī)、反應(yīng)槽、壓濾機(jī)等酸度和溫度的檢測(cè)、調(diào)節(jié)與控制。脫硫工藝需要實(shí)現(xiàn)焙砂球磨機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)、洗滌塔、除霧器、循環(huán)槽工藝設(shè)施設(shè)備的溫度、壓力、流量、液位等工 藝參數(shù)檢測(cè)、調(diào)節(jié)與控制。 2 控制方法 2.1 DCS 控制 根據(jù)被控對(duì)象的工藝特性和企業(yè)生產(chǎn)管理的要求,電氣、儀表檢測(cè)及過(guò)程控制采用分散控制系統(tǒng)( DCS) 為主。全廠采用集中控制方式。根據(jù)工藝生產(chǎn)操作的要求,在回轉(zhuǎn)窯車間設(shè)置集中控制室,該控制室集中顯示和控制原料倉(cāng)及配料、回轉(zhuǎn)窯車間( 含余熱鍋爐及收塵) 、煙氣脫硫和回轉(zhuǎn)窯循環(huán)水泵房的工藝流程中的檢測(cè)和控制參數(shù)。 DCS 控制系統(tǒng),配置一個(gè)廠 DCS 主控室,實(shí)現(xiàn)全廠工藝監(jiān)測(cè)、組態(tài)、視頻監(jiān)控、運(yùn)維管理與生產(chǎn)綜合調(diào)度。按工藝流程,分為回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)、回轉(zhuǎn)窯脫氟、氯工藝、煙氣脫硫三個(gè)獨(dú)立 DCS 過(guò)程控制段。其中回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)工藝控制段包括 3 個(gè)控制站: 原料倉(cāng)配料及轉(zhuǎn)運(yùn)站、回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)車間站、余熱鍋爐房站?;剞D(zhuǎn)窯脫氟氯工藝控制段包括 1 個(gè)控制站: 脫氟氯站。煙氣脫硫工藝控制段 2 個(gè)控制站: 焙砂球磨站和煙氣脫硫站。在三個(gè)工藝段分別配置主控制室,每個(gè)控制室配置 DCS 控制站,電源、CPU 冗余。廠主控站、車間站均采用冗余光纖的形式進(jìn)行通信連接。 2.2 電氣控制 車間 AC380 V 低壓電動(dòng)機(jī),采用自動(dòng)開(kāi)關(guān)、接觸器和電動(dòng)機(jī)保護(hù)器進(jìn)行控制和保護(hù),工藝生產(chǎn)需要集中控制的各設(shè)備均采用兩地控制,即現(xiàn)場(chǎng)控制箱就地控制和儀表 DCS 系統(tǒng)集中控制。儀表 DCS系統(tǒng)與電動(dòng)機(jī)保護(hù)器進(jìn)行 Profibus 通訊實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備集中控制。電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),開(kāi)、關(guān)操作,過(guò)程控制的工藝參數(shù)都在 DCS 操作站上顯示、控制。在開(kāi)關(guān)量較少的地方,電氣、儀表共用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[1-2]。 2.3 安全監(jiān)控 根據(jù)生產(chǎn)管理要求,在回轉(zhuǎn)窯區(qū)域、原料倉(cāng)及配料、堿洗脫氟、氯系統(tǒng)等各重要點(diǎn)位設(shè)置攝像機(jī),采用全數(shù)字高清智能 IP 攝像視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 3 設(shè)備的選型浸出渣回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)綜合回收工藝控制,要實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬元素的回收及三廢達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)要求。一是從工藝與環(huán)保角度,優(yōu)先考慮工藝及設(shè)備的先進(jìn)性和可靠性,滿足高效率低能耗的節(jié)能環(huán)保要求。二是從控制可靠性的角度,選擇適于工藝特點(diǎn)、先進(jìn)的檢測(cè)儀表與控制系統(tǒng),保障工藝過(guò)程的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,滿足工藝指標(biāo)的控制要求。 3.1 儀表選型 儀表的選型工作應(yīng)結(jié)合介質(zhì)特點(diǎn)、工藝流程、生產(chǎn)規(guī)模、自動(dòng)化控制水平等綜合考慮。在對(duì)儀表進(jìn)行選擇的過(guò)程中,在確保適應(yīng)性、安全可靠以及采用先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)還應(yīng)注意對(duì)成本的考慮,保障儀表選擇與使用有較好經(jīng)濟(jì)性[3-4]。 溫度儀表。溫度儀表多為插入式測(cè)量,因此與被測(cè)介質(zhì)的適應(yīng)性是優(yōu)先考慮的因素。本工藝生產(chǎn)多為酸性介質(zhì),必須要求帶外保護(hù)套管,選擇不銹鋼或鉬合金。對(duì)于煙氣介質(zhì),選擇耐磨型。 物位儀表。一般分液位與料位。液位儀表,根據(jù)介質(zhì)的溫度、揮發(fā)性、酸度等特點(diǎn)。本工藝生產(chǎn)液位測(cè)量酸液、煙塵、氧化鋅顆粒等,對(duì)于加熱溫度較低、蒸汽揮發(fā)較少的酸性液槽罐,選擇高頻雷達(dá)液位計(jì),對(duì)于加熱溫度高、蒸汽較多的環(huán)境選擇電容式液位計(jì)或吹氣式液位計(jì),強(qiáng)酸性、安全性要求高的環(huán)境選擇磁翻板液位計(jì)。料位儀表,應(yīng)結(jié)合料倉(cāng)的介質(zhì)性質(zhì)、顆粒揮發(fā)性、可視程度等環(huán)境特點(diǎn)選擇,對(duì)于煙塵性顆粒,因輸送攪動(dòng)、可視程度差的環(huán)境,應(yīng)優(yōu)先考慮靜壓力式儀表測(cè)量料位,對(duì)于粗顆粒、可視程度較好的環(huán)境選擇雷達(dá)型儀表。 流量?jī)x表與壓力儀表。充分考慮好被測(cè)物質(zhì)諸如密度、腐蝕性、溫度、壓力差等性質(zhì),由于流量?jī)x表對(duì)于測(cè)量精度方面有著較高要求,因此在對(duì)流量?jī)x表的選擇方面必須做到合理、精準(zhǔn)。在流量測(cè)量過(guò)程中,流量與管道、流量與流體之間都有著十分密切的聯(lián)系。常見(jiàn)的液體流量測(cè)量一般選擇使用符合國(guó)際規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置。本工藝生產(chǎn)涉及氣體、液體以及蒸汽流量?jī)x表 3 種類型。酸性導(dǎo)電液體流量,選擇防腐電磁流量計(jì),除鹽水、空氣、飽和蒸汽選擇采用節(jié)流裝置與智能差壓變送器配套方式或旋進(jìn)式流量計(jì),如威力巴流量,對(duì)于大管徑的煙氣流量測(cè)量采用熱式氣體質(zhì)量流量計(jì)。壓力儀表,對(duì)過(guò)程連續(xù)變化的高溫?zé)煔?、飽和蒸汽、除鹽水、空氣壓力測(cè)量采用帶 HART 協(xié)議的智能壓力變送器和智能差壓變送器,對(duì)有腐蝕、粘結(jié)酸性液體的壓力儀表選用隔膜式壓力表,并根據(jù)接觸介質(zhì)選擇耐磨、防腐等適應(yīng)物性的探頭材料。 過(guò)程分析儀表。在進(jìn)行過(guò)程分析儀選擇過(guò)程中,應(yīng)事先對(duì)分析對(duì)象的特質(zhì)、工藝流程、注意事項(xiàng)等進(jìn)行深入的了解,此外還應(yīng)對(duì)儀表性能及其使用的限制條件進(jìn)行了解,尤其是要做好儀表使用前的取樣及預(yù)處理準(zhǔn)備措施,確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。為保證本工藝生產(chǎn)煙氣達(dá)標(biāo)排放,需要對(duì)回轉(zhuǎn)窯煙氣、排放煙氣中的氧量、SO2 和 CO 濃度進(jìn)行分析,以確保反應(yīng)充分,降低能源消耗,減少 CO、SO2 的排放,達(dá)到工藝指標(biāo)與排放指標(biāo)。根據(jù)測(cè)量介質(zhì)、物性特點(diǎn),本工藝生產(chǎn)選擇氧化鋯氧量分析儀。對(duì)水質(zhì)分析,根據(jù)要求采用在線 pH 計(jì)、電導(dǎo)率等分析儀。根據(jù)自動(dòng)化控制水平要求,儀表可選擇傳統(tǒng)模擬量型、總線型儀表。本工藝要求儀表自動(dòng)化水平適中,因此儀表選擇傳統(tǒng)模擬量型,而非總線型。 3.2 控制系統(tǒng) 從工藝角度考慮,控制系統(tǒng)的選擇主要依據(jù)工藝類別( 流程型與離散型) 、模擬量測(cè)控?cái)?shù)量、回路工藝指標(biāo)調(diào)節(jié)要求等。從技術(shù)角度,主要考慮與儀表類型的匹配性、設(shè)備連鎖安全、組態(tài)編程、運(yùn)行維護(hù)的簡(jiǎn)便性。本綜合回收工藝生產(chǎn)具有較強(qiáng)化工流程型特點(diǎn),模擬量檢測(cè)點(diǎn)多達(dá) 200 多點(diǎn),調(diào)節(jié)回路100 多個(gè),因此選擇 DCS 控制系統(tǒng),模擬量模塊配置HART 類型,以與儀表匹配,軟件系統(tǒng)要求具有先進(jìn)控制算法 APC,以適應(yīng)工藝回路耦合、連續(xù)頻繁調(diào)節(jié)要求。低壓電氣控制,由于控制頻率較低,以狀態(tài)數(shù)據(jù)采集為主,配置高速、大容量 DP 總線模塊進(jìn)行通訊[5-6]。 3.3 調(diào)節(jié)閥 充分考慮好被測(cè)物質(zhì)諸如密度、腐蝕性、溫度、壓力差等性質(zhì)。本工藝生產(chǎn)需要對(duì)冷卻煙道出口煙氣溫度、鍋筒壓力、汽包液位等進(jìn)行調(diào)節(jié),根據(jù)介質(zhì)物性,對(duì)腐蝕性低的介質(zhì)選擇普通電動(dòng)開(kāi)關(guān)閥、調(diào)節(jié)閥,腐蝕性介質(zhì)選擇電動(dòng)襯氟調(diào)節(jié)閥,對(duì)大管徑氣體調(diào)節(jié)選用電動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥。并按調(diào)節(jié)閥設(shè)計(jì)要求,提供調(diào)節(jié)閥計(jì)算數(shù)據(jù)表選擇合適型號(hào)。 3.4 馬達(dá)保護(hù)器與變頻器 根據(jù)低壓電氣設(shè)備運(yùn)行要求,選擇具有過(guò)載、斷 相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)功能的馬達(dá)保護(hù)器,與接觸器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等電器元件構(gòu)成電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)單元,并具有遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)直接控制、面板指示、信號(hào)報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)總線通信等功能。變頻器考慮負(fù)載類型、電流、功率、電壓等因素選型,并以實(shí)際電機(jī)電流值作為變頻器選擇的主要依據(jù),電機(jī)的額定功率只能作為參考。本工藝生產(chǎn)中低壓設(shè)備多以調(diào)速為主,因此選擇恒轉(zhuǎn)矩型變頻器[7]。 4 各工藝段的典型控制 4.1 回轉(zhuǎn)揮發(fā)工藝控制段 原料倉(cāng)配料及轉(zhuǎn)運(yùn)控制站主要控制功能。圓盤給料機(jī)等設(shè)備的變頻控制; 原料倉(cāng)配料及轉(zhuǎn)運(yùn)工藝各設(shè)備邏輯連鎖與邏輯控制。回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)控制站主要控制功能。離心通風(fēng)機(jī)和回轉(zhuǎn)窯的變頻控制; 回轉(zhuǎn)窯揮發(fā)設(shè)備邏輯連鎖與邏輯控制; 生產(chǎn)預(yù)告信號(hào)控制。 余熱鍋爐控制站主要控制功能。鍋筒壓力、除氧器壓力調(diào)節(jié)控制; 汽包液位、除氧水箱液位和除鹽水箱液位控制; 鍋爐給水與熱水循環(huán)控制; 回轉(zhuǎn)窯引風(fēng)量控制; 余熱鍋爐上 38 臺(tái)振打器順序控制; 余熱鍋爐部分設(shè)備邏輯連鎖與邏輯控制。電除塵控制站主要控制功能。電除塵部分各設(shè)備邏輯連鎖與邏輯控制。 氧化鋅倉(cāng)控制站的主要控制功能。噸袋包裝機(jī)、空氣炮、計(jì)量螺旋、氣箱袋式收塵器和圓盤制粒機(jī)等設(shè)備的通信控制、邏輯連鎖與邏輯控制。 4.2 脫氟、氯工藝控制段 脫氟、氯控制站的主要控制功能。冷卻煙道煙氣、溫度調(diào)節(jié)控制; 脫氟、氯工藝主要設(shè)備保護(hù)與報(bào)警; 脫氟、氯工藝各設(shè)備邏輯連鎖與邏輯控制。 4.3 脫硫工藝控制段 焙砂球磨控制站的主要控制功能。球磨機(jī)磨礦濃度控制; 焙砂球磨工藝各設(shè)備邏輯連鎖與邏輯控制。 煙氣脫硫控制站的主要控制功能。洗滌塔出口煙氣溫度控制; 事故水高位槽液位、電除霧器沖洗水儲(chǔ)槽液位和洗滌塔液位控制; 煙氣脫硫工藝設(shè)備邏輯連鎖與邏輯控制。 5 結(jié)語(yǔ) 浸出渣回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線建設(shè)優(yōu)先考慮主要工藝及設(shè)備的先進(jìn)性和可靠性,滿足高效率低能耗的節(jié)能環(huán)保要求,三廢達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)要求。儀表、控制系統(tǒng)的選型配置須與工藝方法和工藝裝備適應(yīng),通過(guò)馬達(dá)保護(hù)器、Profubus-DP 總線集成低壓電氣設(shè)備的集中監(jiān)測(cè)控制,軟件系統(tǒng)要求具有先進(jìn)控制算法( APC) ,以滿足工藝參數(shù)檢測(cè)、回路調(diào)節(jié)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、工藝連鎖、節(jié)能運(yùn)行等多個(gè)功能目標(biāo)。 項(xiàng)目實(shí)施,建成配置合理、裝備水平高、節(jié)能環(huán)保、環(huán)境好的鋅冶煉浸出渣回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線,確保鋅冶煉浸出渣資源化、無(wú)害化,回收棄渣中的有價(jià)金屬,上海自動(dòng)化儀表同時(shí)利用浸出渣處理將危廢渣轉(zhuǎn)變?yōu)橐话愎虖U,減少冶煉棄渣量,降低轉(zhuǎn)運(yùn)及堆存要求,取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 |