1引言
銅冶煉爐排出的煙氣視銅礦的硫（s）成份的不同含有不同的so2氣體，這種含有有害氣體的煙氣排放大氣中，造成自然環(huán)境的嚴(yán)重污染，對(duì)周圍的生態(tài)造成非常嚴(yán)重的威脅。這與可持續(xù)發(fā)展的國(guó)策、高品質(zhì)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)要求是格格不入的。隨著科技進(jìn)步和環(huán)保的嚴(yán)格要求，新老銅冶煉企業(yè)改造建設(shè)成為無(wú)公害工廠——綠色工廠已日顯其迫切性和必要性。銅冶煉轉(zhuǎn)爐煙氣制酸不單是煙氣污染環(huán)境的治理，而且能充分利用煙氣的硫氧化物，生產(chǎn)工農(nóng)業(yè)都需要的硫酸產(chǎn)品，成為銅冶煉工廠的非常重要的附產(chǎn)品。
本文所涉及的煙氣制酸工藝采用了先進(jìn)的二段動(dòng)力波洗滌煙氣和二轉(zhuǎn)二吸等新技術(shù)，達(dá)到生產(chǎn)高品的硫酸產(chǎn)品，消除污染，保護(hù)環(huán)境的雙重目的。伴隨著動(dòng)力波煙氣洗滌凈化和so2轉(zhuǎn)化吸收技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用和推廣，工藝流的檢測(cè)與監(jiān)控技術(shù)也日益發(fā)展和完善，從常規(guī)儀表的測(cè)控系統(tǒng)已發(fā)展到普遍采用dcs集散控制系統(tǒng)階段。從儀表、電力分兩個(gè)專業(yè)各自進(jìn)行傳統(tǒng)模式的控制到現(xiàn)今儀電一體化綜合監(jiān)控系統(tǒng)。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
針對(duì)項(xiàng)目生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，dcs系統(tǒng)采用abb industrial itfreelance控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是面向工業(yè)自動(dòng)化的新一代開(kāi)放式dcs系統(tǒng)，全面支持現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，系統(tǒng)采用全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全局一體化編程。系統(tǒng)通信為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)擴(kuò)展能力，系統(tǒng)編程采用國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)場(chǎng)控制站采用符合技術(shù)要求的遠(yuǎn)程i/oabb s800并通過(guò)profibus總線與控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
dcs系統(tǒng)的控制器采用冗余控制器，通過(guò)profibus總線與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接，通過(guò)以太網(wǎng)與操作站、工程師站和網(wǎng)關(guān)連接。控制器內(nèi)部電源采用冗余結(jié)構(gòu)，柜外i/o通訊網(wǎng)絡(luò)采用光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)如圖1所示。
dcs系統(tǒng)用于硫酸四系列的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的控制，其包括凈化系統(tǒng)、轉(zhuǎn)化系統(tǒng)、干吸系統(tǒng)及與硫酸四系列相關(guān)的整個(gè)過(guò)程。本dcs系統(tǒng)與工廠原有dcs系統(tǒng)和現(xiàn)有廠區(qū)管控網(wǎng)相聯(lián)并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。
3 監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
3.1凈化系統(tǒng)
從冶煉爐來(lái)的so2煙氣中含有金屬質(zhì)的煙氣、酸霧、水蒸汽及其它從原料礦中來(lái)的雜質(zhì)。這些雜質(zhì)必須清除。煙氣的溫度高，也必須冷卻。冷卻和高效去除氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)雜質(zhì)由凈化系統(tǒng)來(lái)完成。這一系統(tǒng)由一級(jí)動(dòng)力波洗滌器、氣體冷卻塔和二級(jí)動(dòng)力波洗滌器構(gòu)成。每臺(tái)洗滌器都包含有一跟著一洗滌器分離槽的逆向噴嘴。煙氣首先進(jìn)入一級(jí)動(dòng)力波洗滌器，一組3個(gè)噴嘴逆向噴射的稀酸將其急速冷卻和洗滌。絕大部分的煙氣、固體和霧粒從煙氣中分離，并且煙氣也因絕熱飽和（水分的蒸汽）而冷卻。因而，出口氣體的濕體積大大于進(jìn)口。氣體混合物從一級(jí)動(dòng)力波洗滌器進(jìn)入洗滌器分離槽，洗滌液從煙氣中分離，并聚集在槽的底部，槽進(jìn)口的側(cè)壁及分離器，有助于煙氣進(jìn)入冷卻塔和二級(jí)動(dòng)力波前脫離細(xì)小霧和其他粒子。一級(jí)動(dòng)力波分離槽的液位由氣體冷卻塔系統(tǒng)、二級(jí)動(dòng)力波分離槽的串入量和電除霧系統(tǒng)的外排液量維持。并有一個(gè)自動(dòng)閥門控制液位。稀酸通過(guò)一級(jí)動(dòng)力波洗滌器循環(huán)泵打往3個(gè)噴嘴和溢流堰，泵靠重力從一級(jí)動(dòng)力波分離槽吸液體。溢流堰的稀酸流量帶高、低和低-低報(bào)警監(jiān)控。這個(gè)流量要求在低-低流量時(shí)連鎖開(kāi)啟事故水閥門。噴嘴得稀酸壓力在低-低壓力時(shí)連鎖開(kāi)啟事故水閥門。當(dāng)一級(jí)動(dòng)力波循環(huán)泵被停的時(shí)候，主風(fēng)機(jī)也連鎖停車?？刂迫鐖D2所示。
3.2轉(zhuǎn)換系統(tǒng)
so2轉(zhuǎn)化成so3是氧化放熱反應(yīng)，在高溫和氧化釩催化劑作用下進(jìn)行，該反應(yīng)消耗o2，生成so3，并升高氣體溫度直至達(dá)到平衡狀態(tài)，在平衡點(diǎn)反應(yīng)終止。通過(guò)使反應(yīng)在連續(xù)的催化劑層中進(jìn)行并在層間進(jìn)行冷卻，可以提高反應(yīng)程度（轉(zhuǎn)化效率）。
自動(dòng)控制用于維持最適宜的轉(zhuǎn)化層進(jìn)口溫度，第一層進(jìn)口溫度控制冷熱交換器（四換）氣體旁路，第二層氣體進(jìn)口溫度通過(guò)熱交換（一換）氣體旁路控制，第三層進(jìn)口溫度控制中間交換氣體旁路，第四層進(jìn)口溫度控制冷卻交換器a和b氣體旁路。自動(dòng)溫度控制也用于第二層出口溫度，通過(guò)轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)的旁路部分圍繞著第一層和熱熱交換器殼程（一換）輸送氣體。必須轉(zhuǎn)移一部分反應(yīng)熱量到第二層該控制主要需要低氣體溫度，因此離開(kāi)一吸塔的氣體在返回轉(zhuǎn)化器之前被充分預(yù)熱。一層進(jìn)口溫度控制、二層進(jìn)口溫度控制和二層出口溫度控制流程如圖3所示。
3.3干吸系統(tǒng)
從傳化器第三層來(lái)的煙氣在冷中間交換器a和b中冷卻，然后流過(guò)一吸塔。在此三層轉(zhuǎn)化的so3被第一次吸收到循環(huán)的98.5%硫酸中，然后煙氣經(jīng)過(guò)一個(gè)高效除霧器流出，在冷中間熱交換器a和b及熱中間熱交換器被重新加熱，然后返回轉(zhuǎn)化器的第四層進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化。煙氣在進(jìn)入二吸塔之前在冷熱交換器和so3冷卻器中被冷卻。二吸塔中，第四層轉(zhuǎn)化形成的so3被吸收到循環(huán)的98.5%硫酸中。煙氣經(jīng)過(guò)一個(gè)碰撞型除霧器后流出塔，進(jìn)入煙囪排放，基本上沒(méi)有so2和酸霧。通過(guò)一組在兩系統(tǒng)中允許自動(dòng)控制酸濃和泵槽液位的串酸管線，它與用于干燥塔的濃酸系統(tǒng)連通。
一吸塔上塔流量控制，通過(guò)調(diào)節(jié)在共用一吸/二吸塔酸冷器酸旁路管線上的閥門。上塔的酸溫控制，通過(guò)調(diào)節(jié)從共用酸冷器到一吸塔的流出管線上閥門。
二吸塔上塔流量控制，通過(guò)調(diào)節(jié)在共用酸冷器酸旁路管線上的閥門。上塔的酸溫控制，通過(guò)調(diào)節(jié)在從一吸/二吸塔酸冷器到埂吸塔的流出管線上的閥門。控制如圖4所示。
4 監(jiān)控功能
4.1流程圖及總貌顯示
按照裝置工藝和操作員的專門需要組態(tài)的用以表示工藝過(guò)程狀態(tài)的顯示畫面，工藝流程畫面顯示當(dāng)前的過(guò)程數(shù)據(jù)或過(guò)程狀態(tài)，用數(shù)字或模擬形式進(jìn)行顯示（如棒圖。動(dòng)態(tài)填充或趨勢(shì)窗口）。畫面顯示中的圖形符號(hào)根據(jù)過(guò)程狀態(tài)進(jìn)行置換、閃爍、變色以及位置變化，即進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。而總貌圖則可調(diào)出分組顯示，用戶流程畫面顯示、設(shè)定曲線顯示、趨勢(shì)顯示和sfc順序顯示。
4.2快選窗口及分組顯示
功能與總貌顯示畫面類似，但它是可在其它顯示上隨意浮動(dòng)的窗口，由它調(diào)出某一畫面后其自身并不消失而是同時(shí)顯示。為便于更準(zhǔn)確的讀數(shù)，還同時(shí)顯示其物理量綱的數(shù)字。通過(guò)顏色的變換和閃爍可迅速檢測(cè)出各變量的故障狀態(tài)。所組態(tài)的報(bào)警極限值也能顯示出來(lái)。從分組顯示單元中可直接選擇所期望的值，它使得操作員能在過(guò)程運(yùn)行中進(jìn)行快速而適當(dāng)?shù)母深A(yù)。
4.3面板及趨勢(shì)顯示和歸檔
采用面板窗口顯示技術(shù)，可同時(shí)獲得總體和詳細(xì)的信息。面板顯示是彈出式窗口，與標(biāo)準(zhǔn)顯示或自由格式的用戶畫面同時(shí)顯示在監(jiān)視器上。它可以隨意拖動(dòng)，不用時(shí)可關(guān)閉。所選的過(guò)程點(diǎn)隨時(shí)可以通過(guò)面板來(lái)顯示或操作。
模擬和數(shù)字過(guò)程變量隨時(shí)間的變化過(guò)程可以趨勢(shì)畫面進(jìn)行顯示并歸檔存儲(chǔ)。
4.4消息列表及操作員提示
控制器檢測(cè)出的過(guò)程故障或開(kāi)關(guān)量變化連同其時(shí)間標(biāo)簽（事件發(fā)生時(shí)刻），將一同被送往操作站作為消息通報(bào)。系統(tǒng)提供以下消息類型：系統(tǒng)故障、過(guò)程報(bào)警、開(kāi)關(guān)動(dòng)作和操作員提示。過(guò)程消息類型指定五種不同的優(yōu)先級(jí)（從0～5），系統(tǒng)故障另分成三個(gè)優(yōu)先級(jí)（s1～s3）。不同優(yōu)先級(jí)的消息以不同的顏色顯示并可選擇不同的確認(rèn)方法。此外還顯示過(guò)程點(diǎn)的名稱和故障狀態(tài)。所有消息均可以中文顯示。為觀察更加清晰，操作員可把某個(gè)優(yōu)先級(jí)或裝置區(qū)域的消息暫時(shí)從屏幕上取消而不顯示。
4.5記錄及系統(tǒng)診斷顯示
記錄用于記錄來(lái)自過(guò)程的事件、狀態(tài)和順序。記錄文件存貯在硬盤上，可在監(jiān)視器上顯示、通過(guò)打印機(jī)輸出或轉(zhuǎn)存以備將來(lái)評(píng)估。系統(tǒng)硬、軟件的當(dāng)前狀態(tài)由一個(gè)在后臺(tái)自動(dòng)運(yùn)行的系統(tǒng)診斷程序進(jìn)行監(jiān)視。系統(tǒng)狀態(tài)顯示（顯示包括操作站、過(guò)程站、現(xiàn)場(chǎng)控制器以及系統(tǒng)總線在內(nèi)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總貌和狀態(tài)）、站狀態(tài)顯示、模件狀態(tài)顯示（顯示與所選模件有關(guān)的詳細(xì)信息）。
5 結(jié)束語(yǔ)
abb industrial itfreelance監(jiān)控系統(tǒng)有著高性能、全開(kāi)放、規(guī)模靈活、成本較低的特點(diǎn)，也是轉(zhuǎn)爐煙氣制酸流程過(guò)程監(jiān)控系統(tǒng)選型的著眼點(diǎn)。該dcs監(jiān)控系統(tǒng)于2003年底完成安裝調(diào)試及試運(yùn)行，現(xiàn)已投入正常運(yùn)行。運(yùn)行實(shí)踐表明，系統(tǒng)能適應(yīng)硫酸生產(chǎn)中的惡劣環(huán)境，性能穩(wěn)定可靠，產(chǎn)品質(zhì)量提高，年經(jīng)濟(jì)效益達(dá)2000多萬(wàn)元。
本文采用了先進(jìn)的二段動(dòng)力波洗滌煙氣和二轉(zhuǎn)二吸等新技術(shù)煙氣制酸工藝，用搞性能abb industrial it freelance監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了該煙氣制酸流程控制的電儀一體化，達(dá)到生產(chǎn)高品質(zhì)的硫酸產(chǎn)品，消除污染，保護(hù)環(huán)境的雙重目的。
（轉(zhuǎn)載）
