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烟气制备硫酸生产过程的DCS设计
作者:西部矿业股份有限公司 刘远兵 罗云邦
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化工机械展厅
炼油设备, 生物柴油生产设备, 煤化工设备, ...
摘 要:鉴于DCS系统不仅具备极高的可靠性、多功能性,而且人-机联系便利,能够完成各类数据的采集与处理以及复杂高级的控制,所以大型企业大多采用DCS系统。论述了烟气制备硫酸的DCS 设计。DCS系统包括了硬件和软件,主要硬件有操作员站、工程师站、现场I/O站。
关键词:集散控制系统 硫酸

引言

今天,随着计算机、自动化以及网络技术的飞速发展,社会的信息化进程已经被推向了一个全新的阶段,信息的传递和交换已经成为社会生产、生活运作的重要基础,具有通信功能的自动化仪表技术和工业控制计算机技术的大量应用使人们在生产工作中对计算机控制的依赖越来越大,因为它带来的利润是很可观的。在冶炼行业,冶炼产生了大量污染空气的尾气二氧化硫。制酸厂的任务就是把二氧化硫回收利用制成硫酸,这既解决了环境污染问题,又能为工厂创造巨大的经济效益。本课题将多年以来冶炼厂工程技术人员掌握的技术资料和实际经验进行了量化,并体现在过程控制的思想之中。同时对分布区域较为广泛的设备集中监视和控制起了很大作用。

1 烟气净化工艺

图1所示为稀酸洗涤法工艺流程图。DCS主要监视流程中的工艺参数,实现对串酸的手动/自动控制。

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图1 烟气净化工艺流程

在有色金属冶炼过程中,产生的尾气中含有SO2和其它杂质,因此需进一步净化烟气,降低烟气含尘量,以防止烟尘沉淀而造成管道、设备、触媒层堵塞。烟气净化可采用干洗净化、水洗净化、稀酸洗涤、热浓酸洗涤等方法。

2 烟气干吸工艺

吸收塔的中心任务是用98酸吸收经转化后生成的SO3烟气产生成品酸,吸收工段就是把三氧化硫加工成硫酸。在工业生产中不是采用水来吸收三氧化硫气体,而是使用浓度为98%的浓硫酸作吸收剂,它吸收三氧化硫的效果最好,三氧化硫经浓硫酸吸收后成为高浓度硫酸,用干燥塔出来的稀酸稀释,得到浓度为98%的硫酸。冶炼厂采用了两转两吸的工艺流程。如图2所示。

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图2 烟气干吸工艺流程

在干吸流程图画面中有98酸生产/93酸生产选择开关,通过开关的切换选择不同的硫酸生产。两种硫酸的生产控制方法不相同。

3 烟气制备硫酸过程的参数检测和DCS系统配置

3.1 现场检测仪表

温度测量主要采用热电偶温度计、热电阻温度计及辐射温度计;液位测量主要采用的是气介质式超声波液位传感器、DG-DBH型电感式液位计或吹气式液位计;烟气浓度测量主要采用ABB AO2000气体分析仪;酸浓度测量主要采用智能化密度式硫酸浓度计;压力测量主要采用膜盒式压力计。冶炼烟气制酸的DCS系统配置如图3所示。

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图3 生产控制系统配置图

i.CS-3000控制系统包括现场控制单元、数据采集单元、操作单元、通信系统以及相应的软件等,能够实现整个工艺装置的数据采集、模拟量控制、开关量控制、联锁保护控制等控制功能,以保证整个工艺装置高效、稳定、长周期地运行。

3.2 现场控制站

现场控制站是集散系统中直接与现场打交道的I/O处理系统。它吸取了国外多家集散控制系统在现场控制站一级的技术特点,具有可靠性高、分散度高和可冗余配置的技术特色。

实现了电源、主控模板和I/O模板的冗余配置,实现了所有I/O模板的智能化,降低了主控模板的负担,体现了风险分散的原则,使得板级运行状态检测和故障诊断能力得以提高。
用现场总线取代了并行总线,使各I/O模板之间相对独立,功能进一步分散,实现了I/O模板故障的有效隔离,提高了系统的整体可靠性;此外,现场总线的网络结构使系统能够方便地将主控组件和辅助组件分散到现场进行安装,从而提高系统的I/O处理能力并节省信号电缆。

根据现场的不同应用特点,用户可对现场控制站进行灵活配置,以满足各种应用需求:

① 以过程控制为主,辅以顺序逻辑控制,构成一个可实现各种复杂控制方案的、以连续生产自动化为对象的现场控制站;
② 以顺控逻辑、联锁控制功能为主体的现场控制装置;
③ 可构成一个对大批过程信号进行总体信号采集的现场采集站;
④ 现场控制站上也可配置本地操作员接口,实现本地操作;
⑤ 提供了与其它现场设备(如:PLC、智能仪表、智能调节器等)接口;

总之,集散系统的现场控制站是一个具有信号采集、回路调节、逻辑连锁、顺序控制及本地操作功能的大型现场控制设备。

3.3 操作员站

集散系统操作员站是工业现场操作人员使用的设备,它提供了系统和操作人员的完整接口,操作人员通过它实现各种控制调节和管理功能。

操作员站的各种功能运行在实时多任务操作系统下,通过专用键盘和轨迹球可进行各种操作的切换,实现控制调节、过程点修改、报警管理、趋势显示和报表打印等一系列功能。
ics3000操作站的硬件基本组成包括:工控PC机(IPC)、彩色显示器、鼠标、键盘、SC netⅡ网卡、专用操作站键盘等。

操作站安装文件、监控软件,操作人员可以进行组态操作。

3.4 工程师站

工程师站是提供技术人员生成控制系统的人-机接口,技术人员也可以通过工程师站对应用系统进行监视。工程师站上配有组态软件,为用户提供一个灵活而功能齐全的工作平台,以实现用户的各种控制策略。

ics3000的工程师站具有工程站和操作员站双重功能,工程师站和操作员站的操作等级不同。如果在工程师站上配置操作员站软件,则可以完成工程师站和操作员站的双重功能。

4 结束语

本系统只是传统的两级结构:分散过程控制级和集中操作监控级,所以系统比较简单,没有综合信息管理级。随着工业控制机在工业领域应用和通信技术的发展,将工业生产的过程控制与管理调度相结合,从而使工业自动化在就地控制、集中控制的基础上,向综合自动化方向及管控一体化发展。

参考文献
1 于海生. 微型计算机控制技术[M]. 北京: 清华大学出版社,2003.
2 王森.仪表常用数据手册[M].北京:化学工业出版社,2000.
3 何离庆,张寿命,朱文嘉.过程控制系统与装置[M].重庆:重庆大学出版社,2002.
4 化学工业部化肥司组织编写. 硫酸生产分析规程[M]. 北京:化学工业出版社,1993.(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (12/31/2010)
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