LK在氧化鋁生產(chǎn)中的應(yīng)用方案
鋁是世界上第二大常用金屬，其產(chǎn)量和消費(fèi)量?jī)H次于鋼鐵，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有支撐作用和戰(zhàn)略地位的金屬原材料。氧化鋁是鋁冶煉的主要原料，每生產(chǎn)1噸原鋁需要消耗近2噸氧化鋁。隨著一些大型氧化鋁廠對(duì)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化重視程度逐步地提高以及新技術(shù)、新工藝的使用、裝備的完善，氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程的控制管理越來(lái)越受到重視，系統(tǒng)開(kāi)始采用先進(jìn)的檢測(cè)、分析設(shè)備和控制管理系統(tǒng)。
在氧化鋁生產(chǎn)中采用基于和利時(shí)公司HOLLiAS LK系列PLC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)、各道工序基本上都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，對(duì)于難以采用數(shù)學(xué)模型來(lái)描述的復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程，如磨礦過(guò)程，難以直接測(cè)量的某些礦漿成分采用了智能控制技術(shù)和軟測(cè)量推理技術(shù)，使主要工藝參數(shù)和生產(chǎn)指標(biāo)的控制實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化，對(duì)提高氧化鋁生產(chǎn)的自動(dòng)化水平、管理水平，提高系統(tǒng)可靠性、生產(chǎn)連續(xù)性具有十分重要的推動(dòng)作用。
典型配置方案
系統(tǒng)配置圖如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)按氧化鋁生產(chǎn)的各個(gè)主要工序?qū)⑾到y(tǒng)分為四個(gè)子系統(tǒng)。為了保證系統(tǒng)的完整性，系統(tǒng)設(shè)置有一個(gè)監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心內(nèi)可以監(jiān)控到整個(gè)氧化鋁生產(chǎn)的各個(gè)子過(guò)程。為了便于管理，提高系統(tǒng)的信息化程度，系統(tǒng)還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，任何授權(quán)的客戶端都可以在任意地方通過(guò)Internet瀏覽系統(tǒng)狀態(tài)。
圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖
監(jiān)控中心設(shè)有監(jiān)視計(jì)算機(jī)、網(wǎng)路交換機(jī)、打印機(jī)、UPS以及其他辦公設(shè)備，通過(guò)環(huán)形的光纖以太網(wǎng)絡(luò)與氧化鋁生產(chǎn)廠的各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行連接。
四個(gè)子系統(tǒng)即相互獨(dú)立又融為一體。每個(gè)子系統(tǒng)均采用冗余的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，配置有冗余的監(jiān)控計(jì)算機(jī)、HOLLiAS LK大型PLC、PLC機(jī)柜、現(xiàn)場(chǎng)I/O站等設(shè)備。其中HOLLiAS LK大型PLC是系統(tǒng)的核心，完成對(duì)氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)流程控制和設(shè)備的監(jiān)控等。
關(guān)鍵工序控制
熟料燒成是燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)的關(guān)鍵工序，其作用是將來(lái)自原料制備工序的生料漿通過(guò)回轉(zhuǎn)窯燒制成易于溶解的固體鋁酸鈉熟料，燃料燃燒的廢氣經(jīng)重力、旋風(fēng)和靜電三級(jí)收塵后排入大氣，熟料送入熟料倉(cāng)。
熟料燒成工序以實(shí)現(xiàn)整個(gè)熟料燒成過(guò)程長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗為總體目標(biāo)。同時(shí)提高電收塵運(yùn)轉(zhuǎn)率和降低出口含塵量，降低堿耗；杜絕跑煤造成的事故，使該工序收塵效率處于最佳值。
晶種分解和碳酸化分解工序
結(jié)法分解過(guò)程分為燒結(jié)法晶種分解和碳酸化分解兩部分。種分原液和晶種在種分槽內(nèi)進(jìn)行連續(xù)分解，并通入高壓站送來(lái)的壓縮空氣進(jìn)行攪拌，種分后料漿送往氫氧化鋁過(guò)濾洗滌工序。碳分原液送入碳分槽，向槽內(nèi)通入凈化后的二氧化碳?jí)嚎s機(jī)送來(lái)的二氧化碳?xì)膺M(jìn)行碳分連續(xù)分解，碳分后料漿送往氫氧化鋁過(guò)濾洗滌工序。
熟料燒成工
堿液蒸發(fā)及調(diào)配工序
蒸發(fā)工序相當(dāng)于氧化鋁生產(chǎn)流程中的回收站，目的是保持水量平衡，將拜爾法或燒結(jié)法的種分母液蒸濃到符合生產(chǎn)要求的濃度并排除生產(chǎn)過(guò)程中積累的雜質(zhì)。
堿液調(diào)配流程也是氧化鋁生產(chǎn)流程的重要流程之一，其任務(wù)是為高壓溶出、格子磨以及燒結(jié)法的生料磨等工段提供優(yōu)質(zhì)的循環(huán)堿液。拜爾法生產(chǎn)中的循環(huán)堿液主要由拜爾法蒸發(fā)母液、原液、液堿及燒結(jié)法種分蒸發(fā)母液調(diào)配而成，用于格子磨給料工序的配料和調(diào)整高壓溶出給料的固含以及燒結(jié)法生料漿的調(diào)配。
溶出、分離、洗滌及赤泥外排工序
溶出分離系統(tǒng)工藝是由冷卻機(jī)送來(lái)的熟料，經(jīng)裙式機(jī)和板式機(jī)輸送至破碎機(jī)，進(jìn)行中級(jí)破碎，再輸送到熟料倉(cāng)。然后經(jīng)板式飼料機(jī)計(jì)量喂入溶出磨，赤泥洗液、碳分母液與熟料按一定比例加入溶出磨，進(jìn)行粉碎溶出。溶出漿液進(jìn)入分級(jí)機(jī)進(jìn)行粒度分級(jí)，粗粒返砂繼續(xù)進(jìn)磨磨細(xì)，分級(jí)機(jī)溢流經(jīng)溶出泵送至分離沉降槽進(jìn)行赤泥分離。
赤泥洗滌及外排是對(duì)分離后的的赤泥進(jìn)行反向洗滌，回收赤泥中的堿和氧化鋁，是氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)中節(jié)能降耗的主要環(huán)節(jié)。
該工序的主體設(shè)備：球磨機(jī)、分級(jí)機(jī)、調(diào)整槽、沉降槽、洗滌沉降槽、外排油隔泵。主要完成如下控制功能：
溶出磨的下料量、調(diào)整槽液位、溶出磨瓦溫、沉降槽耙機(jī)負(fù)荷、絮凝劑槽液位、油站的油壓油溫、沉降槽的L/S、沉降槽的溫度、油隔泵壓力、赤泥槽的液位、各泵的電機(jī)電流檢測(cè)。
熟料下料與調(diào)整液的控制。
沉降槽底流液固比的自動(dòng)控制：通過(guò)分離底流液固比、沉降槽耙機(jī)荷重，調(diào)整分離底流流量實(shí)現(xiàn)。
底流液固比、外排油隔泵自動(dòng)控制。
赤泥槽液位的自動(dòng)控制：通過(guò)赤泥油隔泵速度調(diào)節(jié)。
系統(tǒng)特點(diǎn)
系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性高。通過(guò)采用冗余的LK PLC解決方案，最大限度地避免了系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)故障后造成系統(tǒng)停機(jī)的問(wèn)題，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性大幅度提高。
系統(tǒng)規(guī)模大，涵蓋了計(jì)算機(jī)技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)、檢測(cè)儀表技術(shù)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，綜合性強(qiáng)。
系統(tǒng)管理先進(jìn)，自動(dòng)化、信息化程度高。
系統(tǒng)控制方案合理，控制策略科學(xué)，完全滿足氧化鋁生產(chǎn)線的要求。
系統(tǒng)開(kāi)放性好。系統(tǒng)軟件平臺(tái)提供多種數(shù)據(jù)訪問(wèn)方式，如OPC、DDE、ODB等，保證了開(kāi)放性，能與第三方軟硬件兼容，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。
在氧化鋁生產(chǎn)中采用基于和利時(shí)公司HOLLiAS LK系列PLC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)、各道工序基本上都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，對(duì)于難以采用數(shù)學(xué)模型來(lái)描述的復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程，如磨礦過(guò)程，難以直接測(cè)量的某些礦漿成分采用了智能控制技術(shù)和軟測(cè)量推理技術(shù)，使主要工藝參數(shù)和生產(chǎn)指標(biāo)的控制實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化，對(duì)提高氧化鋁生產(chǎn)的自動(dòng)化水平、管理水平，提高系統(tǒng)可靠性、生產(chǎn)連續(xù)性具有十分重要的推動(dòng)作用。
典型配置方案
系統(tǒng)配置圖如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)按氧化鋁生產(chǎn)的各個(gè)主要工序?qū)⑾到y(tǒng)分為四個(gè)子系統(tǒng)。為了保證系統(tǒng)的完整性，系統(tǒng)設(shè)置有一個(gè)監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心內(nèi)可以監(jiān)控到整個(gè)氧化鋁生產(chǎn)的各個(gè)子過(guò)程。為了便于管理，提高系統(tǒng)的信息化程度，系統(tǒng)還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，任何授權(quán)的客戶端都可以在任意地方通過(guò)Internet瀏覽系統(tǒng)狀態(tài)。
圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖
監(jiān)控中心設(shè)有監(jiān)視計(jì)算機(jī)、網(wǎng)路交換機(jī)、打印機(jī)、UPS以及其他辦公設(shè)備，通過(guò)環(huán)形的光纖以太網(wǎng)絡(luò)與氧化鋁生產(chǎn)廠的各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行連接。
四個(gè)子系統(tǒng)即相互獨(dú)立又融為一體。每個(gè)子系統(tǒng)均采用冗余的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，配置有冗余的監(jiān)控計(jì)算機(jī)、HOLLiAS LK大型PLC、PLC機(jī)柜、現(xiàn)場(chǎng)I/O站等設(shè)備。其中HOLLiAS LK大型PLC是系統(tǒng)的核心，完成對(duì)氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)流程控制和設(shè)備的監(jiān)控等。
關(guān)鍵工序控制
熟料燒成是燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)的關(guān)鍵工序，其作用是將來(lái)自原料制備工序的生料漿通過(guò)回轉(zhuǎn)窯燒制成易于溶解的固體鋁酸鈉熟料，燃料燃燒的廢氣經(jīng)重力、旋風(fēng)和靜電三級(jí)收塵后排入大氣，熟料送入熟料倉(cāng)。
熟料燒成工序以實(shí)現(xiàn)整個(gè)熟料燒成過(guò)程長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗為總體目標(biāo)。同時(shí)提高電收塵運(yùn)轉(zhuǎn)率和降低出口含塵量，降低堿耗；杜絕跑煤造成的事故，使該工序收塵效率處于最佳值。
晶種分解和碳酸化分解工序
結(jié)法分解過(guò)程分為燒結(jié)法晶種分解和碳酸化分解兩部分。種分原液和晶種在種分槽內(nèi)進(jìn)行連續(xù)分解，并通入高壓站送來(lái)的壓縮空氣進(jìn)行攪拌，種分后料漿送往氫氧化鋁過(guò)濾洗滌工序。碳分原液送入碳分槽，向槽內(nèi)通入凈化后的二氧化碳?jí)嚎s機(jī)送來(lái)的二氧化碳?xì)膺M(jìn)行碳分連續(xù)分解，碳分后料漿送往氫氧化鋁過(guò)濾洗滌工序。
熟料燒成工
堿液蒸發(fā)及調(diào)配工序
蒸發(fā)工序相當(dāng)于氧化鋁生產(chǎn)流程中的回收站，目的是保持水量平衡，將拜爾法或燒結(jié)法的種分母液蒸濃到符合生產(chǎn)要求的濃度并排除生產(chǎn)過(guò)程中積累的雜質(zhì)。
堿液調(diào)配流程也是氧化鋁生產(chǎn)流程的重要流程之一，其任務(wù)是為高壓溶出、格子磨以及燒結(jié)法的生料磨等工段提供優(yōu)質(zhì)的循環(huán)堿液。拜爾法生產(chǎn)中的循環(huán)堿液主要由拜爾法蒸發(fā)母液、原液、液堿及燒結(jié)法種分蒸發(fā)母液調(diào)配而成，用于格子磨給料工序的配料和調(diào)整高壓溶出給料的固含以及燒結(jié)法生料漿的調(diào)配。
溶出、分離、洗滌及赤泥外排工序
溶出分離系統(tǒng)工藝是由冷卻機(jī)送來(lái)的熟料，經(jīng)裙式機(jī)和板式機(jī)輸送至破碎機(jī)，進(jìn)行中級(jí)破碎，再輸送到熟料倉(cāng)。然后經(jīng)板式飼料機(jī)計(jì)量喂入溶出磨，赤泥洗液、碳分母液與熟料按一定比例加入溶出磨，進(jìn)行粉碎溶出。溶出漿液進(jìn)入分級(jí)機(jī)進(jìn)行粒度分級(jí)，粗粒返砂繼續(xù)進(jìn)磨磨細(xì)，分級(jí)機(jī)溢流經(jīng)溶出泵送至分離沉降槽進(jìn)行赤泥分離。
赤泥洗滌及外排是對(duì)分離后的的赤泥進(jìn)行反向洗滌，回收赤泥中的堿和氧化鋁，是氧化鋁生產(chǎn)系統(tǒng)中節(jié)能降耗的主要環(huán)節(jié)。
該工序的主體設(shè)備：球磨機(jī)、分級(jí)機(jī)、調(diào)整槽、沉降槽、洗滌沉降槽、外排油隔泵。主要完成如下控制功能：
溶出磨的下料量、調(diào)整槽液位、溶出磨瓦溫、沉降槽耙機(jī)負(fù)荷、絮凝劑槽液位、油站的油壓油溫、沉降槽的L/S、沉降槽的溫度、油隔泵壓力、赤泥槽的液位、各泵的電機(jī)電流檢測(cè)。
熟料下料與調(diào)整液的控制。
沉降槽底流液固比的自動(dòng)控制：通過(guò)分離底流液固比、沉降槽耙機(jī)荷重，調(diào)整分離底流流量實(shí)現(xiàn)。
底流液固比、外排油隔泵自動(dòng)控制。
赤泥槽液位的自動(dòng)控制：通過(guò)赤泥油隔泵速度調(diào)節(jié)。
系統(tǒng)特點(diǎn)
系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性高。通過(guò)采用冗余的LK PLC解決方案，最大限度地避免了系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)故障后造成系統(tǒng)停機(jī)的問(wèn)題，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性大幅度提高。
系統(tǒng)規(guī)模大，涵蓋了計(jì)算機(jī)技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)、檢測(cè)儀表技術(shù)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，綜合性強(qiáng)。
系統(tǒng)管理先進(jìn)，自動(dòng)化、信息化程度高。
系統(tǒng)控制方案合理，控制策略科學(xué)，完全滿足氧化鋁生產(chǎn)線的要求。
系統(tǒng)開(kāi)放性好。系統(tǒng)軟件平臺(tái)提供多種數(shù)據(jù)訪問(wèn)方式，如OPC、DDE、ODB等，保證了開(kāi)放性，能與第三方軟硬件兼容，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。
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