锌冶炼项目控制方案.doc

锌冶炼项目控制方案

一：工艺简介
湿法炼锌的实质是以稀硫酸溶剂溶解锌矿中的锌，使锌尽可能全部地溶入溶液中，生成硫酸锌溶液；再对此溶液进行净化以除去溶液中的杂质；然后从硫酸锌溶液中电解析出锌；电解析出的阴极锌再熔铸成锭，即为湿法炼锌的成品。从上述可知，湿法炼锌过程可分为浸出、净液、电解、和熔铸四个阶段。
该项目锌冶炼包括火法和湿法两大部分：主要工艺流程如下：

二：控制要求
1．焙烧控制的重点和难点：
沸腾焙烧的控制对生产过程来说，是三稳定：稳定的风量、稳定的料量和稳定的温度。控制系统也是针对三稳定，来控制的。有以下主要控制回路：
1、 炉膛温度控制调节回路；
2、 鼓风量控制调节回路；
3、 加料控制调节回路；
4、 沸腾炉微负压控制调节回路；
5、 炉底鼓风静压。
沸腾焙烧余热锅炉是利用沸腾炉的余热产生蒸气的过程，有以下主要控制回路：
1   强制循环泵产生的沸腾炉埋管和沸腾炉烟道埋管的流量；
2   余热锅炉汽包水位控制调节；
3   饱和蒸气压力控制调节；
4   除氧器温度控制调节；
5   除氧器水位调节。

焙烧工段主要检测回路：
沸腾焙烧：
1.  焙烧炉沸腾层上中下部温度检测，并根据中部温度调节炉顶喷水装置。
2.炉顶温度，烟气出口，流态化冷却器及高效圆筒冷却器出水温度以及焙砂，及流态化冷却器温度检测。
3.精矿贮仓料位检测及报警。
4.炉顶烟气压力，风箱压力，烧嘴油压，压缩空气，燃烧风压力及流态冷却器压缩空气冷却水压力及高效圆筒冷却器冷却水压力检测。
5.鼓风流量，烧嘴流量，燃烧风空气流量，及流态冷却器压缩空气流量冷却水流量及高效圆筒冷却器冷却水流量检测。
6.精矿给料量控制。焙烧炉炉膛负压控制。焙烧炉鼓风量控制。
7.鼓风机，刮板输送机，流态化冷却器，高效圆筒冷却器冷却水回水温度，断流检测报警。
余热锅炉：
1.  锅炉汽包的水位，压力检测，除氧器除氧水箱水位检测。
2.  锅炉蒸汽出口温度，压力和流量检测。
3.  减压后蒸汽温度，压力检测。
4.  给水泵，循环泵进出口压力检测。
5.  余热锅炉进出口及对流区温度，压力检测等
6.  汽包，除氧水箱水位自动调节。
7.  汽包压力自动调节 ，
8.  除氧器压力自动调节等
9.  各水泵及取样器冷却水回水温度，断流报警等。
焙烧车间（收尘部分）：
1.  对一旋进口，二旋进口，电收尘器进口，风机进出口的烟气温度，压力进行检测，
2.  对螺旋给料机冷却水回水管设温度，断流报警。
3.  对液力偶合器冷却水回水设温度和断流报警。
4.  对冷却水量进行检测。
5.  风机转速调节由主控室调速信号控制。
焙砂仓储及输送
1.  焙砂仓储及输送料位检测及上下限报警，并将料位信号送至球磨机房控制室及浸出车间控制室，
2.  中间仓料位上下料位检测，报警并送电力联锁开停螺旋输送机。
焙砂球磨工段：
1.  中间仓料位检测及上下限报警，并将报警信号送至焙烧控制室及浸出车间控制室，
2.  小料仓设上次下限料位开关报警并送电力联锁开停螺旋输送机，
3.  球磨机主轴承回油温度检测，
4.  球磨机冷却水回水断流报警及温度检测，
5.  压缩空气流量及压力检测。
焙烧循环水泵房：
1.  去焙烧工段冷却水流量，温度检测
2.  冷热水池及集水坑液位检测检测，报警，联锁
3  去冷却塔热水温度检测

2．制酸控制的重点和难点：
利用沸腾炉烟气中的二氧化硫制硫酸，有以下主要控制回路：
1、 干燥循环槽液位
2、 干燥酸浓度
3、 一吸循环槽液位
4、 一吸酸浓度
5、 二吸循环槽液位
6、 二吸酸浓度
7、 净化紧急喷淋
8、 转化一、四层温度
9、 污酸1#反应槽PH值
10、污酸2#反应槽PH值

制酸工段主要检测回路：
净化工段：
1．湍冲塔烟气出口、冷却塔气体出口、一，二级电除雾器气体出口、稀酸板式冷却器水进出口、湍冲塔酸出口、冷却塔进出酸管的温度检测；
2．稀酸板式冷却器出酸管、电除雾器绝缘箱温度检测；
3．湍冲塔烟气出口、冷却塔气体出口、一，二级电除雾器气体出口、湍冲塔循环酸泵出口、湍冲塔喷淋管等、压滤机料浆入口、冷却塔循环泵出口、电除雾冲洗水出口、稀酸板式冷却器水入口出口、泥浆泵出口、稀酸泵出口压力检测；
4．稀酸板式冷却器酸进出口压差检测；
5．湍冲塔、冷却塔、事故水高位水池的液位检测调节；
6．稀酸槽，安全水封的液位检测；
7．湍冲塔烟气出口管温度报警，并与ＳＯ２风机；
8．收尘放空阀、洗涤塔喷淋水控制阀联锁控制；
9．湍冲塔喷淋管、进冷却塔串酸流量检测调节；
10．稀酸板式冷却器水入口水流量检测等；
11．稀酸板式冷却塔冷却水出口管温度，ＰＨ值检测，断流报警；
转化工段：
1． 各换热器进出口烟温，烟压；
2． 转化器各层进出口烟温，烟压；
3． 转化器各层触媒温度；
4． 1#点加热炉出口温度检测；
5． 转化器一，四层入口烟气温度调节；
6． SO2风机出口烟气流量，压力，温度和SO2浓度检测；
干吸工段：
1、 干燥塔烟气出口，液体入，出口温度检测；
2、 中间吸收塔，最终吸收塔烟气出口管和液体出、入口温度检测；
3、 干燥塔，中间吸收塔，最终吸收塔烟气入口、出口管压力检测；
4、 干燥酸循环槽，中间吸收酸循环槽，最终吸收酸循环槽的液位检测调节，地下槽。计量槽液位检测；
5、 干燥塔入口，中间吸收塔入口，最终吸收塔入口酸浓度检测控制；
6、 酸冷却器冷却水温度，断流，漏酸检测报警；
7、 烟囱尾气烟气浓度检测。
硫酸循环水泵房：
1.  去制酸工段冷却水流量，温度检测；
2.  冷热水池液位检测，报警，联锁；
3.  制酸回水温度，流量检测。

3．浸出控制的重点和难点：
湿法炼锌是一个溶液闭路循环系统。因此系统中溶液体积、溶液含锌量和浸出渣的排除量均应保持一致。一般在生产中称之为“三大平衡”。它对浸出过程有很重要的意义：体积平衡，酸锌平衡，渣的平衡，浸出过程的“三大平衡”是湿法炼锌生产赖以正常进行的三大要素
控制系统的目的是满足“三大平衡”，通过以下的控制满足：
1、 各种溶液流量控制（电磁流量计测量）；
3、 中浸PH值控制；
4、 酸浸PH值控制；
5、 焙沙下料量控制；
6、 各槽温度控制。
二.主要检测回路：
1.中性溢流槽，予中和溢流槽，高浸溢流槽，沉矾溢流槽，废电解液贮槽，混合液贮槽，硫酸贮槽的液位检测，液位报警；
2.卸料仓料位检测，料位报警；
3.废电解液高位槽至氧化槽，中性第一槽，高酸浸出第一槽的流量检测，硫酸高位槽到高浸第一槽硫酸流量；
4.混合液泵，中性溢流泵出口，进车间蒸汽，水总管流量检测；
5.氧化槽，中性浸出槽，予中和槽，高酸浸出槽，沉矾槽及螺旋板式换热器溶液出口温度检测；
6.进车间蒸汽，压缩空气总管及螺旋板式换热器溶液进口，蒸汽进口压力现场检测；
7.中浸浓密机底流浓度检测；
8.氧化槽溜槽出口，中浸第一槽出口PH值测量。
4．净液控制的重点和难点：
一．主要控制回路： 
 1、二段净化前加热器出口温度控制
2、泵及电机的启、停控制，联锁停止；
3、辅料制备系统的控制；
二 .主要检测回路：
1、中上清液贮槽，一段净化压滤后液贮槽，二段净化压滤后液贮槽，新液贮槽，废电解液贮槽液位测量；
2、新液泵出口至电解车间新液流量测量；
3、进车间蒸汽总管流量测量；
4、一段后液泵至二段加热器，溶液流量测量；
5、一段净化槽，二段净化槽，三段净化槽温度测量；
6、蒸汽总管压力测量；
7、减压器前后压力测量；
8，加热器进口蒸汽压力测量；
9、加热器进口溶液压力测量；
10、压滤机进料口压力测量；
11、溶液PH值测量；

电解控制的重点和难点：
电解工段分两个集中控制室，分别集中显示和控制电解车间工艺流程中的检测和控制参数。
主要检测回路：
1.室外新液贮槽液位检测报警；
2.新液泵出口，废电解液泵出口流量检测；
3.冷却塔进，出口电解液温度检测；
4.真空泵出口真空度就地指示；
5．泵及电机的启、停控制，联锁停止；

三：控制原理
采用以微处理器为基础的集中分散型控制系统（Distributed Control System）,加以PID控制算法等兼顾控制的稳定性和实时性。控制系统硬件部分采用带冗余主控单元CPU的主控单元，用上位机进行数据显示和检测，保证整个生产流程安全、稳定和高效的运行。
整个系统由各种控制回路组成，各控制回路的原理为：
1.普通PID控制回路：
这是一般的PID回路，大部分的液位、压力和流量使用这种控制。其控制框图如下：

 图2  普通PID控制回路图

2.带强制输出PID控制回路
部分PID控制回路的输出端加有选择器，以满足泵阀连锁或者组启组停时阀位强制输出的要求。控制原理是：在PID回路的AV端有一个选择器，当强制信号为真时输出强制值，否则为普通PID回路。其控制框图如下：

图2  带强制输出PID控制回路
四：配置方案
1：系统配置图
焙烧工段配置图如下：

制酸工段配置图如下：

四：部分业绩 
巴彦淖尔紫金有色金属有限公司  ，十万吨锌冶炼DCS系统