一、工藝流程 本裝置為15萬噸/年硫鐵礦制酸，通過硫鐵礦燃燒出的SO2煙氣進行凈化吸收和轉化成濃度不低于96%的硫酸，可分為原料、沸騰焙燒、余熱鍋爐、脫鹽水站、爐氣凈化、二氧化硫轉化、煙酸、65酸、三氧化硫吸收等九個工序。 二、控制目標 ⑴、開膠帶給料機，并進行調節(jié)保持適當?shù)娘L礦比例； ⑵、調節(jié)干吸酸溫、酸濃、液位等指標在規(guī)定范圍內； ⑶、穩(wěn)定爐前風機風量，控制生產負荷； ⑷、調節(jié)主風機風量，維持爐頂微負壓，調節(jié)后燃燒風量； ⑸、調節(jié)稀酸閥，控制氣濃； ⑹、調節(jié)轉化各段進口溫度，使轉化率達到最大； ⑺、及時將具備條件的聯(lián)鎖投入使用； ⑻、調節(jié)凈化液位； ⑼、調節(jié)廢鍋液位，蒸汽壓力。 三、系統(tǒng)組成 1、系統(tǒng)配置 本項目控制系統(tǒng)采用的是FB-2000NS DCS。該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)連續(xù)控制、批量控制和邏輯控制等多種控制算法。根據(jù)帶控制點的工藝流程圖，與工藝技術人員認真細致地分析了生產工藝對控制的要求，合理地設計了方便于操作工監(jiān)視、操作的流程圖畫面。由于湖北楚源鑫慧化工公司十五車間的十五萬噸/ 年硫酸生產DCS分為制酸站和焙燒站，制酸站是兩機兩柜，焙燒站上是兩機一柜，既要各自獨立工作又要相互監(jiān)視，因此我們采用在四臺操作站上同時建立以太網進行連接，現(xiàn)場控制站網絡結構圖如下： 其DCS的硬件配置為： 制酸站： FB-2001NS2塊，F(xiàn)B-2005NS網卡2塊，F(xiàn)B-2010NS-13塊，F(xiàn)B-SC14NS-13塊；FB-2020NS-6塊，F(xiàn)B-SC20NS -6塊； FB-2030NS-7塊，F(xiàn)B-SC30NS-7塊； FB-2040NS-4塊，F(xiàn)B-SC43NS -4塊。這樣就構成了一套分布式數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。另外現(xiàn)場有一臺10KVA和一臺3KVA一共兩臺在線式不間斷電源UPS，備品備件有：FB-2001NS主控制器2塊。 焙燒站： FB-2001NS2塊，F(xiàn)B-2005NS網卡2塊，F(xiàn)B-2010NS-6塊，F(xiàn)B-SC14NS-6塊；FB-2020NS-3塊，F(xiàn)B-SC20NS -3塊； FB-2030NS-3塊，F(xiàn)B-SC30NS-3塊； FB-2040NS-2塊，F(xiàn)B-SC43NS -2塊。這樣就構成了一套分布式數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。另外現(xiàn)場有一臺10KVA在線式不間斷電源UPS。 2、DCS系統(tǒng)規(guī)模 制酸站： AI：208個 AOU：24個 DIN：112個 DOUT：64個 焙燒站： AI：97個 AOU：12個 DIN：48個 DOUT：32個 四、實施方案 焙燒工藝： 1、煙道氧含量控制 煙道氧含量控制的過程是：兩個硫鐵礦貯斗內的礦經過各自的膠帶給料機、星型給料閥從2個加料入口加到焙燒爐中，空氣鼓風機將空氣送入焙燒風室，經風帽均勻分布后進入爐內，使礦渣和硫鐵礦流態(tài)化并發(fā)生焙燒反應，并采用氧表控制焙燒爐出口氧含量，以便對加礦量進行自調，控制膠帶給料機的變頻器。 煙道氧含量的控制方案是采用串級自調的方式，正常的煙道氧含量保持在2%—3.6%之間，當氧含量降低時，必須降低變頻器的頻率，達到減少硫精砂的投料，以達到氧氣充分燃燒的可能，控制簡圖如下： 2、汽包水位控制 汽包水位的控制任務是：使給水流量適應鍋爐的蒸發(fā)量，以維持汽包水位在允許的范圍內保持給水穩(wěn)定；另外是抗擾動性及負荷變化的虛假水位。 汽包水位的控制方案采用三沖量給水串級控制系統(tǒng)和水位單沖量結合的方式。三沖量鍋爐汽包給水自動控制系統(tǒng)，是以汽包水位H為主控信號，蒸汽流量D為前饋控制信號，給水流量W為反饋控制信號組成的控制系統(tǒng)。它采用蒸汽流量信號對給水流量進行前饋控制，當蒸汽負荷突然發(fā)生變化，蒸汽流量信號使給水調節(jié)閥一開始就向正確方向移動，即蒸汽流量增加，給水調節(jié)閥開大，抵消了由于“虛假水位”引起的反向動作，因而減小了水位和給水流量的波動幅度。當由于水壓干擾使給水流量減少的信號，開大給水閥門，使給水量保持不變。另外，給水流量信號也是調節(jié)器動作后的反饋信號，能使調節(jié)器及早知道控制的效果，所以三沖量給水控制系統(tǒng)，調節(jié)器動作快，還可以避免調節(jié)過頭，減少波動和失控。這樣，汽包水位很少受到影響。三沖量給水控制系統(tǒng)主回路簡化方塊如圖： 另外，當鍋爐處于低負荷運行時，水位控制系統(tǒng)可自動切換到單沖量調節(jié)。當發(fā)生負荷的突增、突降情況時，往往會引起較高的水位波動，這時單采用經典的三沖量控制，難以克服干擾因素水位的大擾動，此時，可通過程序綜合儀表輸入的客觀信息，強行上拉或下拉給水閥位植，防止水位下降或上升過快。 單沖量汽包水位控制主要用于給水流量，主汽流量等儀表的損壞，檢修或者啟停時的控制。 3、除氧器水位和水溫度控制 為了控制好除氧器的液位和水溫度，直接通過單回路自調方式，見下圖： 除氧器水溫度的控制和液位控制的方式是一樣。 4、過熱蒸汽溫度的控制和減壓器壓力的控制 由于過熱蒸汽溫度和減壓器壓力正常運行時相對比較穩(wěn)定，所以它們的控制也是采用單回路PID自調方式，控制方式和除氧器的液位和水溫度的控制方式是一樣的，是可靠穩(wěn)定的。 5、聯(lián)鎖部分 焙燒工藝上的聯(lián)鎖主要是針對廢熱鍋爐而言的， ① 當高溫過熱器蒸汽壓力超過3.95Mpa，則立即打開對空排汽閥門。 ② 當鍋爐汽包水位超過中心線100mm（即400mm），則立即打開緊急放水閥門。 ③ 當鍋爐汽包水位低于180mm，則立即停車SO2風機，造成車間停車停爐。 制酸工藝： 1、動力波貯槽液位控制 動力波貯槽液位的控制的任務是保證動力波的正常液位，它的控制方式是采用單回路PID調節(jié)控制。 2、冷卻塔和脫氣塔的液位控制 冷卻塔和脫氣塔的液位控制和動力波貯槽液位控制方式是相同的，都是采用單回路自調模式，保證著連續(xù)工藝的進行。 3、干燥塔、發(fā)煙酸、吸收塔酸循環(huán)槽液位控制 這三個液位控制也同以上的動力波貯槽、冷卻塔、脫氣塔的液位控制的方式是一樣的，都是采用最普遍的單回路PID自調方式。 4、補充空氣控制 補充空氣的控制主要是為了調節(jié)SO2風機出口SO2濃度，我們采用的是串級PID自調控制的方式，以SO2濃度為前端測量值，補充空氣進風量為后端測量值，控制框圖如下： 5、轉化器四個進口溫度的控制 轉化器的四個進口溫度是分別對一段入口、二段入口、三段入口、四段入口的溫度進行控制，以保證轉化器內觸媒的溫度的恒定，期望獲得最佳轉化率，這四個溫度的控制都是單回路PID調節(jié)，控制方式和除氧器溫度和水位的方式一樣。 6、聯(lián)鎖部分 制酸工藝上的聯(lián)瑣主要是以動力波的溫度三取二來造成SO2風機急停和動力波閥門打開的：動力波氣體出口溫度分別為TE301A、TE301B、TE301C，正常運行時要控制這三個溫度均在67℃以下，如果這三個溫度中有任意兩個超過70℃，馬上聯(lián)鎖造成SO2 風機急停，同時在動力波上有個電動球閥TV301也立即開啟，而SO2風機急停則必須所有工藝都停下來，即是整個車間的停車；如果三個溫度中沒有兩個超過70℃，則電動球閥TV301關閉。 五、畫面構成 1、制酸工藝上有凈化畫面、轉化畫面、干吸畫面、工藝狀態(tài)畫面、電除塵電除霧畫面、PID調節(jié)畫面、趨勢畫面、參數(shù)表1、參數(shù)表2一起9個畫面。 焙燒工藝上有焙燒畫面、廢熱鍋爐畫面、工藝狀態(tài)畫面、PID調節(jié)畫面、趨勢畫面、參數(shù)表一起6個畫面。 2、動態(tài)數(shù)據(jù)：在流程圖上相應處顯示。 3、動態(tài)畫面的鍵接：在每幅畫面上做按鈕，可相互切換。 4、點擊工藝流程圖上相應的調節(jié)閥，既可彈出PID畫面，可在線修改給定值和輸出值。 六、報表 將140個參數(shù)按分組生成報表（制酸工藝100個，焙燒工藝40個），8小時打印。 七、趨勢 根據(jù)用戶要求進行分組，制酸工藝的歷史趨勢畫面具備32個比較重要參數(shù)的歷史趨勢，焙燒工藝的趨勢畫面上是有13個參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)趨勢，這些歷史數(shù)據(jù)以每一秒采集一次的周期顯示在歷史趨勢圖上 八、報警 根據(jù)客戶要求，采用聲音報警及畫面報警提示，一共是對138個信號參數(shù)進行了報警設置，其中制酸工藝站上是98個參數(shù)，焙燒工藝站上是40個參數(shù)。