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UW500集散控制系統在鋅冶煉浸出渣處理過程中的應用

行業方案

摘 要:我國鋅冶煉行業的特點是工藝齊全,流程繁多,但無論哪種工藝流程都會涉及到渣的處理、排放以及堆放等問題。目前在鋅冶煉工藝過程中,凈液渣的回收處理較為簡單,但是浸出渣就非常復雜。尤其是高溫高酸浸出渣除含鋅外,還有鉛、銀,有的還有銦、鍺等,但此類渣中有價元素普遍較低,受技術和經濟等因素制約,處理浸出渣已成為世界性難題。本次某銅鋅冶煉公司采用澳大利亞奧斯麥特爐工藝處理鋅冶煉浸出渣,完成整個渣處理過程。應用UW500集散控制系統配合澳方人員準確、穩定地完成了整個工藝控制,為正常生產提供了保障。


一、工藝簡介

奧斯麥特技術是由澳大利亞奧斯麥特公司在賽羅熔煉技術(Sirosmelt Technology)基礎上開發成功的有色金屬強化熔煉技術。奧斯麥特技術的核心是噴槍技術,它由特殊設計的三層同心套管組成,中心是粉煤通道,中間是燃燒空氣,最外層是套筒風。作業時將噴槍由爐頂部插入垂直放置的呈圓筒型爐膛內的熔體之中,空氣(或富氧空氣)和燃料(油、天然氣或粉煤)從噴槍末端噴入熔體,在爐內造成一個劇烈翻騰的熔池表面,爐料由頂部加料口直接加入到翻騰的熔池之中。因此它也被稱之為“頂吹浸沒噴槍”熔池熔煉技術,整個爐體如圖1.1所示 。


     


該技術最初是在70年代由澳大利亞聯邦科學與工業研究組織(縮寫為CSIRO)為處理低品位錫精礦和含錫雜物料而開發的。因此也被稱為賽羅熔煉。1981年該技術主要發明人弗洛伊德博士建立奧斯麥特公司,將該技術應用于銅、鉛和錫的冶煉,于是被稱為奧斯麥特法。本次某銅鋅冶煉公司采用澳大利亞奧斯麥特爐工藝處理鋅冶煉浸出渣,整個奧斯麥特爐浸出渣處理系統由渣倉及配料系統、奧斯麥特爐、煙化爐、余熱鍋爐、收塵與煙氣處理、冷卻水循環、粉煤供應和供風系統等部分組成,整個工藝流程圖如圖1.2所示。



二、UW500的應用及控制

整個奧斯麥特爐浸出渣處理系統除了奧斯麥特爐本體由澳方公司通過自帶的橫河系統進行自動化控制外,其他部分均通過我公司UW500集散控制系統實現控制。


2.1渣倉及給料系統

2.1.1渣倉及給料系統工藝簡介

給料系統由料倉、定量給料皮帶秤、皮帶輸送機和爐前進料皮帶等組成。分裝在7個料倉中的鋅渣及返塵、鋅渣及混料、石英、石灰石、塊煤等物料,通過DCS控制室的指令經定量給料皮帶秤計量后,匯入6#皮帶輸送機,再經7#皮帶運輸機送到爐頂,然后通過爐前進料皮帶從進料口直接加入爐內。圖2.1為現場實際的運行畫面。



      2.1.2控制策略

      給料系統根據奧斯麥特爐工藝在實際生產中的需求,實現順啟、順??刂?,當奧爐發生工藝停車(PSD)以及緊急停車(ESD)時,整個給料系統停止輸送爐料。整個給料聯鎖控制邏輯如圖2.2所示,圖2.3為控制算法。

      2.2余熱鍋爐系統

      2.2.1余熱鍋爐系統工藝簡介

      奧斯麥特爐在熔煉過程中會產生大量高溫煙氣,因此通過余熱鍋爐回收利用高溫煙氣用來產生蒸汽,并輸送到廠內的發電站實現發電??紤]到鋅渣熔煉過程會產生大量煙塵以及發生爐渣噴濺粘結堵塞上升煙道的可能性,因此采用了新型的帶有膜式全水冷壁垂直上升煙道、強制循環和新型帶彈簧墊錘式振打清灰裝置的余熱鍋爐,每小時產出100 t的4.3 MPa、254℃過熱蒸氣,供廠內發電站發電。圖2.4為現場實際的汽水系統運行畫面。

      2.2.2控制策略

      汽包液位是鍋爐安全運行的一個十分重要的參數,是自動控制的重要環節,汽包液位保持在規定范圍內是保證鍋爐正常運行的必要條件,本次鍋爐汽包液位采用三沖量的控制方式,可以有效避免“虛假水位”帶來的安全隱患,使汽包液位波動小,液位控制平穩。圖2.5為控制回路,圖2.6為控制算法。

      2.3煙氣處理系統

      2.3.1煙氣處理系統工藝簡介

      煙氣處理系統由3部分組成:

     (1)余熱鍋爐的水平段;

     (2)電收塵;

     (3)制酸系統。

      從奧斯麥特爐排出的高溫煙氣含有大量的氧化物,經余熱鍋爐降溫到300~350℃并在水平段沉降一部分煙塵后,進入表面冷卻器。在表面冷卻器中煙塵進一步沉降并使煙氣溫度降到150~200℃。此后,再進入電收塵器。在余熱鍋爐水平段沉降以及通過電收塵收集的氧化鋅產品均通過設備下面的埋刮板機輸送到噸袋包裝處進行包裝,然后運往廠內的氧化鋅車間進行下一步的處理。圖2.7為現場實際的振打收塵以及電收塵運行畫面。


從奧斯麥特爐排出的高溫煙氣中還含有大量的SO2氣體,煙氣通過高溫風機全部運送到制酸車間進行回收利用。


2.3.2控制策略

余熱鍋爐爐壁上安裝有100多個振打電機,通過振打電機將粘附在爐壁上的煙塵(含氧化物產品)進行收集。設計的振打控制系統可實現單周期、連續振打的振打方式,層與層、每個振打電機的間隔時間,振打電機的振打運行時間均可靈活調整,方便適應現場各種控制要求。如圖2.8為現場部分的控制算法。

2.4粉煤制備系統

2.4.1粉煤制備系統工藝簡介

煤儲倉堆放的大塊原煤,通過輸送皮帶運送到環錘破碎機內進行破碎,破碎后將粒度為30mm的塊煤通過振動篩進行篩分,將粒度小于等于10mm的塊煤通過輸送皮帶、稱重給煤機送入立式磨中。在離心通風機的抽力下,燃燒室的熱風被抽到旋轉的立式磨機中,此時含有水分的塊煤與熱風進行強烈的熱交換而得到烘干并研磨的粉煤,粉煤在離心通風機的作用下被送到布袋收塵器中進行分離收集。布袋收塵器灰斗中的粉煤通過螺旋輸送機收集到粉煤倉中,然后通過倉式泵輸送到奧爐、煙化爐側的粉煤倉,另一部分的粉煤通過一次風機送入燃燒室。圖2.9 粉煤制備系統運行畫面。

2.4.2控制策略

煤粉制備的過程中,控制各個環節的煤粉溫度是十分重要的,煤粉在高過一定溫度在含氧情況下容易發生燃燒、爆炸。所以在煤粉倉溫度到達一定溫度時需要往煤粉倉內充入氮氣進行降溫。本次控制通過選取煤粉倉中的幾個溫度高于一定值(設定值可變)聯鎖打開氮氣閥。圖2.11為控制邏輯圖,圖2.12為控制算法。

2.5其他工段

三、小 結

本次項目現場控制站10個,操作員站10個,工程師站1個,實際物理點超過4000點,整個系統點數超過8000點,現場與多個第三方設備或控制系統進行Modbus、DP通訊。通過應用UW500集散控制系統,穩定、準確地控制現場各種工藝參數,對全車間、全工段實現遠程監控、操作,使得現場的生產更加安全,提高了生產效率,降低了員工的勞動強度,便于生產管理。




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