硫酸酸库管理系统在有色冶炼厂的应用

2022-09-12

硫化矿有色金属冶炼过程中会产生大量的SO2烟气, 将这种含有有害气体的烟气排放大气中, 则造成自然环境的严重污染, 因此烟气制酸是必不可少的环节[1]。某企业年产40万t铜冶炼项目的SO2烟气处理采用制酸工艺, 年产160万t硫酸, 主要产品为98%硫酸。本项目硫酸罐区及装酸平台车间采用了一套完整的硫酸酸库管理系统。

1 系统组成及操作方式

硫酸罐区的管理由定量装车系统和罐区液位测量两部分组成:其中定量装车包括20个火车鹤位、10个汽车鹤位。罐区包括10个酸罐的液位测量、1个酸水池的液位测量及泵的启停联锁控制。定量装车每个鹤位包括一个可上下升降、360度旋转的鹤管、一台电磁流量计用来测量硫酸流量、一个高位防溢液位开关用来实现罐车高液位安全报警、一台装车控制的两段式切断阀用来控制流量的通断、一台装酸批量控制仪及控制箱用来实现装车的各种功能、一台电脑用来管理和处理装车的数据等设备。可实现设置流量、定量值、防溢、安全联锁、现场装车量监视、与管理计算机通信等功能。能完成酸库装酸作业过程中的程序操作、定量控制、设置参数、运行监视、报表打印等各项工作。

定量装车系统具有远程集中控制和现场操作控制两种功能。火车槽车进入作业区后, 操作工在现场放下鹤管, 挂好防溢液位开关。在装酸批量控制仪上输入装车定量。一切正常, 按下现场装酸批量控制仪的“启动”按钮, 装车控制阀打开, 由电磁流量计向装车控制仪输出流量检测值。当灌装累计值接近总量的90%时, 装酸批量控制仪按程序先关闭一段装酸控制阀, 达到设定装车总量后关闭二段装酸控制阀, 完成装车。装车完成后, 使鹤管和液位开关归位在操作平台上。

操作站内有一实时数据库, 通过它可进行实时统计, 产生各类销售报表。这对于强化销售管理, 提高管理水平和销售效益, 防止各类差错有很大好处。[2]

现场的控制方案中, 则提供自动和手动两种控制流程。

现场控制功能:当操作站出现故障时, 装酸批量控制仪自动切换至现场手动操作模式, 操作工在装酸批量控制仪上输入定量值, 现场鹤管到位, 防溢开关放好后, 操作工按下装酸批量控制仪的启动按钮, 装酸批量控制仪输出信号自动打开相应的阀门, 并检测相关设备的安全性, 直到装酸结束, 装酸数据记录在装酸批量控制仪中, 当操作站修复时可以把数据读回。

集中控制装酸:操作站控制业务数据的设置, 操作员在现场的装酸批量控制仪中输入需要装酸的总量, 系统核对后自动下方装酸数据, 当现场的准备工作完成后 (鹤管已放到位, 防溢开关已放好) , 现场操作工按下批量控制仪的启动按钮, 装酸批量控制仪输出信号自动打开相应的阀门, 并检测相关设备的安全性, 直到装酸结束。

整个定量装车系统的装车控制仪采用串口RS485接口进行通讯, 现场30个鹤位根据通讯的数字量分为3个网段:其中汽车的10个鹤位为1个网段、火车的20个鹤位每10个组成1个网段。定量装车系统的上位配置3块AB公司Micro Logix1100小型PLC控制器。将罐区11个液位计的测量值和酸性废水池的上下限液位与泵的启停联锁控制, 每台批量控制通过通讯的方式将实时数据上传至监控上位机, 同时也接受来自上位机的命令和参数设定, 执行指定的装车流程。[3]

2 画面显示

系统提供的显示画面有如下内容

全貌图:显示装车过程中各鹤位槽车内液位模拟条, 并以数字标出各槽车的罐号、液位、温度、 (压力) 、容积、密度 (需一次表) 、重量等值。

流程图:按区域、油品划区, 显示管线、阀门及其物料进出方向。

参数图:各类现场仪表的内部参数显示。

仪表分布图:现场仪表在现场分布的情况。

事件记录:登录某日发生的生产事件。

操作记录:登录某日发生的重要操作。

3 系统主要功能

3.1 报表制作

能按照企业具体要求生成各类报表, 其中包括:

业务汇总:按事先设定的要求, 如日期、物料等组合生成统计报表, 用于显示和打印。

生产趋势:操作站的数据包括实时和历史数据两种, 系统可以将这些数据转换为数据库软件可辨识的数据格式, 用于存档和分析。

3.2 数据监控

系统具备阀门的直接控制功能, 操作工可以在操作站直接给出开、关阀门命令, 实现直接控制, 同时系统会记录下动作是由谁发出的, 及控制时间和控制结果, 以加强对操作工的监督。

3.3 安全保障与报警

设置防溢开关用于安全装车联锁。

当监测液位开关报警时, 定量装车控制仪会立即按设定停止灌装, 并给出报警提示。

3.4 操作管理权限与操作记录

可根据要求灵活设定用户口令, 只有特定的人员能够输入口令编辑和调取装酸数据, 防止经济犯罪的发生。

3.5 数据维护

系统提供有必要的数据维护功能, 系统可以根据设定, 系统存储空间达到上限值时, 系统会自动将早期的数据进行清理, 清理的间隔时间在允许范围内可根据要求进行设定, 从而使系统正常运行。同时, 系统维护人员也可根据实际情况, 人工清除历史数据。

4 仪表选型

4.1 衬氟切断阀

控制装酸流量切断采用耐腐蚀球阀, 与介质接触的阀体内壁和阀内组件都衬F46的防腐材料, 几乎能抗所有化学介质 (包括浓硝酸和王水) 的腐蚀。利用三位式执行机构, 实现流量的大小控制达到精准装车的目的。同时减少了水锤对设备的冲击。

●公称通径:DN100

●公称压力:PN1.6

●阀体材质:WCB

●连接方式:夹持安装

●流量特性:快开

4.2 电磁流量计

电磁流量计的精度直接决定装酸量的精确计量, 这里选用的电磁流量计精度为0.2%, 主要选型参数规格如下:

●公称通径:DN100

●公称压力:PN1.6

●电极材质:钽电极

●衬里材质:PFA

4.3 液位开关

液位开关利用浮子原理, 结构简单, 动作可靠, PVDF防腐效果好。用自制的支架挂在槽车的人孔处, 依据不同规格槽车对液位距离的不同制作不同的下垂高度。

5 结语

该装酸管理系统自2014年6月投入运行以来, 生产稳定, 检测和控制仪表测量准确、运行平稳, 主要技术指标均达到设计要求。生产实践表明, 本套系统为提高生产效率、保证安全生产、提高产品质量提供了保障。

摘要：通过工程实例介绍硫酸酸库管理系统在有色冶炼厂的应用现状, 包括发货管理、数据管理以及自动装车控制等。在总结多个同类工程设计及投运经验的基础之上, 采用先进的控制技术和数字通讯技术, 实现高精度、智能化的装车控制。本文介绍的硫酸酸库管理系统自投产以来运行稳定, 能够满足大规模生产硫酸的外运装卸和管理要求, 对类似生产工艺的自动控制设计具有借鉴作用。

关键词：酸库管理系统,自动装酸,系统组成,仪表选型