DCS监控系统在转炉烟气制酸流程的应用

　　1 引言

　　铜冶炼炉排出的烟气视铜矿的硫(S)成份的不同含有不同的SO2气体,这种含有有害气体的烟气排放大气中,造成自然环境的严重污染,对周围的生态造成非常严重的威胁。这与可持续发展的国策、高品质的生态环境保护要求是格格不入的。随着科技进步和环保的严格要求,新老铜冶炼企业改造建设成为无公害工厂——绿色工厂已日显其迫切性和必要性[1]。铜冶炼转炉烟气制酸不单是烟气污染环境的治理,而且能充分利用烟气的硫氧化物,生产工农业都需要的硫酸产品,成为铜冶炼工厂的非常重要的附产品。

　　本文所涉及的烟气制酸工艺采用了先进的二段动力波洗涤烟气和二转二吸等新技术,达到生产高品的硫酸产品,消除污染,保护环境的双重目的。伴随着动力波烟气洗涤净化和SO转化吸收技术在国内的应用和推广,工艺流的检测与监控技术也日益发展和完善,从常规仪表的测控系统已发展到普遍采用DCS集散控制系统阶段[2]。从仪表、电力分两个专业各自进行传统模式的控制到现今仪电一体化综合监控系统。

　　针对上述生产工艺特点,DCS 系统采用ABB Industrial ITFreelance控制系统。该系统是面向工厂自动化的新一代开放式DCS系统,全面支持现场总线技术,系统采用全局数据库技术,实现全局一体化编程。系统通信为标准以太网,系统结构具有较强扩展能力,系统编程采用国际化标准。现场控制站采用符合技术要求的远程I/O ABB S800 并通过Profibus 总线与控制站进行数据通信。

　　2 系统结构

　　DCS系统的控制器采用冗余控制器,通过Profibus总线与现场设备连接,通过以太网与操作站、工程师站和网关连接。控制器内部电源采用冗余结构,柜外I/O通讯网络采用光纤环网结构。结构如图1所示。

　　图1 硫酸四系系统网络结构图

　　DCS系统用于硫酸四系列的整个生产过程的控制,其包括净化系统、转化系统、干吸系统及与硫酸四系列相关的整个过程。本DCS 系统与工厂原有DCS 系统和现有厂区管控网相联并实现数据通讯。

　　3 监控系统的实现

　　3.1 净化系统

　　从冶炼炉来的SO2 烟气中含有金属质的烟气、酸雾、水蒸汽及其它从原料矿中来的杂质。这些杂质必须清除。烟气的温度高,也必须冷却。冷却和高效去除气态、液态、固态杂质由净化系统来完成。这一系统由一级动力波洗涤器、气体冷却塔和二级动力波洗涤器构成。每台洗涤器都包含有一跟着一洗涤器分离槽的逆向喷嘴。烟气首先进入一级动力波洗涤器,一组3个喷嘴逆向喷射的稀酸将其急速冷却和洗涤。绝大部分的烟气、固体和雾粒从烟气中分离,并且烟气也因绝热饱和(水分的蒸汽)而冷却。因而,出口气体的湿体积大大于进口。气体混合物从一级动力波洗涤器进入洗涤器分离槽,洗涤液从烟气中分离,并聚集在槽的底部,槽进口的侧壁及分离器,有助于烟气进入冷却塔和二级动力波前脱离细小雾和其他粒子。一级动力波分离槽的液位由气体冷却塔系统、二级动力波分离槽的串入量和电除雾系统的外排液量维持。并有一个自动阀门控制液位。稀酸通过一级动力波洗涤器循环泵打往3个喷嘴和溢流堰,泵靠重力从一级动力波分离槽吸液体。溢流堰的稀酸流量带高、低和低-低报警监控。这个流量要求在低-低流量时连锁开启事故水阀门。喷嘴得稀酸压力在低- 低压力时连锁开启事故水阀门。