熔盐加热炉控制系统

熔盐加热炉控制系统 自动化与仪器仪 ZIDONGHUAYUYIQIYIBIAO2001年第1期(总第好期) 文章编号:1001—9227《2001)01—0031—02 熔盐加热炉控制系统 常富明姚海峰朱宇立 (中国长城铝业公司河南郑州,450041) 摘要:介绍了中国长城铝业公司引进管道化溶出装置中熔盐加热炉的作用和控制系统构成, 着重阐述了熔盐温度控制系统,重油与助燃风比值控制系统和盘管预热控制系统. 关键词:熔盐加热炉集散系统串级控制 ABSTRACT:ThepaperpresentsthefunctionofsaltheaterinthetubedigestionInstallationan dtbe constitutionofitscontrolsystem.WbichwasintroducodbyChinaGreatWallAluninlllnCorp oration.It emphaticallyelaboratessalttemperaturecontrolsystem,controlsystemforratiooffuelolltoc ombustion airandcollpreheatingcontrolsystem. KEYWORDS:SaltheaterColleeringanddistributionSyStemCascadecontrol 中图分类号:TP273.+3文献标识码lB 0概述 为进一步提高我国氧化铝生产的技术和装备水 平,大幅度优化技术经济指标和节能降耗,中国长城 铝业公司于1990年引进了德国先进的管道化溶出 装置.此装置中配有两台瑞士Bertrams公司的熔盐 加热炉,用来提供矿浆加热的热能,满足生产工艺对 溶出温度的.其单台供热量为12.3C,cal/h.正 常生产过程中,熔盐加热炉出口熔盐的温度要控制 在320?,370?,矿浆的溶出温度才能保持在 280?左右,这样才能强化矿浆的溶出过程,缩短溶 出反应时间,大大降低溶出液苛性比值虹和溶出赤 泥A/s,获得理想的溶出效果. l控制系统的构成 熔盐加热炉控制采用小型集散控制系统,由熔 盐加热炉燃烧控制系统和熔盐管道伴热控制系统构 成.下位机选用日本三菱MELSECA系列PLC系 统,完成熔盐管道伴热控制系统中温度信号和回路 电流信号的采集与转换,实现与上位机的通讯和数 据交换,并将控制信号转换成开关量信号输出,控制 电伴热丝的通电与断电.上位机采用两台486工业 计算机实现本地和远程监控管理,完成熔盐加热炉 图的画面显示和生产过程信息的动态显示,实 现信号的显示,报警,控制参数的设定与修改等 工作.多功能调节器DR24完成熔盐加热炉的燃烧 控制和盘管预热控制,保证熔盐加热炉安全,正常运 行.该集散系统实现了集中监视,分散控制,将故障 点分散至最底层,具有丰富的操作和监视功能,增强 了熔盐加热炉运行的可靠性和操作的实用性.控制 系统构成图如图1所示. 本地摊 圈1控制系统构成圈 2主要控制系统 2.1熔盐温度控制系统 熔盐温度控制系统是整个熔盐加热炉控制的关 键,熔盐出口温度直接关系到矿浆的溶出效果.因 此,它是熔盐加热炉严格控制的重要指标. 熔盐流量,熔盐进口温度,燃料流量,燃料的热 值,燃料的压力以及矿浆管道结疤等物理量的变化 都会影响熔盐炉的出口温度.为了使温度控制系统 平稳运行和操作,可选择熔盐流量或燃料流量作为 3l 调节量,其他因素作为干扰因素.但熔盐流量做调 节量所组成的控制系统不能很好地满足矿浆溶出温 度在280~C这一工艺要求,另外该系统也存在许多 不完善之处.故在实际运行中选用熔盐出口温度为 调节量,组成串级控制系统.控制原理图如图2所 示. 墨誓翟薹薹 12":熔盐温度变进器TIC:熔盐温度谓节器 图2控制原理图 当熔盐流量或矿浆管道结疤等原因引起熔盐出 口温度n'变化时,主调节器TIC的输出信号也随之 发生改变.同时,该输出信号又是副调节器FIC1和 HC2的给定值.因此,重油调节器FIC1与助燃风 调节器FIC2将根据各自偏差的变化控制相应的执 行机构,调节供油量和供风量,并使之稳定在给定 值.由于矿浆管道结疤,换热效率逐渐降低,只有将 熔盐出口温度从320oC逐步提高(最高到370oC),才 能使矿浆溶出温度保持在280?左右,满足生产工 艺的要求. 此控制方案的优越之处就是熔盐出口温度与燃 料流量组成了串级控制系统,燃料设定值不是固定 不变的,而是根据检测到的熔盐出口温度信号自动 改变其设定值.因此,整个调节过程及时迅速,调节 质量大大改善. 2.2重油与助燃风的比值控制系统 为了使重油在熔盐加热炉中得到充分燃烧.降 低热损失和能量消耗,必须保证有合适的风,油比. 设备运行过程中,实际助燃风量一般大于理论助燃 风量,其比值称为空气过剩率,该系统控制在1. 10.可获得最大燃烧效率. 该调节系统采用高值选择器和低值选择器,实 现了双交叉限幅控制.控制原理图如图2所示.在 提高熔盐温度时,先增加供风量,后增加供油量;降 低熔盐温度时,先减少供油量,后减少供风量,保证 了调节过程中燃料的充分燃烧和熔盐加热炉的稳定 安全运行.例如.当熔盐温度需要升高时,温度调节 器TIC输出增大,高值选择器MAX将该增大信号输 32 出给助燃风调节器FIC2以增加供风量,此时,低值 选择器MIN输出的仍为原来的供风量信号,故供油 量暂时维持不变,只有当供风量增大的信息经FT2 反馈到低值选择器MIN后,重油调节器FIC1的给 定值才开始发生变化,实现了提高熔盐温度时先增 加供风量,后增加供油量的要求. 由于该控制系统采用了风油比值控制和高值/ 低值选择器,从而使该系统在调节过程中始终保持 了台适的供风量和供油量,一旦供风量变化,供油量 也随之发生变化,反之亦然.这样便构成了带逻辑 提量的双闭环比值控制系统,保证了熔盐加热炉稳 定安全运行和经济燃烧. 2.3盘管预热控稍系统 熔盐作为管道化溶出系统中加热矿浆至溶出温 度的载热体,是由53%KNOn7%NfO3和40% NaNO2组成的共晶体,其熔点为142?,沸点为 680oC.正常生产中,熔盐经循环泵输送至熔盐加热 炉的盘管中,加热至320?后再输送给管道化溶出 装置,将热量传给原矿浆,放热降温后自流回贮盐 罐.为了保证开车时熔盐不在盘管内凝结,炉内盘 管要预热至200?,熔盐才开始进入盘管,熔盐加热 炉投入正常运行. 盘管的预热控制是由两台多功能调节器DR24 来实现的.当选择开关在盘管预热位置时,BR24 调节器输出信号控制助燃风的风门打开,并处于最 大位置,开始炉子清理程序,清理时间由调节器 DR24控制,为3分钟.而后,DR24调节器输出信 号使重油调节阔和助燃风风门自动移至点火位置, 其开度分别为19%,8%.点火器点火后,DR24调 节器控制燃烧时间1.5分钟.而后重油调节阀关 闭,助燃风风门仍处于原来开度位置,开始保温过 程,此过程使熔盐加热炉内,外盘管均匀受热,防止 盘管局部过烧,延长盘管使用寿命.保温过程结束 后,重油调节阀由DR24调节器控制自动回到点火 位置,开始下一次盘管预热循环.这样循环往复,当 检测到熔盐加热炉内,外盘管温度均大于200?时, 选择开关打到正常运行位置,熔盐进入熔盐加热炉 内,开始正常的燃烧控制. 3结束语 该系统控制精度高,稳定可靠.完全满足了管道 化溶出的各项工艺及经济技术指标.投入使用以来 运行正常,保证了管道化溶出系统的正常操作和安 全运行,对提高氧化铝产量起到了极其重要的作用. 参考文献 1陆德民.石油化工自动控制设计手册(第二册).北京:化 学工业出版杜,1991.3