电气自动化在乙醇生产中的应用

张琬君 王琳琳 杨勇伟

1 中材建设有限公司（100176）2 河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

电气自动化在乙醇生产中的应用

张琬君1王琳琳2杨勇伟2

1 中材建设有限公司（100176）2 河南建筑材料研究设计院有限责任公司（450002）

近年来，利用甜高粱茎秆制乙醇的工艺得到广泛应用。该工艺简单、实用，将电气自动化技术应用于乙醇生产中使得其工艺连续，产量大幅度提高。

电气自动化；乙醇；温度

电气自动化技术在该项目的应用主要体现在变频技术、温度PID控制，同时采用西门子WinCC编程完成人机交互画面。甜高粱茎秆制乙醇的工艺由原料粉碎及输送、预热塔、乙醇发酵罐、蒸馏塔、乙醇储存罐等主要部分组成。下面分别介绍每个主要工艺段的电气自动化应用。

1 原料粉碎及输送

原料粉碎及输送主要采用的是粉碎机和绞龙，粉碎机将高粱茎秆切断粉碎后经过绞龙输送到预热塔中。粉碎机电机采用低压直启方式，绞龙的输送量要大于粉碎机的产量，以避免原料堆积导致绞龙超负荷运转。

2 预热塔

预热塔主要是利用蒸气将物料进行升温，蒸气的温度要控制在150～160℃，而且必须严格控制蒸气与物料接触，以避免产生过多的水分，这样可以使得经过预热塔的物料温度基本控制在20℃左右。预热塔采用的是变频电机，通过改变变频器的速度给定,使得预热塔中物料的旋转速度得以变化。物料温度的测量采用热电阻方式，好处是相对来说比较准确。此处需要在WinCC中进行PID回路的编程，即用经过预热塔的物料温度来调节预热塔的旋转速度，温度越高，旋转速度越快。温度较低的时候，旋转速度相应放慢，使得物料预热的时间加长，从而使其温度升高。

3 乙醇发酵罐

乙醇发酵罐外观类似于水泥厂中的大窑，发酵罐长55m,罐内的物料与发酵菌种按照一定比例混合进行发酵，发酵温度必须严格控制在30℃左右，否则发酵出来的就不是乙醇了。发酵罐采用变频器控制转速，由于发酵罐较长，温度又必须严格控制，所以在发酵罐内每隔6m需要设置5个测温点。这5个测温点平均分布在发酵罐旋转面的轴线上，此处5个温度的平均值则是反映此段物料的发酵温度。以此类推，根据发酵温度的控制来调节发酵罐的转速也是需要在WinCC中编程得以实现。

4 蒸馏塔

蒸馏塔和预热塔的结构是完全一样的，其作用是将发酵过的混合物通过蒸气加热进行蒸馏，从而将乙醇分离出来,然后再进行冷却，提取出乙醇。蒸馏塔中蒸气的温度要控制在100℃左右，这样可以使乙醇达到沸点后变成气态从而提取出来。蒸气温度通过一个调节阀控制进气量。测温同样采用热电阻方式取平均值，根据温度的平均值来调节阀门的开度，从而实现温度的PID控制。

5 乙醇储存罐

乙醇储存罐用来储存蒸馏塔分离出来的乙醇，由于乙醇具有挥发性和可燃性，因此乙醇存储罐配置可燃性气体检测装置，其测点分布在储存罐的上方以及罐体的周围。检测装置的终端安装在中控室内，一旦检测到某个测点报警，就意味着此处的乙醇浓度超标，存在安全隐患，操作员根据报警情况采取相应的措施。

6 结语

总之，利用甜高粱茎秆制乙醇属于国家新能源项目，今后定会增大投入。大规模生产对于电气自动化的精度要求会较提高，尤其是甜高粱茎秆的发酵温度的严格控制，否则很容易发酵成醋而不是乙醇。对于DCS的投入也会相应提高要求，测温仪表的精度以及DCS的控制精度会大大提高，这对于目前的DCS来说，是一项艰巨的任务同时也是一次难得的机会。相对于DCS的高精度要求，电气控制主要是对传动设备的要求，目前的变频技术已经基本能够满足其需求。相信不久的将来，电气自动化技术在乙醇生产中将得到空前的提升。

参考文献：

[1]金花,候霖,等.甜高粱茎秆生产燃料乙醇的研究[J].酿酒科技,2009,181(7).

[2]组态软件WinCC及其应用[M].机械工业出版社,2009(第一版).

[3]李学琪,等.自动控制基础与控制仪表[M].中国计量出版社,2003.