冶炼厂制氧空分装置自动化控制系统研究

2018-08-05刘俊霞

世界有色金属 2018年10期

刘俊霞

（唐山唐钢气体有限公司，河北唐山 063000）

随着世界工业化进程不断发展，传统工业领域发展规模日益庞大，以此对冶炼企业生产效率提出更高要求。利用空分装置自动控制系统，采用多次蒸发、冷却方法进行分流，以此快速得到产品。冶炼厂采用密闭鼓风炉富氧熔炼工艺，该工艺可提高金属冶炼密闭鼓风炉生产能力、减少烟气量、提高烟气中二氧化碳含量、改善炉矿和烟气制酸条件的有效途径，若停氧一天，平均生产量会减少10t以上，且焦耗、电耗等都将上升[1]。同时，鼓风炉空气熔炼炉子难操作，烟气难平衡，低空无组织排放难以控制，致使环境污染严重，所以，延长制氧运行周期，稳定制氧生产，提高制氧效率对于金属冶炼企业意义重大[2]。

1 工艺概况

在冶炼厂制氧过程中，采用的主要方法就是利用深层冷冻液化分离法进行制氧。其主要工作原理就是利用空分装置，对空气进行适当压缩、冷却，最终使其液化。根据空气中两种气体的沸点差异，运用制冷方法将氧气进行精确分离，金属冶炼厂使用空分装置系统，要求其施工安全要符合标准，且对施工工艺要求较高，参数与调节具有多个步骤，并且可以利用遥控进行远程操作[3]。与此同时，还具备完善的监督与控制功能，能够快速且准确的记录整个运行过程。空分装置与其他装置相比较为复杂，其中包括多个操作系统，比如与滤器、压缩器、遇冷系统、筛纯化系统、分馏塔系统、液氮贮槽、氮压机等。其工作流程如下，在空气进入吸入塔后，先对其进行过滤，随后用压缩机进行压缩，再传入预冷塔，冷却水可将孔气进行冷却，将冷却好的空气输送到空分装置系统中进行净化，注入膨胀剂，然后通过分馏装置将气体进行分馏，得到氧气。

2 自动化控制系统功能

在对空分装置进行监控过程中，可以利用DCS，这样能够提高装置自动化水平，保证装置平稳运行。冗余配置的使用能够控制操作台与网络，使得系统可靠性得以提高。系统的主控制台与工程站，能够掌握控制系统中所涉及到的所有数据，并且对系统状态进行模拟。操作站的作用是方便工作人员监听设备在运行中产生的参数，根据分空装置运行情况进行合适的操作，远程管理机制可帮助管理人员进行视察，使其能够掌握生产详情。

（1）启动准备控制。氧气机控制系统的主要控制方式是到自动为主，工作人员将状态换成准备状态，系统能够根据实际需求完成开关动作。与此同时，还应当将混合气与氮气入口压力混合，随后利用轴封差压进行调节使用，对设定值进行自动设置，并且能够对阀门所涉及到的各个工艺参数与位置进行再次确认，实现联锁开车反应。

（2）自动启动。工作人员应当在空分装置具备一定条件后，按下警报按钮，这样能够使空气装置系统完成启动警铃的操作，轴振动报警连锁倍增后，启动主电机，随后利用轴振动接触联锁倍增。在空分装置控制系统中的对应调节投入使用后，打开或者关闭阀门，将相应轴封差压调节系统投入联锁中。

（3）自动切换。启动空分装置后，给予压缩机一定压力，使其在压力下进行工作，这时候操作人员应当对出现在计算机中的氧、氮按钮进行切换，逐渐开启控制器，调节其中出现的数值，并且将将氮气数值修正为氧气介质的数值。在氧气纯度与设定值相符合后，可以由工作人员确定，随后整个控制系统自动关闭。两分钟后，打开的氧气输送阀门能够向外输送氧气，随后氧压机恢复正常。

（4）正常停车与联锁。岗位人员在空分装置自动调节完后，将启动模式变为准备模式，控制系统停止工作。在启动对应联锁后，接触轴封差压联锁，开启出口防空、旁通阀等，这时候系统内的氧气会急速下降，停止送氧工作。岗位人员随后可以将操作台上的准备换成停止状态，停止主动机工作，并且最后设置停车时间，在关闭所有氧气吸入系统后停止工作。

（5）联锁事故停车。当出现多种情况的事故时，氧气压能够在自动情况下停止运行，随后联锁停车。主电机带负荷停车后，会打开旁通阀、防喘振阀等。发生重大事故时，控制系统自动联锁停车，各阀门按照具体要求，对紧急喷氮进行处理。