自動(dòng)化儀表技術(shù)在銅冶煉行業(yè)節(jié)能減排中的應(yīng)用探究

周昌宗

江西瑞林電氣自動(dòng)化有限公司 江西 南昌 330096

引言

在國家大力號(hào)召節(jié)能減排的政策背景下，銅冶煉行業(yè)還應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，以便適應(yīng)社會(huì)發(fā)展形勢，在創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，促使銅冶煉生產(chǎn)的生態(tài)效益得到提高。加強(qiáng)自動(dòng)化儀表技術(shù)的應(yīng)用，能夠推動(dòng)銅冶煉生產(chǎn)自動(dòng)化控制發(fā)展，為節(jié)能減排工作的開展提供有效途徑。

1 自動(dòng)化儀表技術(shù)在銅冶煉行業(yè)的應(yīng)用分析

在銅冶煉行業(yè)，自動(dòng)化儀表技術(shù)發(fā)揮了控制生產(chǎn)全過程的重要作用，能夠通過對(duì)銅冶煉生產(chǎn)期間的參數(shù)進(jìn)行精準(zhǔn)、有效檢測，為各種生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化控制提供數(shù)據(jù)支撐。現(xiàn)階段，常用的自動(dòng)化儀表主要分為兩種：一種為流量、壓力、溫度儀表，用于對(duì)銅冶煉生產(chǎn)中各種能源介質(zhì)和冶煉參數(shù)進(jìn)行測量，應(yīng)用范圍較廣，為銅冶煉生產(chǎn)自動(dòng)化控制提供技術(shù)支撐；另一種為物位儀表和氣體分析儀表，對(duì)銅冶煉原料位置和產(chǎn)生的各類氣體含量進(jìn)行檢測，為銅冶煉原料投入量和有害物質(zhì)釋放量的自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)提供依據(jù)[1]。銅冶煉的工藝流程較為復(fù)雜，涉及多個(gè)生產(chǎn)子過程，需要實(shí)現(xiàn)有機(jī)耦合才能加強(qiáng)各個(gè)過程工藝參數(shù)準(zhǔn)確掌握，保證工藝順利進(jìn)行。應(yīng)用自動(dòng)化儀表進(jìn)行各種參數(shù)的測定，能夠?yàn)樽舆^程耦合提供數(shù)據(jù)。銅冶煉產(chǎn)生的煙氣中包含大量有毒有害物質(zhì)，同時(shí)生產(chǎn)需要采用濃硫酸等強(qiáng)腐蝕物質(zhì)，需要利用自動(dòng)化儀表進(jìn)行預(yù)警，避免出現(xiàn)泄漏、溫度過高等情況，才能保證生產(chǎn)安全。但就目前來看，銅冶煉將產(chǎn)生巨大能耗，排放的煙氣中含有大量二氧化硫等污染物，同時(shí)將產(chǎn)生大量廢水、廢渣等物質(zhì)，無法滿足國家節(jié)能減排要求。面對(duì)這一局面，還要運(yùn)用成熟的自動(dòng)化儀表技術(shù)實(shí)現(xiàn)各個(gè)生產(chǎn)過程的參數(shù)化，提高后期處理智能可控性，以推動(dòng)銅冶煉的減量化、無害化發(fā)展。

2 自動(dòng)化儀表技術(shù)應(yīng)用于銅冶煉行業(yè)節(jié)能減排的策略

2.1 現(xiàn)場總線控制策略 在銅冶煉行業(yè)節(jié)能減排方面，應(yīng)用自動(dòng)化儀表實(shí)施現(xiàn)場總線控制，能夠?qū)崟r(shí)獲取生產(chǎn)過程細(xì)節(jié)參數(shù)，從原料投入到副產(chǎn)品產(chǎn)出實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控，為節(jié)能降耗措施的落實(shí)提供數(shù)據(jù)支撐。從銅冶煉過程來看，需要在熔爐中實(shí)施造硫熔煉，然后將得到的中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)爐進(jìn)行吹煉，可以得到粗銅，經(jīng)過反射爐的氧化精煉脫雜或陽極板電解得到99.9%品味的精煉銅，對(duì)95%的銅進(jìn)行回收[2]。現(xiàn)階段在銅冶煉行業(yè)現(xiàn)場控制上，主要采用DCS系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)工藝和設(shè)備監(jiān)控，需要為現(xiàn)場成套設(shè)備和控制系統(tǒng)配備相應(yīng)的自動(dòng)化控制儀表，保證系統(tǒng)之間能夠完成工藝參數(shù)的實(shí)時(shí)傳遞。從現(xiàn)場建立的控制網(wǎng)絡(luò)來看，需要利用專門控制系統(tǒng)對(duì)頂吹爐熔煉過程進(jìn)行控制。通過配備溫度儀表、物料儀表、流量儀表等自動(dòng)化儀表，能夠?qū)θ霠t物料量、氧氣量、粉煤配比、冷卻水溫度等工藝參數(shù)進(jìn)行控制，保證資源得到高效利用。在鍋爐余熱、原料制備、煙氣收塵、循環(huán)水等工藝參數(shù)控制方面，同樣需要完成各種自動(dòng)化儀表和控制裝置的配置，構(gòu)成相應(yīng)的控制系統(tǒng)。借助現(xiàn)場控制總線，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)控制系統(tǒng)通訊連接，產(chǎn)生相應(yīng)信息管理系統(tǒng)，使設(shè)備維持高效、穩(wěn)定運(yùn)行，從而在減少資源浪費(fèi)的同時(shí)，使煙氣、廢水等物質(zhì)的排放量得到有效控制。

2.2 智能分析控制策略 在銅冶煉的過程中，熔爐燃燒、轉(zhuǎn)爐吹煉等環(huán)節(jié)存在較多非線性的因素，使得生產(chǎn)系統(tǒng)具有時(shí)變性，容易受到外部隨機(jī)因素的擾動(dòng)，導(dǎo)致系統(tǒng)資源利用效果和污染物排放量受到影響。想要實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，需要進(jìn)一步加強(qiáng)生產(chǎn)過程精細(xì)化管理，保證系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)控制。目前在銅冶煉行業(yè)，主要通過在線過程分析儀和PLC裝置實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程智能分析和控制管理。利用在線過程分析儀對(duì)各種儀表采集的溫度、壓力、液位等參數(shù)間分析，將得到的各種進(jìn)給量輸入到PLC裝置中，利用存儲(chǔ)的各種邏輯順序運(yùn)算輸出各類指令，對(duì)各種機(jī)械設(shè)備進(jìn)給量進(jìn)行調(diào)控，能夠使系統(tǒng)得到自適應(yīng)控制。采用該種自動(dòng)化控制技術(shù)，能夠?qū)θ蹱t溫度、料液pH值等參數(shù)的變化進(jìn)行預(yù)測，提出科學(xué)控制策略。充分發(fā)揮自動(dòng)化儀表的智能化分析控制功能，促使生產(chǎn)系統(tǒng)智能化水平得到提高，能夠使反射爐中銅的成分得到有效控制，并通過提高資源利用率減少污染物排放，在達(dá)成高效生產(chǎn)目標(biāo)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

2.3 連鎖操作控制策略 以節(jié)能減排為目標(biāo)，還應(yīng)盡量減少銅冶煉行業(yè)生產(chǎn)的中間環(huán)節(jié)。實(shí)現(xiàn)從礦石開采→浸出→萃取→電積→煙氣制酸工藝的一體化管理，可以避免原料遠(yuǎn)距離運(yùn)輸，并將煙氣等廢棄物轉(zhuǎn)化為可利用資源，能夠在減少原料損耗的同時(shí)，使污染物排放量得到降低。想要達(dá)成這一目標(biāo)，還要引入紅外線檢測、新型傳感器等各種新型檢測儀表，通過實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化儀表集中應(yīng)用為各種生產(chǎn)系統(tǒng)連鎖操作控制提供支持。針對(duì)原礦粗碎系統(tǒng)、堆浸控制系統(tǒng)、萃取電積控制系統(tǒng)、煙氣制酸控制系統(tǒng)等各類系統(tǒng)，需要完成液位計(jì)、pH計(jì)、電流表等各種自動(dòng)化儀表的配置，完成流量、pH值、液位、電導(dǎo)率等多測點(diǎn)布設(shè)，繼而通過對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分的相關(guān)大連鎖操作。例如在料液pH控制方面，需要實(shí)施順序啟停，使料液輸送、萃取槽攪拌提升、料液平衡控制成為連續(xù)控制過程，加強(qiáng)相關(guān)設(shè)備啟?？刂?。將自動(dòng)化儀表技術(shù)與工藝緊密結(jié)合在一起，明確生產(chǎn)系統(tǒng)關(guān)鍵控制路線，分段確定啟停順序。采用自動(dòng)化編程方式，對(duì)采樣周期和微分時(shí)間機(jī)械能不斷優(yōu)化調(diào)整，最終可以實(shí)現(xiàn)連鎖控制目標(biāo)。聯(lián)合采用各種檢測技術(shù)、識(shí)別技術(shù)、預(yù)測技術(shù)等掌握各生產(chǎn)環(huán)節(jié)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)連鎖操作控制，能夠提高自動(dòng)化儀表技術(shù)實(shí)用化水平，繼而滿足銅冶煉節(jié)能減排控制要求。

結(jié)論

綜上所述，在銅冶煉行業(yè)中應(yīng)用自動(dòng)化儀表技術(shù)，不僅需要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率和質(zhì)量的控制，還應(yīng)減少能源損耗和污染物排放。在實(shí)踐工作中，通過將自動(dòng)化儀表與各種控制系統(tǒng)結(jié)合在一起，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程的現(xiàn)場控制、智能分析控制和連鎖操作控制，繼而為節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供支持。