鋁用炭素陽極焙燒煙氣凈化控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

陳先鋒

（中國鋁業(yè)連城分公司，甘肅 蘭州 730335）

鋁用碳素陽極焙燒作為鋁材加工必備的重要材料，其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染氣體的治理工作已經(jīng)迫在眉睫。在進行鋁用碳素的焙燒過程中，由于工藝流程的需要和焙燒原材料的選取，導致焙燒后產(chǎn)生大量的有害煙氣，煙氣中通常含有一氧化碳、苯氧化物等，不但會促進全球變暖，同時粉塵會對人的身體造成嚴重的危害。在進行鋁用碳素焙燒時，對產(chǎn)生煙氣的凈化控制程度的高低是影響空氣環(huán)境是否達標的關(guān)鍵。為有效凈化有害廢氣，對煙氣凈化控制系統(tǒng)進行了改進設(shè)計。

1 鋁用炭素陽極焙燒煙氣凈化控制系統(tǒng)設(shè)計

1.1 煙氣凈化控制系統(tǒng)框架設(shè)計

鋁用碳素陽極焙燒煙氣凈化控制系統(tǒng)的設(shè)計核心主要在于對信號的收集、數(shù)據(jù)的分析、終端的顯示[1]。為了優(yōu)化系統(tǒng)的功能，使用PLC信號控制設(shè)備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的實時交互，采集終端設(shè)置兩臺處理器，構(gòu)成完整的煙氣管理結(jié)構(gòu)。兩臺處理器與PLC設(shè)備通過對應(yīng)的通信裝置進行實時的數(shù)據(jù)交換，處理器采用并聯(lián)連接的方式。使用煙氣在線監(jiān)控技術(shù)，與PLC設(shè)備形成PID自動煙氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，對PLC設(shè)備收集的煙氣信號進行對應(yīng)的參數(shù)設(shè)置，對收集的信號進行數(shù)據(jù)的分析，與設(shè)置參數(shù)進行對比，超出參數(shù)閾值，終端處理器觸發(fā)報警，提醒采取一定的控制措施[2]。整體煙氣凈化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)拓撲圖如圖1所示。

圖1 煙氣凈化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓撲圖

SCSDA為兩臺終端處理器，PLC設(shè)備與現(xiàn)場設(shè)備之間的進行信息的實時交互，收集煙氣信息，現(xiàn)場設(shè)備與PID煙氣控制器相互連接，將現(xiàn)場收集的煙氣傳入控制室，VO擴展裝置將PLC收集信息進行處理。

1.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

PID煙氣控制設(shè)備作為煙氣凈化控制系統(tǒng)中主要運行硬件，主要采用RBF神經(jīng)元來實現(xiàn)對煙氣的控制，通過執(zhí)行計算機設(shè)置的執(zhí)行口令完成對應(yīng)算法的計算。PID煙氣控制設(shè)備結(jié)構(gòu)圖如下圖2所示。

圖2 PID煙氣控制設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

如上述圖2所示，PID煙氣控制技術(shù)作為鋁用碳素陽極焙燒煙氣控制的核心技術(shù)，將被控對象所產(chǎn)生的煙氣信號通過RBF網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)進行傳輸，根據(jù)煙氣信號收集反饋的信息，通過控制樞紐進行數(shù)據(jù)的分析，處理后的數(shù)據(jù)通過I/O輸入/輸出口進行相應(yīng)的輸入/輸出處理，滿足數(shù)據(jù)的反復循環(huán)處理，直至現(xiàn)場設(shè)備停止信號的接收[3]。對設(shè)備的運行均使用2500VA的不間斷電壓，保證整體系統(tǒng)內(nèi)整體硬件設(shè)備的持續(xù)不間斷運行。

1.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

對數(shù)據(jù)采集程序利用建立數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫以現(xiàn)有的焙燒資源為主，通過對煙氣信號的采集，建表分析處理，建立對應(yīng)的煙氣含量表，將收集數(shù)據(jù)設(shè)置為統(tǒng)一格式，對數(shù)據(jù)信息進行歸類，整體數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建遵循完整可實施的原則，根據(jù)MVC格式將產(chǎn)生的有害氣體進行危害程度分類，具體分為持久層、可處理層等，每層結(jié)構(gòu)相互獨立，滿足對數(shù)據(jù)的實時處理功能。

2 對比實驗

為了驗證鋁用碳素陽極焙燒煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)計的有效性，進行了多次焙燒試驗。

首先采用傳統(tǒng)的煙氣凈化控制系統(tǒng)對陽極焙燒后的氣體進行檢測，再用設(shè)計的鋁用碳素陽極焙燒煙氣凈化系統(tǒng)對相同鋁制品再次進行陽極焙燒，設(shè)置實驗組和普通組，采集五組有害氣體含量數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)分析處理如下表1所示。

表1 鋁用碳素陽極焙燒有害煙氣含量

通過表1分析兩種方法對于鋁用碳素陽極焙燒所產(chǎn)生的煙氣凈化程度，可以得出結(jié)論：針對同種鋁制品，采用相同的陽極焙燒法，文章設(shè)計的煙氣凈化控制系統(tǒng)對有害氣體的凈化效果較強。

3 結(jié)語

文章對鋁用碳素陽極焙燒煙氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用展開研究，通過對系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計實現(xiàn)整體系統(tǒng)對有害氣體的凈化。滿足可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，為環(huán)境的治理提出明確方向。