浸出釜的溫度控制連鎖應(yīng)用

鐘國榮

（廣東省深圳市中金嶺南有限公司丹霞冶煉廠，廣東 韶關(guān) 512300）

在本篇文章中，主要對富氧浸出釜中的溫度控制進(jìn)行分析研究，將釜溫引入自動化技術(shù)進(jìn)行調(diào)控，重點(diǎn)探討自動化控溫實(shí)施及其對勞動強(qiáng)度和浸出率的影響。

1 前期概況描述

多金屬回收中的富氧浸出是以置換渣為原料，以提取其中的貴重金屬，是金屬回收工藝流程中一道重要工藝。在金屬成品產(chǎn)量起決定性因素之一的是金屬浸出率，精準(zhǔn)控制生產(chǎn)參數(shù)以提高浸出率是生產(chǎn)的基本要求，溫度控制是重要的生產(chǎn)參數(shù)之一。

現(xiàn)有的釜溫控制采取人工監(jiān)控的方式，人工控制的局限性決定了釜溫不能連續(xù)地處在操作規(guī)程要求中。為了確保浸出釜的生產(chǎn)參數(shù)穩(wěn)定，提高浸出率，為后續(xù)萃取工段提供優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)原料，工廠采取了各種措施：將釜溫列入技術(shù)比武評比項(xiàng)目，對釜溫的控制進(jìn)行評比，發(fā)布相應(yīng)的評比結(jié)果，如表1；工序則挑選責(zé)任心強(qiáng)、業(yè)務(wù)能力突出的員工擔(dān)任主控崗位；工廠技術(shù)部門定期到車間進(jìn)行檢查浸出釜的生產(chǎn)參數(shù)等等。釜溫控制得到重視并采取一系列的措施后，溫度波動情況得到了很大的改善，但是投入的人力、物力較多，釜溫控制如果長期處于一個高壓狀態(tài)，持續(xù)高壓態(tài)勢會讓員工產(chǎn)生疲勞感，連續(xù)性難以得到保障。那么通過設(shè)備的技術(shù)改造，采取自動化技術(shù)徹底解決釜溫控制問題，就有必要提上日程。

表1 釜溫控制評比統(tǒng)計表

2 人工控制及溫度聯(lián)鎖的比較探究

首先，浸出釜中的溫度控制設(shè)計之初采用了人工開啟氣動閥的模式。釜溫低于105℃時，開啟閥門；溫度高壓105℃時，關(guān)閉閥門。其次，釜溫的變化和進(jìn)釜的物料流量存在一定的關(guān)系，物料進(jìn)釜流量大，需短時間內(nèi)通入大量蒸汽量才能保證溫度到達(dá)要求，由于進(jìn)釜的流量是不穩(wěn)定的，而蒸汽的開度是固定的，所有當(dāng)流量突然增大時，沒有足夠的時間去調(diào)整蒸汽主管閥門開度，導(dǎo)致無法精準(zhǔn)調(diào)控溫度。第三，正常流程中釜溫變化比較大，特別是C1隔間，因?yàn)檫M(jìn)料的溫度低于釜溫，十幾分鐘內(nèi)需要操作一次閥門進(jìn)行升溫，一個班8小時不間斷操作，操作人員易感疲勞；如果遭遇生產(chǎn)工況不穩(wěn)定時，主控沒有足夠的精力來調(diào)控溫度，直接導(dǎo)致溫度處于工藝要求的范圍外，個別情況會出現(xiàn)低于90℃，高于115℃的現(xiàn)象，不利于金屬的浸出；釜溫的大幅度波動對浸出釜本體是一種損傷，對設(shè)備的壽命不利。

采用測溫元件和氣動開關(guān)旋塞閥聯(lián)鎖，通過溫度的高低限位報警信號觸發(fā)氣動開關(guān)旋塞閥動作，自動通入或切斷蒸汽進(jìn)行溫度控制。溫度自動控制，既能保證溫度符合操作規(guī)程的要求，又省去人工操作，降低了勞動強(qiáng)度，提高崗位的舒適性。自動溫度控制穩(wěn)定釜溫,提高工藝參數(shù)的穩(wěn)定，提高金屬產(chǎn)量，達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的效果。

3 系統(tǒng)建設(shè)的作用和意義

通過溫度和蒸汽閥門的連鎖控制釜溫，將實(shí)現(xiàn)以下應(yīng)用功能。

實(shí)現(xiàn)釜內(nèi)溫度自動控制，保持溫度在操作規(guī)程要求范圍內(nèi)。使用的氣動開關(guān)旋塞閥調(diào)節(jié)性能雖然不如調(diào)節(jié)閥，因?yàn)殚_關(guān)閥不能線性調(diào)整開度，但是通過減小溫度高低限報警差值，提高氣動開關(guān)旋塞閥的開關(guān)頻率（該設(shè)置會在一定程度上減少氣動開關(guān)旋塞閥的壽命）來確保溫度在要求范圍內(nèi)，只要設(shè)置合理的氣動閥開關(guān)時機(jī)，就可以保證釜溫處于要求的范圍內(nèi)。所以該氣動閥用于此次的改造可以達(dá)到預(yù)設(shè)的功能，不需要另行采購增加成本去采購調(diào)節(jié)閥就能使到達(dá)溫度自動控制。

提升金屬浸出率。經(jīng)大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和相關(guān)論文描述，浸出工藝中溫度直接影響金屬元素的浸出率，當(dāng)溫度低于某個值，隨著溫度升高，浸出率逐步升高；當(dāng)溫度高于該值時，隨著溫度升高浸出率反而降低。如果讓溫度在該值附近小范圍波動，那么生產(chǎn)的可操作性強(qiáng)且物料中金屬元素的浸出率技術(shù)指標(biāo)又能達(dá)到要求，這時產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益最好。

提高工廠的盈利能力。浸出作為一個重要工藝，直接影響到后續(xù)生產(chǎn)能力。穩(wěn)定釜的各個生產(chǎn)參數(shù)，提高浸出率使進(jìn)入后段的金屬量增大，才能使成品的產(chǎn)量上升。成本增加較小而產(chǎn)量能得到一定量的提升，工廠就能獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 設(shè)備現(xiàn)場狀況及各項(xiàng)系統(tǒng)參數(shù)要求

操作規(guī)程要求釜的溫度保持在一定的范圍內(nèi)，當(dāng)溫度低于操作規(guī)程要求的范圍的時，需通入蒸汽對釜內(nèi)物料進(jìn)行升溫，溫度高于操作規(guī)程要求時，則相反。蒸汽的通入是通過現(xiàn)場氣動開關(guān)旋塞閥來控制，釜內(nèi)溫度經(jīng)過PLC處理后顯示在操作站上?，F(xiàn)場測溫元件采用鎧裝熱電阻Pt100，型號為：WZGPK-PT100，設(shè)計介質(zhì)溫度≤175℃，壓力≤500KPa，L=1150，316LSS護(hù)套，Φ8直徑。蒸汽控制采用氣動開關(guān)旋塞閥，主要參數(shù)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)：氣開，單作用，帶彈簧回復(fù)功能；電磁閥：ASCO品牌,電壓220VAC；限位開關(guān)：P+F品牌，接近式；過濾減壓閥:YT-200B。信號傳輸電纜采用帶屏蔽的儀表電纜。

現(xiàn)場設(shè)備狀況及條件：

（1）車間富氧浸出釜共分兩段，每段浸出釜有四個隔間，四個隔間上部分相連通，物料通過擋墻溢流進(jìn)入下一個隔間，所以四個隔間溫度存在一定的聯(lián)系，主要體現(xiàn)為：前一隔間溫度將會影響到下一隔間的溫度。

（2）每個浸出釜隔間設(shè)置一個蒸汽加熱裝置和一個溫度測量元件pt100熱電阻，蒸汽由氣動閥控制，釜內(nèi)的溫度通過溫度測量元件pt100的電阻值傳入plc進(jìn)行換算后在電腦界面進(jìn)行顯示。

（3）浸出釜除了對釜溫的要求，還對釜內(nèi)的壓力做了相同的要求，要求釜壓恒定在一定的范圍內(nèi)，釜壓由一個帶DN50氣動調(diào)節(jié)閥的排氣管進(jìn)行控制。釜內(nèi)通入蒸汽后，會對釜內(nèi)的壓力產(chǎn)生影響，主要的表現(xiàn)為釜壓上漲。

5 優(yōu)化改進(jìn)

經(jīng)過程序的編譯下載，結(jié)合現(xiàn)場試車情況，該聯(lián)鎖裝置基本上滿足溫度控制的需求。經(jīng)過一段時間的投入運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)該聯(lián)鎖裝置還有很大的提升優(yōu)化空間，可以進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)以發(fā)揮其最大的功能。

5.1 控制功能優(yōu)化

5.1.1 產(chǎn)生的原因

前期出于安全的考慮，只對蒸汽的關(guān)閉采取了自動化控制，對蒸汽的開啟則采取人工控制的方式，主要的考慮發(fā)生測量元件、系統(tǒng)故障和人的操作失誤等因素可能會導(dǎo)致氣動閥意外開啟而使人員受到傷害或設(shè)備損壞。該設(shè)計雖然對現(xiàn)場安全有一定的保障，但是以限制聯(lián)鎖功能為代價，不能徹底的釋放自動化的性能，該設(shè)計還有明顯的可提高空間。

5.1.2 解決方式

經(jīng)過對現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行特點(diǎn)和現(xiàn)場操作人員的需求反饋；浸出釜工作時是一個相對密閉的工作環(huán)境，蒸汽的意外開啟對人員傷害和設(shè)備產(chǎn)生損傷的可能性??；通過調(diào)整程序的觸發(fā)模式，讓程序處于自動模式下聯(lián)鎖才會起作用，當(dāng)現(xiàn)場需要檢修時將程序設(shè)置成手動模式，這樣就消除了蒸汽在檢修時意外開啟的可能性。該設(shè)計的調(diào)整能使釜溫控制完全處于自動化狀態(tài)而不需要人工干預(yù)。

5.2 釜內(nèi)壓力超標(biāo)

5.2.1 產(chǎn)生的原因

四個蒸汽管道同時開啟時，通入的蒸汽量大，蒸汽的分壓導(dǎo)致釜內(nèi)壓力上漲，加上釜的排氣管較小且常年使用，管內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重，降低了釜壓的調(diào)整能力，導(dǎo)致出現(xiàn)了釜壓超過工藝要求的現(xiàn)象。雖然此現(xiàn)場并不經(jīng)常出現(xiàn)，但出現(xiàn)時人工調(diào)整的可操作性較小。

5.2.2 解決方式

通過提高第一隔間蒸汽流量，讓溫度可以短時間接近并保持在允許的最高值附近，由于釜是密閉空間加上釜的保溫效果較好，當(dāng)物料進(jìn)入第二、三隔間時物料溫度下降速度較慢，多數(shù)時間能保持在工藝要求范圍內(nèi)，可以不加溫或少加溫；物料到達(dá)第四隔間時，該隔間因排料的原因，溫度會有明顯的下降現(xiàn)象，必須通入蒸汽升溫。通過蒸汽開度調(diào)整和提高C1溫度控制值后，正常情況下只有C1、C4兩個隔間同時需要升溫，不會出現(xiàn)四個隔間同時且長時間持續(xù)通入蒸汽；蒸汽通入量的穩(wěn)定也給排氣調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)釜壓提供了有利的條件，有利于釜壓的穩(wěn)定。

6 結(jié)語

從以上論述來看，通過近半年的運(yùn)行，該溫度聯(lián)鎖裝置的設(shè)計能滿足操作規(guī)程對釜溫的要求，到達(dá)設(shè)計要求，聯(lián)鎖投入后運(yùn)行良好，沒有出現(xiàn)因測量元件、設(shè)備故障或其他因素導(dǎo)致的安全事故。此溫度聯(lián)鎖裝置的投入運(yùn)行有效地減輕了操作人員工作量和勞動強(qiáng)度，提高了主控崗位是舒適性，進(jìn)一步穩(wěn)定基層人員，減少基層人員的流失，穩(wěn)定企業(yè)人才，減少企業(yè)人才引進(jìn)的資金投入；最后從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，自動聯(lián)鎖裝置投入運(yùn)行后，金屬浸出率較為穩(wěn)定，未出現(xiàn)大的波動，為后續(xù)的金屬成品增產(chǎn)提供了基礎(chǔ)，使企業(yè)收益。