綠液高效澄清器系統(tǒng)自動(dòng)化控制

游丙軍 姚秀旗 孟令啟 李進(jìn)鵬 陳安江

（1.汶瑞機(jī)械（山東）有限公司，山東安丘，262100；2.濰坊汶瑞環(huán)保過濾機(jī)械股份有限公司，山東安丘，262100）

堿回收過程的綠液含有懸浮固形物綠泥，其中主要含有Ca、Na、Mg、Mn、Si、Fe 等離子和游離碳等，如果澄清不好進(jìn)入苛化乳液，會(huì)影響白液澄清及白泥的沉降性能和過濾性能，最終影響到石灰回收質(zhì)量。因此綠液澄清非常重要，某公司在常規(guī)沉降式綠液澄清器的基礎(chǔ)上，研制了綠液高效澄清器。根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)及工藝性質(zhì)，澄清器的工藝系統(tǒng)全部采用DCS控制，刮泥耙和攪拌速度可調(diào)，適應(yīng)范圍廣[1]，已運(yùn)用到國(guó)內(nèi)多個(gè)項(xiàng)目中，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，性能指標(biāo)達(dá)到要求。

1 綠液高效澄清器工作原理和系統(tǒng)工藝過程

1.1 工作原理

綠液高效澄清器是根據(jù)絮凝沉淀的原理研發(fā)的新型高效澄清設(shè)備，其基本工作原理是在綠液中加入高分子質(zhì)量有機(jī)絮凝劑，使綠液中的分散顆粒及懸浮物的膠體在分子力的相互作用下生成絮狀體并互相碰撞凝聚，快速增加絮凝物尺寸和質(zhì)量，從而加速沉淀速度，以達(dá)到理想的固液分離效果，具有沉降速度快、澄清面積小、綠液澄清度高等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)澄清器相比，該澄清器明顯地降低了設(shè)備投資和占地面積，且能高效地去除非工藝性元素，獲得高澄清度的綠液，為后續(xù)白液澄清和白泥洗滌等工藝過程創(chuàng)造有利條件，為苛化系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。高效綠液澄清器具體工作原理如圖1 所示。由圖1 可知，濁綠液進(jìn)入澄清器后，先在混合室內(nèi)與絮凝劑充分混合，然后由緩慢旋轉(zhuǎn)的布液管均勻分布到筒體中，絮凝狀懸浮物凝聚成較大的顆粒沉降到筒槽底部，形成一層厚厚的泥床，懸濁液里面的大顆粒不斷在泥床上沉積，液體則不斷向上運(yùn)動(dòng)穿過泥層得到澄清綠液，沉積的綠泥被刮泥耙收集到澄清器底部中間的泥坑后被泥泵抽走，從而達(dá)到固液分離的目的。澄清過程中，通過連續(xù)排泥，不斷更新過濾泥層[2]。

圖1 綠液高效澄清器的工作原理Fig.1 Working principle of green liquor high-efficiency clarifier

1.2 綠液高效澄清器系統(tǒng)工藝過程

圖2 為綠液高效澄清器系統(tǒng)工藝流程圖。燃燒工段送來的綠液首先進(jìn)入綠液穩(wěn)定槽，流量與濃度平衡穩(wěn)定后，泵送至綠液高效澄清器，用計(jì)量泵將絮凝劑加到澄清器中間部位的攪拌桶與綠液均勻混合，然后經(jīng)過緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的布液管分布綠液并開始絮凝沉淀。經(jīng)固液分離的清綠液上升到澄清器上部的貯存區(qū)，繼而溢流到綠液立管，用綠液泵送到綠液真空冷卻器冷卻降溫后送入石灰消化提渣機(jī)，與石灰一起進(jìn)行消化反應(yīng)；綠泥下沉到澄清器底部，通過綠泥泵送至綠泥洗滌器。

圖2 綠液高效澄清器系統(tǒng)工藝流程圖Fig.2 Process flow chart of green liquor high-efficiency clarifier system

2 綠液高效澄清器系統(tǒng)的控制

綠液高效澄清器控制通過現(xiàn)場(chǎng)按鈕箱轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)為“遠(yuǎn)程/就地”控制模式，轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“就地”控制方式時(shí)，DCS操作人員不能操作，現(xiàn)場(chǎng)人員可以進(jìn)行調(diào)試、檢修，檢修完畢把轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“遠(yuǎn)程”控制方式，“DCS 備妥指示”顯示，DCS 操作人員可以在DCS 上進(jìn)行遠(yuǎn)程操作[3]。圖3 為綠液高效澄清器DCS畫面。

圖3 綠液高效澄清器DCS畫面Fig.3 DCS screen of green liquor high-efficiency clarifier

2.1 控制檢測(cè)回路列表

2.1.1 電氣回路

表1 為高效濾液澄清器系統(tǒng)電機(jī)回路清單。智能MCC 即變頻控制的電機(jī)采用智能模塊的變頻器，采用Profibus-DP 與DCS 通信，建議采用單獨(dú)1 條DP 線控制，不和其他普通智能MCC混用1條線[4]。

表1 綠液高效澄清器系統(tǒng)電機(jī)回路清單Table 1 Motor circuit list of green liquor high-efficiency clarifier system

2.1.2 儀表回路

表2 為綠液高效澄清器系統(tǒng)儀表回路清單。變送器及閥門定位器應(yīng)配帶HART 協(xié)議，信號(hào)類型：4～20 mA。

表2 綠液高效澄清器系統(tǒng)儀表回路清單Table2 Instrument loop list of green liquor high-efficiency clarifier system

2.2 綠液高效澄清器控制的難點(diǎn)和要點(diǎn)

2.2.1 綠液進(jìn)料管流量431FIC1003自控回路

由綠液進(jìn)料流量計(jì)與綠液進(jìn)料控制閥組成，以進(jìn)料流量設(shè)定值為依據(jù)的流量自穩(wěn)定控制回路為431FIC1003。

2.2.2 澄清綠液循環(huán)流量431FIC1010自控回路

澄清綠液循環(huán)流量計(jì)與清綠液循環(huán)控制閥組成，以澄清綠液循環(huán)流量設(shè)定值為依據(jù)的流量自穩(wěn)定控制回路為431FIC1010。

綠液循環(huán)流量431FIC1010 設(shè)定值：手動(dòng)及自動(dòng)設(shè)置，自動(dòng)設(shè)置時(shí)根據(jù)控制工藝實(shí)現(xiàn)與綠液進(jìn)料管流量比例控制，比例暫定為1∶4，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況調(diào)節(jié)。

2.2.3 大耙扭矩431WI1009

數(shù)值顯示：大耙扭矩?cái)?shù)值顯示及扭矩報(bào)警顯示。

2.2.4 清綠液沖洗開關(guān)閥431HV1011

報(bào)警控制：當(dāng)收到開啟與關(guān)閉命令后，15 s內(nèi)檢測(cè)是否收到對(duì)應(yīng)的關(guān)到位與開到位信號(hào)，如未收到信號(hào)，顯示開關(guān)閥故障并報(bào)警。

431 HV1011 自動(dòng)連鎖控制投入：①濁綠液進(jìn)料流量大于5%；②澄清綠液沖洗開關(guān)閥431HV1011 在自動(dòng)狀態(tài)；③啟動(dòng)澄清綠液沖洗開關(guān)閥431HV1011；④開啟沖洗定時(shí)器，時(shí)間設(shè)定值為TON1=60 s；⑤沖洗定時(shí)器計(jì)時(shí)完成后關(guān)閉澄清綠液沖洗開關(guān)閥431HV1011；⑥開啟循環(huán)等待定時(shí)器，TON2=1 h；⑦循環(huán)等待定時(shí)器動(dòng)作后，啟動(dòng)澄清綠液沖洗開關(guān)閥431HV1011，重復(fù)開啟定時(shí)器；⑧循環(huán)重復(fù)以上步驟。

2.2.5 綠泥泵431PU302M、431PU303M

變頻速度控制：綠泥流量與綠泥泵速度控制組成以綠泥流量設(shè)定值為依據(jù)，其速度自穩(wěn)定控制回路為431FFIC1014。綠泥流量（431FFIC1014）預(yù)先設(shè)定值為50%。

速度限制：設(shè)定最小轉(zhuǎn)速為15 Hz；當(dāng)綠泥密度（431DI1017）大于高報(bào)時(shí)，設(shè)定轉(zhuǎn)速為50 Hz。

數(shù)值顯示：綠泥泵速度數(shù)值顯示；綠泥泵電流數(shù)值顯示以及電流報(bào)警顯示。

3 安全連鎖

3.1 大耙電機(jī)431MA101M2：變頻啟?？刂?/p>

3.1.1 大耙電機(jī)MCC啟動(dòng)連鎖

以下條件不滿足時(shí)無法啟動(dòng)：①M(fèi)CC 準(zhǔn)備就緒；②MCC無故障。

3.1.2 大耙電機(jī)運(yùn)行連鎖

以下條件不滿足時(shí)停止：①電機(jī)控制輸出5 s 檢測(cè)是否收到運(yùn)行信號(hào)及散熱風(fēng)扇運(yùn)行信號(hào)；②電機(jī)控制輸出5 s 檢測(cè)是否收到運(yùn)行零速開關(guān)信號(hào)；③電機(jī)電流保護(hù)信號(hào)。

3.1.3 大耙電機(jī)工藝連鎖

以下條件不滿足時(shí)停止：大耙電機(jī)431MA101M2運(yùn)行10 s 檢測(cè)大耙扭矩顯示值小于65000N.M（具體值需要工藝參數(shù)）。

3.2 攪拌電機(jī)431MA101M1：變頻啟?？刂?/p>

3.2.1 攪拌電機(jī)MCC啟動(dòng)連鎖

以下條件不滿足時(shí)無法啟動(dòng)：①M(fèi)CC 準(zhǔn)備就緒；②MCC無故障。

3.2.2 攪拌電機(jī)運(yùn)行連鎖

以下條件不滿足時(shí)停止：①電機(jī)控制輸出5 s 檢測(cè)是否收到運(yùn)行信號(hào)及散熱風(fēng)扇運(yùn)行信號(hào)；②電機(jī)電流保護(hù)信號(hào)。

3.3 綠泥泵431PU302M、431PU303M：變頻啟?？刂?/p>

3.3.1 外部啟動(dòng)連鎖

以下條件不滿足時(shí)無法啟動(dòng)：①綠液進(jìn)料管流量431FIC1010≥10%；②密封水流量開關(guān)動(dòng)作。

3.3.2 MCC啟動(dòng)連鎖以下條件不滿足時(shí)無法啟動(dòng)：①M(fèi)CC 準(zhǔn)備就緒；②MCC無故障。

3.3.3 運(yùn)行連鎖

以下條件不滿足時(shí)停止：電機(jī)控制輸出5 s 檢測(cè)是否收到運(yùn)行信號(hào)。

4 邏輯程序

根據(jù)上述控制描述或邏輯圖，由DCS 廠家進(jìn)行編程。圖4 是用于DCS 編程的綠液進(jìn)料箱液位431LT006的部分邏輯圖。

圖4 綠液進(jìn)料箱液位431LT006的部分邏輯圖Fig.4 Partial logic diagram of green liquor feed tank level 431LT006

5 結(jié) 語

綠液高效澄清器是某公司研發(fā)設(shè)計(jì)的新一代產(chǎn)品，配套智能儀表及DCS 控制系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高，保證了系統(tǒng)運(yùn)行可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，降低能耗，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。綠液高效澄清器工藝系統(tǒng)的產(chǎn)能是同規(guī)格普通澄清器工藝系統(tǒng)的4.8 倍，已在國(guó)內(nèi)企業(yè)平穩(wěn)運(yùn)行，取得良好效果，得到用戶好評(píng)。