氧化鋁生產(chǎn)焙燒過程計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā).pdf

1、氧化鋁是電解鋁生產(chǎn)的主要原料，針對我國礦石特點，我國氧化鋁的生產(chǎn)工藝主要采用的是拜爾法和燒結(jié)法以及混聯(lián)法，在拜爾法中焙燒工序是氧化鋁生產(chǎn)必不可少的一個過程，并且是整個氧化鋁生產(chǎn)的最后一道工序，該生產(chǎn)過程的主要任務(wù)是將來自分解或平盤的帶有附著水的氫氧化鋁物質(zhì)在焙燒爐中高溫煅燒，脫除附著水和結(jié)晶水，從而生成物理化學(xué)性質(zhì)符合電解要求的氧化鋁。焙燒生產(chǎn)過程直接關(guān)系到氧化鋁質(zhì)量和產(chǎn)量。該過程具有設(shè)備之間關(guān)聯(lián)復(fù)雜，關(guān)鍵工藝參數(shù)關(guān)聯(lián)耦合嚴(yán)重，工況條件

2、變化大如原料成份波動頻繁、設(shè)備結(jié)疤等控制難題而難以實現(xiàn)自動控制和優(yōu)化運行。因此，焙燒過程的重要性、復(fù)雜性以及現(xiàn)代工業(yè)對自動化的高要求使得焙燒過程控制系統(tǒng)備受重視。 本文以鄭州鋁廠氧化鋁焙燒生產(chǎn)過程計算機控制系統(tǒng)工程項目為背景，開展了氧化鋁焙燒生產(chǎn)過程控制策略的研究以及控制系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)，并成功應(yīng)用于現(xiàn)場，取得了顯著的應(yīng)用效果。本文主要內(nèi)容歸納如下： (1)結(jié)合焙燒過程的特點和控制要求，提出了包括過程控制層與過程監(jiān)控層的

3、氧化鋁生產(chǎn)焙燒過程計算機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了系統(tǒng)的功能設(shè)計與硬件設(shè)計。該系統(tǒng)具體物理實現(xiàn)框架由以太網(wǎng)、控制網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成，以實現(xiàn)控制系統(tǒng)的信息集成和功能集成。 (2)研究了氧化鋁焙燒過程的控制策略，包括過程回路控制、設(shè)備連鎖邏輯控制以及烘爐過程順序控制。過程回路控制包括進(jìn)料量控制回路、文丘里干燥溫度控制回路、煙道氧含量控制回路、預(yù)熱旋風(fēng)管出口煙道溫度控制回路、重油壓力控制回路、焙燒爐溫度控制回路。對焙燒爐的溫度控制策

4、略進(jìn)行研究，提出流量-溫度串級控制方案，建立被控對象控制器的設(shè)計模型，并基于遺傳算法的方法對控制器參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)，指導(dǎo)現(xiàn)場控制器參數(shù)的調(diào)試。設(shè)備連鎖邏輯控制主要包括設(shè)備的啟停、連鎖關(guān)系、遠(yuǎn)程PLC控制。 (3)在上述工作基礎(chǔ)上進(jìn)一步進(jìn)行了焙燒過程計算機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計與開發(fā)，應(yīng)用到鄭州鋁廠氧化鋁擴(kuò)建項目焙燒工序后，實現(xiàn)了生產(chǎn)的分散控制與集中管理，提高了設(shè)備運轉(zhuǎn)率，降低了操作人員的勞動強度，減少了燃料消耗，氧化鋁灼減小于0.8％，