浙大中自SunyPCC800小型集散控制系統在氯化銨結晶工藝

　　近年來，隨著現代化生產的發展，集散控制系統得到了廣泛的應用，它與現場儀表，執行機構等經過組合，形成了自動控制系統，提高了工廠的工藝控制水平，降低了產品的能耗，減輕了工人的勞動強度。
　　
　　一、 概述
　　2003年10月，我公司從國外引進了四效低溫直流式連續蒸發結晶回收碳酸鉀生產廢水氯化銨項目的工藝，該項目是一項三廢綜合利用項目，奧斯洛連續蒸發結晶器在碳酸鉀行業低濃度氯化銨蒸發中的應用。項目完成后，我公司低濃度氯化銨全部回收。能量消耗從原來的0.35噸汽/噸水降至0.23噸汽/噸水以下，大大低于國內同行的能耗。
　　主要技術指標：
　　1. 采用了四效帶熱泵、直流式降膜低溫連續結晶蒸發工藝，每蒸發一噸水耗用生蒸汽0.23噸以下；
　　2. 氯化銨蒸發，二次蒸汽配備凈化裝置，使蒸餾水達到排放要求；
　　3. 采用DCS控制系統。
　　項目環境效益顯著，氯化銨的完全回收，大大減少了氨氮的污染；并且該項目也有較好的經濟效益，每噸氯化銨的回收成本比老回收線降低180.87元，回收的氯化銨可作為產品外銷，銷售形勢相當好，以年回收4.4萬噸氯化銨計，年可獲利潤931.24萬元。
　　
　　二、 工藝特點
　　氯化銨（NH4Cl）又名電鹽、鹽鬧、電器藥粉、鹽精、鹵鹽等，是一種白色結晶體或粒狀物，在空氣中穩定，吸濕、易溶于水隨溫度的升高在水中溶解度增大。主要用于制作干電池、染色、電鍍、精密鑄造等方面，也用于農用化肥。NH4Cl的制取在工業上主要是靠蒸發：稀的NH4Cl溶液經過預熱后再先后通過四個降膜蒸發器，汽液分離器，蒸掉溶液中過多的水分，得到的濃的NH4Cl溶液，蒸掉的水分隨蒸汽被真空泵抽走，濃的NH4Cl溶液再經過連續結晶器冷卻、結晶出NH4Cl晶體。原料、主產品、副產品見圖
　　

　　氯化銨連續蒸發結晶工藝主要有以下幾點控制要求：
　　
　　1. 真空度要求較高，系統正常運行時，真空度為-0.95Mpa，其要求需要大氣冷凝器中的水位嚴格控制在20mm左右，其罐體高度為2.5米，只有這樣才能保證設備的連續結晶，如圖LCA-403為冷凝器的液位控制，H101，H102，H103為蒸發器。
　　

　　2. 氯化銨易結晶，要求嚴格控制連續結晶器（H104）的液位，和四只洗汽器的差壓（H106，H107，H108，H109），保證物料在結晶器內的液位，從而使晶體的品質達到要求，另外防止雙法蘭變送器因物料的浮騰而使其在膜盒上結晶，因為氯化銨易結晶，所以易造成洗汽器隔板的堵塞，故要求在洗汽器前后差壓達到+25mmH2O時自動噴淋防止結晶，保證系統的真空度。
　　3. 氯化銨易腐蝕，故在選型時，采用耐腐蝕的元器件。在與物料直接接觸的部位，采用帶哈氏合金的差變，壓變，電磁流量計，以及套管為鈦材的熱電阻，執行器的閥心為聚四氟。
　　
　　三、 工藝控制方案
　　經過認真的調查、論證，公司決定采用浙大中自集成控制股份有限公司自主研發的MicroDCS-SunyPCC800小型集散控制系統。該系統實現過程控制、邏輯控制、順序控制等功能；具有模塊化柔性設計；提供開放數據接口、現場總線與互聯網接入；順應時代發展潮流，吸收最新電子技術、網絡技術、控制技術，具有可靠性高、系統開放、構成靈活、界面友好、功能強大、維護簡便的特點。
　　氯化銨蒸發裝置I/O點數統計：
　　

　　各I/O點數主要為壓力，溫度，流量，液位，控制要求較為嚴格，系統配置如下：
　　本系統由現場控制站、操作站（兼作工程師站）各一個組成，控制站安裝于1800mm標準機柜內，其內布置高性能冗余控制模板和智能I/O調理模板及冗余電源組件、散熱組件、24V電源組件等，可安裝于控制室或現場控制機房內?？刂普矩撠煵杉F場信號，監控重要參數，調理運算并給出控制信號指導閥門動作。控制站內嵌各種高級控制算法模塊供系統程序調用，大大提高了控制質量。同時，控制站還負責與上位操作站通訊，傳遞各參數的實時信息，以人機界面的形式再現工藝情況。
　　操作站/工程師站采用高可靠性主流工控機配置（美國ICS C-4000系列），運行基于Windows2000的SunyTech工業控制應用軟件平臺，為用戶提供了靈活、方便、強大的組態軟件SunyIEC算法編輯器，用戶可實現各種控制策略的編程。操作站和控制站通過工業以太網相連，用于對工藝過程的監視、管理，設定或修改工藝參數，打印生產報表等。同時任何參數越限都會在人機界面上體現出來，如發出不同的聲光報警信號，提醒操作人員注意。不同的操作人員被分配不同的帳戶和密碼，擁有不同的操作權限，大大提高系統的安全系數。工程師站用于對系統進行功能組態，組態數據下裝，同時也可代替操作員站發揮監視管理的作用。工程師站可接入更高一層的企業管理網絡，為企業生產調度、信息共享提供決策支持，實現全廠的綜合調度與協調。
　　系統還配置一臺激光打印機(hp6L)，供實時打印生產報表（早報、中報、晚報）和系統報警信息、重要參數歷史信息等，為生產操作提供可靠參考。
　　由SunyPCC800組建的氯化銨蒸發制取集散控制系統網絡結構，如圖所示：
　　

　　四、 應用效果
　　采用了DCS控制系統后，我們產品品質領先于同行業其他公司的產品，產品的能耗有了顯著的降低，提高了產品的得率，同時減輕了工人的勞動強度。