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摘要：在榆林市當?shù)丶訌娡七M蘭炭產(chǎn)業(yè)升級改造的理念指引下，陜西北元集團錦源化工有限公司通過分析當前蘭炭冶煉中存在的一些問題，結(jié)合自身企業(yè)發(fā)展的實際需求，對企業(yè)蘭炭冶煉設(shè)備進行升級改造，為實現(xiàn)蘭炭冶煉的自動化控制實施了具體的改造方案，降低了蘭炭冶煉實際運作中存在的一些安全隱患，切實提高了工作效率。

關(guān)鍵詞：蘭炭冶煉；自動化；控制

近年來，蘭炭產(chǎn)業(yè)逐漸成為了新疆、陜西、寧夏等地區(qū)的重要煤炭轉(zhuǎn)化工業(yè)之一，當前我們國家電石以及冶金行業(yè)對蘭炭的需求量日益增加。蘭炭的生產(chǎn)工藝并不復雜，并且產(chǎn)成品也比較單一，沒有很高的技術(shù)難度，因此想要在蘭炭行業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量的發(fā)展，就一定要加強企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與應用，積極研發(fā)新技術(shù)與新手段提高工作效率。文章闡述了陜西北元集團錦源化工有限公司在蘭炭冶煉過程中的工作現(xiàn)狀，并根據(jù)其在蘭炭冶煉生產(chǎn)過程中存在的一些安全隱患以及影響工作效率的問題，進行了自動化控制的方案實施探討。

1蘭炭冶煉基本情況概要

蘭炭作為一種新型的碳物質(zhì)，是通過將煤炭進行低溫干餾得到的，憑借著高含量固定碳、高化學活性、低灰分、低硫等優(yōu)勢，逐漸代替冶金焦進行電石、鐵合金等物質(zhì)的生產(chǎn)中，并且還能夠取代焦炭進行冶金行業(yè)的應用。經(jīng)過近30年的發(fā)展，已經(jīng)初具生產(chǎn)規(guī)模，其產(chǎn)值也在不斷攀升，并且成為了榆林市的重要經(jīng)濟支柱。但是其目前還存在很多技術(shù)缺陷有待進一步優(yōu)化。陜西北元集團錦源化工有限公司經(jīng)營范圍包括蘭炭的加工銷售，之前蘭炭的生產(chǎn)過程主要還是依靠人為手工操作和控制，人工勞動強度也相對比較高，再有生產(chǎn)設(shè)備之間沒有形成良好的自動相互協(xié)調(diào)，需要依靠工作人員豐富的工作經(jīng)驗來完成作業(yè)操控[1]。大量人工對生產(chǎn)過程的干預，對于生產(chǎn)過程的順利開展以及生產(chǎn)效率的提升非常不利。因此錦源化工進行了蘭炭冶煉過程的自動化改造工作，來滿足日益增長的蘭炭產(chǎn)量需求，提升企業(yè)經(jīng)營效益，加速現(xiàn)代化建設(shè)進程。

2蘭炭冶煉工作現(xiàn)狀

輸煤系統(tǒng)主要是進行蘭炭冶煉原料的供應，也就是將原料由原料廠經(jīng)過皮帶機等工具運送至生產(chǎn)爐的過程，在整個蘭炭冶煉的過程中是非常重要的工作基礎(chǔ)與前提，對于保障冶煉工作順利開展極其重要。在實行自動化改造前企業(yè)蘭炭冶煉工作運轉(zhuǎn)相對穩(wěn)定，但是還是存在一些亟待解決的問題。

2.1煤氣風機和空氣風機未進行連鎖控制

錦源化工有限公司原料分廠的碳化工序一共有四臺離心式空氣風機、兩臺羅茨煤氣風機以及兩臺離心式煤氣風機。其中，在工作電壓方面：四臺離心式空氣風機工作需要使用380V的低壓電，而兩臺離心式煤氣風機工作時則需要10kV的高壓電；在總管壓力方面：機器正常運轉(zhuǎn)的時候，空氣的總管壓力需要控制到7～10kPa，而回爐煤氣的總管壓力需要控制到4～7kPa。一旦出現(xiàn)低壓失電的情況，空氣風機就會停止工作，但是煤氣風機還會繼續(xù)處于工作狀態(tài)，這樣就會導致復合爐內(nèi)的煤氣倒竄到空氣系統(tǒng)當中，引發(fā)爆炸，因而具有較大的安全事故隱患。

2.2電液閥故障頻繁

錦源化工原料分廠共有24臺復合爐電液閥：包括6臺空氣總管供氣閥門，6臺回爐煤氣總管供氣閥門，6臺爐頂放散閥門以及6臺集氣閥門。但是在實際使用過程中經(jīng)常會出現(xiàn)漏油問題，還會出現(xiàn)自動關(guān)閉甚至無法打開的現(xiàn)象。較高的故障率給我公司蘭炭冶煉生產(chǎn)過程造成了很大影響，不利于生產(chǎn)過程的穩(wěn)定運行。

2.3煤氣系統(tǒng)調(diào)控繁瑣

自動化改造以前需要有專門的職工負責復合爐爐內(nèi)壓力的調(diào)控工作。工作人員需要經(jīng)過對煤氣風機回流閥、回爐煤氣至氣柜出口閥門、大放散等閥門進行操作進而完成復合爐爐內(nèi)壓力的調(diào)整控制工作。而閥門的調(diào)整需要工作人員進行現(xiàn)場人為操作，需要占用較多的勞動力，并且勞動強度較大，操作不慎還會造成復合爐爐頂冒煙，對于工作人員的生命安全具有較大的威脅。

2.4上煤系統(tǒng)效率較低

上煤系統(tǒng)需要將原煤經(jīng)過皮帶機等工具運送到生產(chǎn)爐中，在整個過程中還需要進行原煤的運送、破碎以及篩分等工作。改造前的復合爐上煤系統(tǒng)的插板閥門、皮帶機的控制等工作，都需要工作人員在實施現(xiàn)場使用系統(tǒng)按鍵進行設(shè)備運轉(zhuǎn)或停止的操作，這種傳統(tǒng)人工方式一方面是需要較多的人力，較大的工作強度，不僅造成人力資源的浪費，也不利于工作效率的提升。另一方面操作過程中作業(yè)環(huán)境差，對于工作位人員人身健康也會產(chǎn)生較大的不良影響。

2.5氨水罐區(qū)液位

榆林市在推進蘭炭行業(yè)升級改造高質(zhì)量發(fā)展的實施方案中，對蘭炭企業(yè)污水處理工作提出了較高要求，要求全部蘭炭或涉及蘭炭的單位都要完成廢水處理的全覆蓋。但是錦源化工原料分廠的氨水罐區(qū)只能進行遠傳液位計報警，不能夠根據(jù)氨水液位進行自動調(diào)節(jié)，如有人員操作不到位，將會造成氨水溢流污染環(huán)境的事件。

3蘭炭冶煉的自動化控制方案

3.1實行煤氣風機與空氣風機聯(lián)鎖

針對因為空氣風機與煤氣風機工作電壓不同造成的生產(chǎn)安全事故隱患問題，對煤氣風機與空氣風機實施聯(lián)鎖裝置。在工作過程中，實時監(jiān)測空氣風機總管的壓力，當其壓力≤2kPa的時候，強制煤氣風機也停止工作，并且自動關(guān)閉各臺復合爐內(nèi)空氣總管的供氣閥門，避免因為空氣總管壓力的降低造成復合爐內(nèi)煤氣倒竄至空氣系統(tǒng)，降低安全事故隱患。

3.2電液閥更換為氣動遠程調(diào)節(jié)控制閥

錦源化工有限公司針對原料分廠的24臺復合爐電液閥門（其中包括6臺空氣總管供氣閥門，6臺回爐煤氣總管供氣閥門，6臺爐頂放散閥門以及6臺集氣閥門），進行全部更換，調(diào)換為氣動調(diào)節(jié)控制閥門，實現(xiàn)DCS遠程調(diào)節(jié)操作功能。在DCS操作臺中設(shè)置緊急停爐按鈕，能夠?qū)崿F(xiàn)復合爐內(nèi)空氣閥門、煤氣閥門以及集氣閥門等的自動關(guān)閉功能，并且自動開啟爐頂放散。當有閥門出現(xiàn)故障的時候也能夠執(zhí)行同樣的操作。

3.3煤氣系統(tǒng)總管增加遠程控制回流閥門

在煤氣風機進出口總管管線處增加一個型號為DN350的遠程控制閥門，隨時監(jiān)測復合爐內(nèi)的壓力并進行調(diào)整。該閥門能夠通過遠程操控以及實地現(xiàn)場操作雙重功能，在檢修或者維修的時候能夠進行獨自隔離，不會影響到其他設(shè)備或程序的正常運行，當鎖解除以后也具備遠程單臺設(shè)備的操控功能[2]。通過DCS遠程調(diào)節(jié)煤氣系統(tǒng)壓力的方式，減少人員占用與人力資源的浪費，降低復合爐爐頂冒煙的安全隱患。

3.4上煤系統(tǒng)實現(xiàn)遠程操控改造

錦源化工有限公司針對原料分廠的備料系統(tǒng)主要包括3臺受煤坑、1#原煤皮帶、2臺原煤振動篩、面煤皮帶、2#原煤皮帶以及3臺緩沖煤倉。1#原煤皮帶及2#原煤皮帶可以在DCS控制臺操控的基礎(chǔ)上，將2#原煤皮帶至3臺緩沖倉之間的備料小車，由現(xiàn)場控制修改為使用DCS操作臺進行遠程控制。在上料系統(tǒng)上，將3臺加料可逆移動小車修改為配備DCS遠程控制系統(tǒng)，在每個備煤倉口上方安裝小車限位開關(guān)，負責進行每個備煤倉安裝料位計；其次，由針對單向驅(qū)動小車皮帶很容易發(fā)生跑偏的現(xiàn)象，將每臺小車都修改為前后雙向驅(qū)動，以此解決皮帶跑偏問題。；此外，在每個備煤倉的倉口安裝料位計、限位開關(guān)以及視頻監(jiān)控，開啟備煤小車、煤倉閘板閥的聯(lián)鎖裝置，保證小車備煤的倉口視頻監(jiān)控畫面能夠在DCS操作臺單獨出現(xiàn)，這樣能夠降低由于操作失誤出現(xiàn)的操作問題；最后，將目前擁有的72臺電動閘板閥控制系統(tǒng)全部引至碳化工段的DCS操作室，全部實現(xiàn)遠程控制操作。在每臺備煤小車的車頭與車尾跟隨皮帶支架設(shè)置2臺防爆攝像頭，該攝像頭可以進行遠程旋轉(zhuǎn)與焦距調(diào)節(jié)功能，在信號傳輸方面使用無線Wifi網(wǎng)絡(luò)，DCS操作室的操作人員可以通過調(diào)整攝像頭來觀察上煤情況。

3.5氨水罐區(qū)液位聯(lián)鎖

蘭炭的尾氣中具有甲烷、氨氣、一氧化碳、二氧化碳等多種成分，在這些成分當中，氨氣極容易溶于水生成氨水，而氨水又因為是一種弱堿性的物質(zhì)會對多種的合金物質(zhì)產(chǎn)生腐蝕作用。所以，蘭炭的尾氣經(jīng)常會對燃氣或內(nèi)燃機中的一些部分形成損害，降低生產(chǎn)裝置的使用壽命[3]。依據(jù)榆林市推進蘭炭行業(yè)升級改造高質(zhì)量發(fā)展實施方案中的工作要求以及發(fā)電機組的需求，需要對蘭炭尾氣進行脫氨操作，而水洗脫氨則是一種性價比最高的方式。由于水洗脫氨技術(shù)是采用水作為主要的吸附物質(zhì)，所以對于氨水罐區(qū)液位的監(jiān)測極其重要。在遠傳液位計報警裝置的基礎(chǔ)上，增加低液位遠程補水操作，實時對液位進行監(jiān)測，實現(xiàn)氨水罐區(qū)低液位遠程補水。避免因為液位不足形成的脫氨故障，避免對大氣形成污染。

4蘭炭冶煉的自動化控制達到的目的

蘭炭冶煉的自動化控制達到的目的在于：當空氣風機總管壓力≤2kPa時，聯(lián)鎖煤氣風機停止運行，各臺復合爐空氣總管供氣閥門自動關(guān)閉；通過將24臺電液閥門更換為氣動遠程調(diào)節(jié)控制閥門，并實現(xiàn)遠程調(diào)節(jié)操作，在DCS設(shè)置緊急停爐按鈕；實現(xiàn)DCS遠程調(diào)節(jié)煤氣系統(tǒng)壓力；實現(xiàn)上煤系統(tǒng)遠程DCS操控，減少現(xiàn)場人員操作；實現(xiàn)氨水罐區(qū)低液位遠程補水。

5結(jié)語

綜上所述，當前蘭炭冶煉技術(shù)已經(jīng)得到了較大發(fā)展，隨之而來的是市場競爭日益激烈。在當前蘭炭行業(yè)發(fā)展形勢下，實行蘭炭冶煉的自動化改造與控制，對于進行蘭炭產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新升級具有重要意義，能夠幫助企業(yè)起到很好的節(jié)能作用。蘭炭冶煉的自動化控制與技術(shù)創(chuàng)新升級能夠促進企業(yè)工作人員技術(shù)能力提升，提高管理水平與生產(chǎn)效率，進而實現(xiàn)企業(yè)高速以及高質(zhì)量發(fā)展。

參考文獻：

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[3]張立濤，張智宇，劉碩，等.蘭炭廢水預處理技術(shù)研究進展[J].煤化工，2018，04(46):53-57.

作者：付錦東 任曉慧 李強 劉誠誠 單位：陜西北元集團錦源化工有限公司