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1200Kt/a焙烧烟气制硫酸DCS系统研发及应用工作报告陕西锌业有限公司商洛炼锌厂二0一一年四月2200Kt/a焙烧烟气制硫酸DCS系统研发及应用工作报告一、概述陕西锌业公司商洛炼锌厂2008年开始动工建设10万吨电锌技改的配套项目“10万吨/年电锌焙烧及烟气制酸工程”。为了提升10万吨/年电锌焙烧及烟气制酸工程的自动化水平，减轻职工劳动强度，并达到环保、节能的目的，2008年元月厂总工办上半年技术工作安排，要求自主研发实施“10万吨/年电锌焙烧及烟气制酸工程”的自动控制系统“200Kt/a焙烧烟气制硫酸DCS系统”，以创建资源节约型、环境友好型以及生产过程自动化、信息化的技术领先企业，并于2008年元月成立“200Kt/a焙烧烟气制硫酸DCS系统研发与应用”技术攻关小组。2008年2月对项目可行性研究进行论证并成立项目建设领导小组，2008年3月开始进行DCS系统技术方案设计，6月份完成技术方案的设计工作。10月份开始设备安装，2009年5月份建成，6月份投入试运行。2010年元月转入正常运行。二、设计情况1、项目名称:商洛炼锌厂200kt/a电锌焙烧烟气制酸工程DCS系统2、安装地点:商洛炼锌厂200kt/a电锌焙烧烟气制酸工程施工现场3、子系统数量：2个，分别为焙烧子系统、制酸子系统4、DCS系统I/O规模（见下表）：4.1.不含冗余量的I/O规模见下表子系统DIDOAIAO合计备注焙烧子系统58221310810913制酸子系统1534018118392总计7352532512813054.2计算不小于20%冗余量后的I/O规模及配置如下：4.2.1焙烧子系统配置DCS机房I/O部分机柜部分要求配置卡件（块）XCU（对）xCC-net通讯卡件（块）控制柜端子柜电源柜中继柜AI57729293///AO10162DI58270444RTD28405TC23324DO21325616总数913112080293///34.2.2制酸系统配置中央控制室I/O部分机柜部分要求配置卡件（块）XCU（对）xCC-net通讯卡件（块）控制柜端子柜电源柜中继柜AI9512015152///AO18243DI15319212RTD27405TC59729DO40483总数39249647152///5、DCS系统站点组成与分布：5.1本系统共包含七个人机界面工作站，具体如下：人机界面工作站名称工作站包含设备配置地点配置数量炼锌厂调度管理站工控机1台，显示器1台，键盘鼠标等生产调度科1锌业公司调度管理站工控机1台，显示器1台，键盘鼠标等锌业公司总工办公室1工程师站工控机2台，显示器2台，打印机1台，键盘鼠标等中心计量室1硫酸车间调度管理站工控机3台，显示器3台，键盘鼠标等硫酸车间调度室1焙烧操作员站工控机3台，显示器3台，键盘鼠标等焙烧集中控制室1制酸操作员站工控机3台，显示器3台，键盘鼠标等制酸集中控制室1余热锅炉操作员站工控机2台，显示器2台，键盘鼠标等余热锅炉集中控制室1工控机数量合计：15站点数量合计：75.2I/O控制站见下表：I/O控制站名称工作站包含设备配置地点配置数量焙烧1#站控制柜2台，主控制器2个焙烧DCS机房1焙烧2#站控制柜1台，主控制器2个焙烧DCS机房1制酸主控站控制柜2台，主控制器2个硫酸车间综合楼1余热炉PLC站控制台1台，PLC主处理器2个余热锅炉集中控制室1炉前风机PLC站控制柜1台，PLC主处理器1个炉前风机现场控制室1SO2风机PLC站控制柜1台，PLC主处理器1个SO2风机现场控制室1控制柜/台数量合计：8站点数量合计：66、系统控制范围：6.1本项目中，所有电动设备、所有过程控制量（从精矿仓直至成品酸库的温度、压力、液体流量、物位（液位）、PH值、SO2浓度、电除雾、电除尘、SO2风机等大型用电设备的电流等参数）均属于本套DCS系统控制的范围。6.2本套DCS系统包含以下自动调节系统：46.2.1焙烧子系统2套：1）沸腾炉中部温度自动调节系统；2）沸腾炉风料比调节系统；6.2.2制酸子系统9套：1）高效洗涤器出口温度调节；2）高效洗涤器液位调节；3）气体冷却塔液位调节；4）事故水高位水槽液位调节；5）转化器一层入口温度调节；6）转化器四层入口温度调节；7）干燥酸循环槽液位、酸浓度调节；8）中间吸收酸循环槽酸液位、酸浓度调节；9）最终吸收酸循环槽酸液位、酸浓度调节；7、设计主要内容及技术创新点：陕西锌业有限公司商洛炼锌厂100kt/a电锌焙烧烟气制酸装置采用沸腾炉焙烧、酸洗净化、二转二吸制酸工艺，整个装置分为3个工艺系统，即烟气制酸系统、锌精矿-焙砂/烟尘输送系统和冷却水循环系统。本项目基于上述工艺特点，以上海新华DCS系统硬件为参考，对DCS系统的控制范围、测点数量、类型，站点分布、组网方法、控制算法等方面进行了全面设计。（1）在设计中技术创新点有以下几方面：1--DCS系统技术方案自行设计，符合企业实际需要，技术领先1）需控制的工艺过程检测点的类别、数量的收集汇总；2）需控制的各类运转设备（包含各种电动阀、电磁阀）的DI/DO点的收集汇总及命名；3）主要的PID调节系统控制参数及控制方案的确定；4）主要的故障报警、联锁停车内容的确定；5）控制系统的选型、各类卡件数量的计算、控制系统机柜数量的的确定；6）各类测点在机柜之间的分配；7）控制系统组网方式的确定；8）外围的3个PLC工作站与DCS系统主站通讯方式以及对PLC工作站管辖设备操作权限的确定；9）人机界面站数量的确定、各站权限、以及分布的确定；10）人机界面站上需显示的工艺流程画面数量即显示内容的确定；11）各类电缆的型号规格、电缆敷设方式、基本数量的确定；12）电缆敷设的基本走向的确定。2--组网拓扑结构上实现了双环型网与树形网的有机结合，属于首创；53--软件编程算法上，实现了事态预测和模糊控制技术，在工控软件领域属于首次应用。4--DCS系统构成具有开放性，兼容性，不存在信息孤岛1）实现了子系统之间物理上的互联；2）实现了不同子系统共享同一个系统软件和数据库。3）实现了对其他设备自带自控系统的软件兼容。8、投资情况该项目总投资454万元，其中设备费390.5万元，占总投资86％。辅材、土建及安装调试费共计53.5万元，占总投资14％。设计及软件编程、现场组态等，因是自主完成，未发生可见费用。项目总投资比同期建设的金堆城钼业集团有限公司同规模装置的DCS系统至少节约投资394万元（数据来源详见《200Kt/a焙烧烟气制硫酸DCS系统研发及应用效益分析报告》）。三、项目建设情况2008年元月厂总工办上半年技术工作安排，要求自主研发实施“10万吨/年电锌焙烧及烟气制酸工程”的自动控制系统“200Kt/a焙烧烟气制硫酸DCS系统”，以创建资源节约型、环境友好型以及生产过程自动化、信息化的技术领先企业，并于2008年元月成立“200Kt/a焙烧烟气制硫酸DCS系统研发与应用”技术攻关小组。2008年2月对项目可行性研究进行论证并成立项目建设领导小组，2008年3月开始进行项目技术方案设计、2008年10月开始施工。2009年5月底建成，2009年6月开投入试运行，2010年元月转入正常运行。2010年9月进行总结验收。四、运行情况2009年6月项目投入试运行后，性能一直比较稳定。2010年元月，项目按既定计划转入正常运行。项目的投运,使109m2沸腾焙烧炉运行周期达到13个月,是全国同类炉子平均运行时间的2倍,相当于每年减少1次1次停炉，经测算,仅此一项即增效514.7万元。项目增加了企业产能，工业硫酸产能增加2.8万吨，锌焙砂产能增加1.7万吨金属量，增加产值1.642亿元。项目使硫酸电单耗降低17.925kwh/t,2010年节电340.575万kwh，水单耗降低1.745t/t，2010年节水33.155万吨；焙砂电单耗降低44.45kwh/t，2010年节电28.955万kwh，焙砂水单耗降低4.423t/t，2010年节水52.634万吨。水电节支总计658.817万元。2010年度增收节支总额：2260.1万元。新增利税总额2197.48万元。（说明：数据来源详见《200Kt/a焙烧烟气制硫酸DCS系统研发及应用效益分析报告》）其达到的效果和先进性体现在：1、有效延长了109m2沸腾焙烧炉运行周期，使其连续稳定运行13个月,是全国同类炉子平均运行时间的2倍。2、有效遏制了烟气事故排放的情况，并且保证了尾气的SO2含量一直符合6国家标准要求，对环境保护做出了有益贡献。3、事态预测及模糊控制等新的编程算法在工业控制软件编程中属于首次应用。4、双环型网与树形网相结合的组网形式可以保证：网络的任意一处发生断线或其它故障都不会对系统网络的正常通讯造成任何影响，从而确保了系统的安全运行。这种组网方式因要解决若干重大技术问题，所以目前在同行业内尚无先例。5、对各类不同设备自带控制系统软件兼容的实现，消弭了不同自控设备之间的技术障碍，有效消除了信息孤岛。此项技术的应用，与国内同行业相比是先进的，达到了有效遏制烟气事故排放，改善了生产环境，有效的保护了环境，同时极大减轻了职工的劳动强度。事态预测及模糊控制等新的编程算法在工业控制软件编程中属于首次应用，具有技术上的重大突破。