DCS 在铜冶炼余热锅炉控制系统中的应用

DCS 在铜冶炼余热锅炉控制系统中的应用

发表时间：2015-01-26T16:59:36.070Z 来源：《防护工程》2014年第11期供稿作者：史成刚

[导读] 在进行DCS 在铜冶炼余热锅炉控制系统中的应用技术研究的过程中应当本着经济、环保、科学的原则，严格遵守相关规范，促进铜冶炼锅炉余热能量再利用。

史成刚中国有色集团抚顺红透山矿业有限公司

摘要：在进行铜冶炼过程中产生的高温烟气需进一步热量转换，通过余热锅炉进行烟气降温。余热锅炉控制采取DCS 系统能通过对锅炉内部进行智能化、自动化水补给来进行对锅炉温度的调控。本文结合目前中国的DCS 在铜冶炼中的应用，对DCS 在铜冶炼余热锅炉控制系统中的应用进行了探讨研究。

关键词：DCS；铜冶炼；余热控制；锅炉调控；电气化系统1 DCS 在铜冶炼余热锅炉控制系统中的应用的重要意义1.1 进行DCS 在铜冶炼余热锅炉控制系统应用的必要性铜冶炼工厂内一般是进行火法炼铜，需要对粗铜进行过滤并电解，在不同的电解步骤中可能会由于温度上升造成电解废气溢出的情况，对环境造成一定程度的危害。加强锅炉程序智能化、电气化，使得主锅炉控制计算机对温度的感知力度加强，能够解决传统温度控制系统的弊端，使温度控制高效化。加强DCS 在锅炉温度控制系统中的应用，有效提高锅炉温度控制系统自动化实时监测效率，实在在较为统一计算机平台下的控制系统运行，能有效解决在铜冶炼过程中由于不充分燃烧以及电解造成了大量污染物的产生的问题，防止了废气直接排放会造成大气环境的污染，对环境造成危害的同时违背了低碳经济、绿色经济的发展原则的问题。因此对铜冶炼余热锅炉控制系统建设能够有效地改善在铜冶炼过程中出现的大量废弃气体排放的问题，通过铜冶炼余热锅炉控制系统监管以及调控，加强DCS 在锅炉控制系统中的应用，规定系统运行后台及执行语言，在编写好的程序基础上加强温度管理控制智能化、电气化、自动化程度，从而对污染物做出处理，减少了污染气体的排放，并有效提高对锅炉内余热能量的运用效率，真正事先节能减排、经济生产，促进铜冶炼厂的生产技术与经济效益共同发展的良性循环，有利于在提高铜冶炼生产质量的同时切实加强环境建设。

1.2 DCS 在铜冶炼工程的锅炉余热控制系统中应用的重要意义在相关火力铜冶炼工程的锅炉余热控制系统运行过程中，可能会由于微电子器件的相互干扰，对主冶炼锅炉的稳定运行造成影响，同时出现排放处理气体遭受堵塞等情况，使得污染物处理不充分到位。这就需要加强DCS 在余热控制系统中的应用。应用DCS 技术进行锅炉余热控制系统的开发，能将各项数据的处理速率提升，并通过统一的工作平台借由SCX 语言转化为机器指令，加强余热控制效率。加强运行技术发展重视程度，从理论的基础出发，加强DCS 的实际应用，从而对锅炉余热控制系统的运行维护以及故障检测等作出更加推动性的发展决策，进一步保证锅炉余热控制系统的运行与冶炼电炉工作的同步率，实现余热控制力度的提升，强化清洁生产、环保冶炼的基本工作理念，在不断创新发展、跟上世界先进铜冶炼处理技术的发展脚步的同时，推动锅炉余热控制系统技术的发展，实现铜冶炼质量提高。

二、DCS 在铜冶炼工程的锅炉余热控制系统的相关研究2.1 铜冶炼工程的锅炉余热控制系统概述目前中国在铜冶炼工程的锅炉余热控制系统做出了系列规定，制定了铜纯度最低标准的同时加强了对锅炉余温控制的重视，对铜冶炼过程中废弃物排放的处理指标做出了一系列规范。在进行DCS 锅炉余热控制系统软件编写时，应当对操作平台进行统一，在微软NTWorkstations 4 的软件系统支持下进行操作编写，并用SCX 语言进行编译。在进行编写相关程序时应当明确各项参数，对余温控制系统的程序执行做出流程设计。在设计余温蒸汽包水位智能化控制时，先对输入温度值进行检测，然后通过DCS 智能程序段执行判断，如果超过预定标准值则出发警报系统并进行自发调节。然而这些锅炉余热控制系统的运行状况尚存在着不稳定，与冶炼锅炉的工作频率存在着时间误差，不能敏锐地对锅炉内温度做出探查处理，造成蒸汽的排放以及多余热能量的浪费，使铜冶炼内部清洁生产效率降低。加强DCS 智能在锅炉余热控制系统的应用，完善软件开发程度，能有效改善这种情况。从整体发展趋势来看，目前中国的锅炉余热控制系统正处于过渡性发展时期，随着科学发展观的推行以及绿色发展理念被政府大力倡导，会进一步促进DCS 在铜冶炼锅炉余热控制系统中的应用以及后期维护、机器性能诊断以及故障排查的发展。

2.2 DCS 系统的主要技术概述DCS 系统主要分为现场控制站（I/O 站）、数据通讯系统、人机接口单元（操作员站OPS、工程师站ENS）、机柜、电源等组成部分。

一般DCS 系统具备开放的体系结构，可以提供多层开放数据接口。

DCS 在铜冶炼余热锅炉控制系统中的应用中，其硬件系统在恶劣的工业现场具有高度的可靠性、维修方便、工艺先进。底层汉化的软件平台具备强大的处理功能，并提供方便的组态复杂控制系统的能力与用户自主开发专用高级控制算法的支持能力；易于组态，易于使用。支持多种现场总线标准以便适应未来的扩充需要。DCS 系统的设计采用合适的冗余配置和诊断至模件级的自诊断功能，具有高度的可靠性。

在将DCS 运用到铜冶炼余热锅炉控制系统中的时，如是系统内任一组件发生故障，均不会影响整个系统的工作。

DCS 系统的参数、报警、自诊断及其他管理功能高度集中在CRT上显示和在打印机上打印，控制系统在功能和物理上真正分散。整个系统的可利用率至少为99.9%；系统平均无故障时间为10 万小时，实现了核电、火电、热电、石化、化工、冶金、建材诸多领域的完整监控。

“域”的概念。把大型控制系统用高速实时冗余网络分成若干相对独立的分系统，一个分系统构成一个域，各域共享管理和操作数据，而每个域内又是一个功能完整的DCS 系统，以便更好的满足用户的使用。

2.3DCS 在铜冶炼余热锅炉控制系统中的优势DCS 网络结构可靠性、开放性及先进性。在系统操作层，采用快速的100Mbps 以太网；在控制层，采用冗余的100Mbps 工业以太网，保证系统的可靠性；在现场信号处理层，12Mbps 的PROFIBUS 总线连接中央控制单元和各现场信号处理模块。

其具有十分标准的Client/Server 结构。有的DCS 的操作层采用Client/Server 结构，因此都具有开放并且可靠的操作系统。系统的操作层采用WINDOWS NT 操作系统；控制站采用成熟的嵌入式实时多任务操作系统QNS 以确保控制系统的实时性、安全性和可靠性。

三、加强DCS 在铜冶炼工程的锅炉余热控制系统中的应用措施举例红透山冶炼在2012 年生产工艺改造后，对本厂的铜冶炼过程中锅炉内部的余热应用做出了处理。在开发前期，该厂通过对冶炼过程中使用的粗铜吨数、粗铜提炼的有效功率以及DCS 系统运行功率进行了函数整合分析，建立了相关数学模型并分析，对各项输入值转译成SXC 语言进行编译，对系统的自动排水条件进行了智能化设置，并对其进行得出了综合性的系统运行状况检测，同时制定了相关软件进行锅炉内部温度动态计算，结合DCS 系统，从而对锅炉内余热进行控制，并在极其出现运行故障时及时发现，并触动警报器，便于工作人员进行故障排查。在研究阶段，工作人员对该系统的运行频率与DCS 系统