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LK 在炭素生产煅烧环节加料排料中的应用
1 概述近年来随着铝电解工业的飞速发展, 作为铝生产第二大原材料的铝用炭素材料生产发展很快。持续二十年的铝工业和消费的增长刺激了我国铝用炭素材料需求在二十年间持续增长, 现已成为世界上生产炭素制品产量大国之一。但是我国的炭素生产质量与世界先进水平差距还比较大。我国的铝用炭素生产企业虽然数量众多, 但是铝用炭素工业的技术装备水平低,设备老化,造成企业高污染、高消耗和高成本,国际竞争力差。国内炭素生产线自动化水平低, 只有少数厂家能够实现炭素生产的自动控制。提高国内炭素生产企业的自动化装备水平,成为提高国内炭素产品国际竞争力的重要环节。
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2 工艺流程介绍
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铝用阳极生产原料为石油焦和煤沥青, 生产工序包括: 原料贮运破碎、煅烧、沥青熔化、生阳极制造、焙烧及炭块贮存和残极处理等。煅烧作为的煅烧过程中的首要步骤,直接影响阳极的最终各项指标。
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石油焦是预焙阳极生产的原料, 但石油焦不能直接用于预焙阳极生产。因为原料石油焦中含有一定量的水分、挥发分;微观结构不规整,存在着很多缺陷,表现为导电性和抗氧化性很差,密度和机械强度低。水分的存在使成型生产过程中焦炭的破碎,筛分和磨粉困难, 甚至无法进行。如果物料在混捏前不能除去水分,还会影响混捏效果,是糊料塑性变差,导致成型后的生块产生汽包和裂纹。而挥发分在成型过程中无法排除, 在焙烧时以大量气体形式排出,并伴随着焦炭本身体积的高度收缩,使焙烧制品产生大量的裂纹和变形废品,保证不了焙烧制品质量的合格率。因此, 原料石油焦在进入成型工序前必须经过锻烧。所谓缎烧, 就是为改善碳质原料的理化性能,以满足生产需要而进行的高温热处理过程。锻烧的目的, 就是要排除原料石油焦中的水分和挥发分, 增大焦炭的密度和机械强度, 提高其导电性和抗氧化性,以满足预焙阳极生产的需要。锻烧过程的物料流动如图 1 所示。
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3 自动化控制系统设计
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炭素煅烧上料排料控制系统采用单机配置的 HOLLiASLK 系列 PLC 完成原料破碎、煅烧炉上料及排料的功能,PLC 置于中央程控室。对系统过程的工艺参数、电气参数和设备运行状态进行监测、控制、联锁和报警以及报表打印,通过使用一系列通讯链,完成整个工艺流程所必需的数据采集,数据通讯,顺序控制,时间控制,回路调节及上位监视和管理作用。
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整个系统主干传输网采用 100Mbps 工业以太网,支持 规约和标准的 TCP/IP 协议;也可采用工业级专用控制局域网,该控制网具备确定性和可重复性及 I/O 共享,实现数据的高速传输和实时控制。
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整个系统由 1 个中央控制室、个现场 PLC 控制站组成。 1 现场 PLC 控制站由 HOLLiASLK 系列可编程序控制器(PLC) 系统及检测仪表组成, 对炭素煅烧上料排料过程进行分散控制; 再由中央控制室上位机实行集中监控管理。中央控制室上位机与 PLC 控制站之间的数据通
讯采用高速的、实时的工业以太网,通讯速率为 100Mbps,传输介质为屏蔽双绞线。现场的 PLC 控制站为单机控制器,PLC 采集现场信号,然后通过工业以太网与控制监控计算机进行数据通信,控制方式采用“全开放全分布”方式。
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控制系统分为三级管理,包括管理级(中心控制室) 、控制级(PLC 控制站)及现场级。
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管理级(中心控制室)
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