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1、学士学位论文电解铝烟气净化集散控制系统摘 要随着工业的发展，现代化、信息化进程的加快，新时代的工业对工业尾气排放日趋重视，一旦废气处理不当直接排放会对环境以及人民生命财产带来重大影响。因此必须妥善处理废气，达标排放。本设计就是针对电解铝烟气排放做的一个回收净化的控制，介绍了集散控制系统以及其控制过程。附带介绍集散控制系统各部分的功能和设备要求。本设计详细介绍了电解铝烟气从出来到进入布袋除尘器处理，再到排放一系列的控制过程。对实现控制目标的每一个设备的选型，以及设备组态软件做了详细叙述。在本论文的最后写了集散控制系统的前景展望，以及工业控制未来的发展，和世界一些关于工业废气处理的先进技术。关键词
2、：电解铝；烟气净化技术；集散控制系统 Electrolytic aluminium haze purification and distribution control systemAbstractWith industrial development, modernization and information technology to speed up the process, new era of industrial to industrial emissions increasing attention, Once the exhaust emissions of impropri
3、ety directly on the environment and peoples lives and property have significant ramifications. It is necessary to properly handle exhaust emission standards. The smelter was aimed at the design of flue gas emissions do a recovery and purification of control, on the distributed control system and its
4、 control processes. With distributed control system on the part of the functional and equipment requirements. This smelter details the smelter out of the smoke from entering the bag filter, and then a series of emission control process. To achieve the control objectives for each of a selection of eq
5、uipment, and equipment configuration software gave a detailed description. In this paper the final was made to the Distributed Control System Prospect, and industrial control future development, and some of the worlds industrial emissions of advanced technology. Keywords:Electrolytic aluminium; Haze
6、 purification technology; Distribution control system 目 录 摘 要IAbstract.II第一章 引 言11.1 研究背景11.2 电解铝烟气净化在世界的先进技术11.3 集散控制系统的发展21.4 论文结构2第二章 电解铝烟气净化系统概述32.1 电解铝烟气净化系统工艺介绍32.1.1 电解铝烟气净化系统的净化原理32.1.2 电解铝烟气净化系统的工艺流程52.2 电解铝烟气净化系统的组成及功能52.2.1 VRI反应器的结构及其原理62.2.2 脉冲式布袋除尘器结构及其工作原理62.2.3 管道输送床工作原理72.2.4 气力提升机工
7、作原理7第三章 集散控制系统的概述83.1 集散控制系统83.1.1 DCS的基本组成83.1.2 DCS的分层体系93.1.3 DCS各层次的功能103.1.4 集散控制系统的特点103.2 JX-300X系统介绍113.2.1 JX-300X系统组成123.2.2 JX-300X系统的网络结构133.2.3 JX-300X系统的特点15第四章 DCS在电解铝烟气净化中的应用174.1 JX-300X在电解铝烟气净化系统中的配置174.2 电解铝烟气净化系统操作画面的设计184.3 电解铝烟气净化系统I/O点的定义234.4 电解铝烟气净化系统功能连接25第五章 电解铝烟气净化系统的过程检测
8、与控制365.1 控制系统方框图介绍365.2 过程检测与控制375.2.1 温度的过程检测与控制375.2.2 压力的过程检测与控制385.2.3 流量的过程检测与控制385.2.4 物位的过程检测和控制39结 论41参考文献42附 录.43致 谢 44II第一章 引 言1.1 研究背景 随着工业化进程的加快，绿色工业也伴随着雨后春笋般的诞生了，其中重工业烟气净化过程是一个致关重要的环节。本设计以电解铝净化为例阐述了关于关于烟气净化的整个控制过程。电解铝烟气成分中主要由HF等有害气体和固体颗粒组成，直接排放无论是对、居民生活还是对环境都构成很大的影响，因此处理电解废气和回收AL2O3固体粉末
9、，成为电解工业致关重要的一个环节。自1975年美国霍尼韦尔公司推出第一套TDC2000型集散控制系统在工业控制领域应用以来，集散控制系统已经发展成为工业生产过程自动控制装置的主流。集散控制系统的实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监控、操作、管理和分散控制的一种新型的控制技术。它是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、网络通信技术和人机接口技术的发展和渗透而产生的。随着计算机技术、通信技术、控制技术、和微电子技术的迅速发展，集散控制系统也得到了飞速的发展。目前霍尼韦尔已推出控制功能更强的第三代产品，集散控制系统不同于分散型的常规仪表控制技术，也不同于集中式的计算机控制系统，而吸收两者的优
10、点，在其基础上发展起来的一种先进的系统工程技术，集散控制的出现和应用是生产过程控制技术发展中的又一大飞跃。本设计采用国产浙大中控JX-300X集散控制系统，该系统有较强的控制能力，有较好的性价比，适合于小型系统使用。它除了具有结构简单、功能强大等特点外，其显著的特点之一是具有系统测试功能，系统测试功能的目的是对系统的组态进行仿真，可提前发现问题，待测试可行后再下载到实际的FCS，从而不影响整个生产过程。只需采用组态软件改变某些配置和控制方案就能实现适合新对象的控制功能，下面对集散控制系统的特点及整个设计过程做以详细的介绍。1.2 电解铝烟气净化在世界的先进技术国际上电解行业的烟气净化一般有两种
11、方法：干法和湿法。 干法：用氧化铝作吸附剂，使之产生含氟氧化铝，直接返回电解槽使用。此法多用于预焙槽和上插自焙槽，是一种较新的方法。我国于1977年4月开始试验这一技术，现在已掌握了工艺流程和技术条件控制等问题。湿法：湿法净化回收有多种方法，如用清水洗涤、碱水洗涤、海水洗涤等。洗液再通过碱法、氨法和酸法流程加以回收，制取冰晶石、氟化钠、氟化铝等。一般多用于制造冰晶石。虽然烟气净化最简单经济的方法是用水洗涤，但由于水溶解氟化氢后变为氢氟酸，最容易腐蚀设备，所以目前各国多采用碱法净化回收。从近十几年的发展趋势看，湿法净化回收大部分已被干法净化回收所取代。这不但是因为干法净化易于控制、流程简单、环境
12、好、操作容易，而且干法净化回收过程中产生的二次污染小、净化效果好。湿法净化回收系统已逐渐不适应环保的要求，而趋于被淘汰。本设计采用了干法净化回收的方法。1.3 集散控制系统的发展集散控制系统（Distributed Control System,简称DCS）是以微处理器为基础的集中分散型控制系统。自70年代中期第一套集散控制系统问世以来，到现在已经在工业领域得到了广泛应用，越来越多的仪表和控制工程师已经认识到集散控制系统必将成为过程控制的主流。集散控制系统的主要特性是它的集中管理和分散控制。而且，随着计算机技术的发展，网络技术已经使集散控制系统不仅主要用于分散控制，而且向着集成管理方向发展。系
13、统的开放不仅使不同制造厂商的集散控制系统产品可以相互连接，而且使得它们可以方便地进行数据交换，系统的开放也使第三方软件可以方便地在现有的集散控制系统应用的更好。对集散控制系统进行认真和细致的分析，研究集散控制系统的共性和各个制造厂商产品的不同的特点，了解集散控制系统的选型、设计和应用方法是十分必要的。1.4 论文结构论文先对电解铝采用的干法净化进行了介绍，并对系统工艺流程以及其组成和原理进行了描述，然后对本设计采用的集散控制系统的整体进行了阐述。本设计总共分为五章。以下为详细说明。第二章 电解铝烟气净化系统概述铝电解生产的污染物可分为4类：烟气、粉尘、余热和磁场。其中烟气，粉尘和磁场造成环境污
14、染，危害人们的健康，余热则造成车间高温，恶化操作条件。人们通常所指的烟气是指烟气和粉尘的混合物。所以烟气中有气体和固体两种成分。气态物质的主要成分是氟化氢(HF)及阳极效应时生成的CF4与C2F6等。气态物质的含量如表2.1所示：表2.1（废气成分表）名称HFCF4C2F6CO2COSO2单位kgt-Al8117120.10.290010002803307.915固态物质分两类，一类是大颗粒物质(直径大于5m)，主要是氧化铝、炭粒和冰晶石粉尘。由于氧化铝吸附了一部分气态氟化物，一般大颗粒物质中总含氟量约为15，另一类是细颗粒物质(亚微米颗粒)，由电解质蒸气凝结而成，其中含氟量高达45。根据槽型的不同，烟气的组成也略有变化。预焙槽烟气中的粉尘含量大约为2040 kgt-Al。烟气弥漫在电解车间，恶化劳动生产条件，严重影响生产工人的身体健康，电解烟气不净化处理扩散到大气中，对生态有一定的危害。因此必须对烟气进行净化处理。12.1电解铝烟气净化系统工艺介绍本次设计的烟气净化系统采用干法净化。所谓干法净化即以某种固体物质吸附另一种气体物质所完成的净化过程。具有吸附作用的物质称吸附剂，被吸附的物质叫吸附质。2.1.1电解铝烟气净化系统的净化原理净化原理：在这里我们使用电解铝生产用的Al2O3做为吸附
