铝电解智能支烟管阀门

吴永文 李冲云 颜春学 邓瑜

云南铝业股份有限公司 云南昆明 650502

摘要：电解铝行业是高能耗高污染行业，铝电解烟气干法净化是铝电解烟气净化最有效的方法，因此研究铝电解烟气干法净化技术，提高净化系统的运行效果是解决该行业污染问题的主要途径。本文旨在设计制作一种铝电解智能支烟管阀门，从而提高电解烟气的收集效率，达到降低无组织排放的目的，同时可以降低铝电解氟化盐的消耗。

关键词： 电解铝 干法净化 支烟阀门 智能

铝是世界上产量和用量仅次于钢铁的有色金属，产品性能上具有耐候性、耐冲击、耐溶剂性、高温灭菌性等优良特性，可广泛应用于建筑装饰、食品包装容器、家用电器、交通运输、航天航空、电子通讯各个行业，是发展我国国民经济与提高人民物质文化生活的重要基础材料。

铝电解过程中产生的烟气包含大气污染物，主要包括氟化物、二氧化硫、粉尘等。这些有害物排放到大气中，不仅对人的健康有严重危害，对动植物同样伤害巨大。电解铝厂在建设的同时，建设了电解烟气的回收和净化系统，通常为干法净化系统。不仅可以防止电解烟气污染环境，保护操作人员身体健康，还可以回收烟气中的氟化物、氧化铝粉尘等降低生产成本。

1. 系统现状

某铝厂300KA系列于2004年投产，共有电解槽248台，其电解槽支烟管采用DN600手动蝶阀控制。阀门的开度需要现场根据生产实际手动调整，当生产发生变化时，需要人员到现场对净化系统进行调控，耗时费力，并且存在滞后性，影响电解工艺技术控制。而且电解槽操作如换极、出铝、效应等又影响烟气净化系统运行，降低烟气净化效率，这种手动控制方式已远远不能满足生产需求。一种铝电解烟气收集单槽自动化控制技术就应运而生。

2. 控制要求

1、统筹接入槽控机操作信号、负压信号、电解槽位置信号。根据电解槽位置信息、槽况设置支烟管阀门初始开度。

2、采集槽控机信号，根据电解槽不同的操作计算支烟管阀门开度，通过电动执行器将开度调整到所需位置。

3. 系统设计

根据以上控制要求，建立硬件系统。本文仅以单台电解槽控制系统为例，使用美国AB公司的SLC500系列PLC控制。

SLC 500系列PLC具有以下特点：功能强大，全面满足应用项目需要；模块式设计；先进的指令集；丰富的输入输出模块；SLC 500抗振性强，耐高温，抗电磁干扰，专门针对工业现场恶劣的工作环境而设计；RSLOGIX500编程软件使用简单，方便，纠错能力强，可以最大程度发挥控制器的性能；集成了多种网络联接通讯选项，可以使用工业以太网，DH+（高速数据通讯网）网，现场驱动网等进行网络组态，实现PLC到PLC及PLC到PC间的数据通讯。

3.1 PLC系统的硬件设计

3.1.1 PLC选用AB公司SLC5-04系列。首先根据控制对象的输入、输出类型和点数确定框架的型号，选择模块的类型和个数，估计需要的存储空间及通讯方式选择CPU模块，最后选择电源模块。

3.1.2 模块选择：

1） PLC共有7个数字量输入点：手动/自动位一个；开位、关位各一个（2个）；故障位一个；槽操作状态（换极、出铝、效应）各一个（3个）。输入模块选用1746-IB16

2） 输出点两个：开和关。输出模块选用1746-OB16

3） 模拟量输入模块：本系统只有一个模拟量输入（阀门开度），选用1746-NI4。

4） CPU模块：根据输入输出模块总点数选择1747-L541模块。

5） 框架和电源模块：根据所选用的模块类型和数量，选择1746-A4框架和1746-P1电源。

6） PLC通过DH+数据网络和主控制室的上位机进行数据通讯。

3.1.3 基本电路图如下：

3.1.4 PLC的系统结构图如下：

3.1.5 PLC系统软件设计

PLC的程序编制，主要按：PLC各模块工作的启动——电动阀门的逻辑控制——报警——主控制室数据通讯这四个流程来进行。槽控机有操作状态（换极、出铝等）→计算阀门开度→阀门开启到位→槽控机操作状态消失→阀门关闭到初始开度。

下图是PLC部分程序：

四、结束语

此系统填补了国内电解铝烟气收集技术的空白，既能更有效的收集电解烟气，减少无组织排放，降低对操作人员的伤害、降低环境污染的风险。又能提高烟气的回收率，降低铝电解氟化盐的消耗，有利于企业降低生产成本。

参考文献：

[1] 《SLC500模块化硬件结构安装和操作手册》 AB公司内部资料

[2] 《电气控制与PLC技术基础》向晓汉等 清华大学出版社

第一作者简介：吴永文，男，1976.7-，云南西畴人，冶金工程师，从事铝电解生产管理和技术管理工作。