氢氧化铝焙烧工段课程设计

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1、氢氧化铝焙烧工段课程设计摘要氧化铝是电解铝生产的主要原料，针对我国矿石特点，我国氧化铝的生产工艺主要采用的是拜尔法和烧结法以及混联法，在拜尔法中焙烧工序是氧化铝生产必不可少的一个过程，并且是整个氧化铝生产的最后一道工序，该生产过程的主要任务是将来自分解或平盘的带有附着水的氢氧化铝物质在焙烧炉中高温煅烧，脱除附着水和结晶水，从而生成物理化学性质符合电解要求的氧化铝。焙烧生产过程直接关系到氧化铝质量和产量。该过程具有设备之间关联复杂，关键工艺参数关联耦合严重，工况条件变化大如原料成份波动频繁、设备结疤等控制难题而难以实现自动控制和优化运行。因此，焙烧过程的重要性、复杂性以

2、及现代工业对自动化的高要求使得焙烧过程控制系统备受重视。本文以郑州铝厂氧化铝焙烧生产过程计算机控制系统工程项目为背景，开展了氧化铝焙烧生产过程控制策略的研究以及控制系统的设计与开发，并成功应用于现场，取得了显著的应用效果。本文主要内容归纳如下：(1)结合焙烧过程的特点和控制要求，提出了包括过程控制层与过程监控层的氧化铝生产焙烧过程计算机控制系统结构，进行了系统的功能设计与硬件设计。该系统具体物理实现框架由以太网、控制网和设备网三层网络结构组成，以实现控制系统的信息集成和功能集成。(2)研究了氧化铝焙烧过程的控制策略，包括过程回路控制、设备连锁逻辑控制以及烘炉过程顺序控

3、制。过程回路控制包括进料量控制回路、文丘里干燥温度控制回路、烟道氧含量控制回路、预热旋风管出口烟道温度控制回路、重油压力控制回路、焙烧炉温度控制回路。对焙烧炉的温度控制策略进行研究，提出流量．温度串级控制方案，建立被控对象控制器的设计模型，并基于遗传算法的方法对控制器参数进行寻优，指导现场控制器参数的调试。设备连锁逻辑控制主要包括设备的启停、连锁关系、远程PLC控制。(1)在上述工作基础上进一步进行了焙烧过程计算机控制系统的软件设计与开发，应用到郑州铝厂氧化铝扩建项目焙烧工序后，实现了生产的分散控制与集中管理，提高了设备运转率，降低了操作人员的劳动强度，减少了燃料消耗

4、，氧化铝灼减小于0．8％，r-A1203含量小于20％，改善了氧化铝的品质，提高了产品合格率，并且产能达到1850t/d,提高了氧化铝生产的经济效益。关键词：氧化铝焙烧；气体悬浮焙烧炉；串级控制；计算机控制系统；遗传算法；建模仿真一、氧化铝生产焙烧过程工艺流程描述氢氧化铝焙烧是氧化铝生产工艺中的最后一道工序。焙烧的目的是在高温下把氧化铝的附着水和结晶水脱除，从而生成物理化学性质符合电解要求的氧化铝。(1)焙烧原理氢氧化铝经过焙烧炉的干燥段，焙烧段和冷却段使之烘干，脱水和晶形转变而变成氧化铝产品其化学变化可分为以下几个阶段。(2)氧化铝焙烧过程生产过程流程介绍流态化焙烧

5、是世界上最先进的氢氧化铝焙烧技术与装置，流态化是～种固体颗粒与气体接触而变成类似流体状态的操作技术。而固体物料在流态化状态下与气体或液体的热交换过程最为强烈。丹麦气体悬浮焙烧炉是流态化焙烧的后起之秀，整个装置采用负压作业、稀相流态化技术，相对美铝流态闪速焙烧炉（F.F.C)和鲁奇循环流态焙烧炉(C.F.C)两种炉型有其明显的优势。(a)此炉型采用了在干燥段设计热发生器这一新颖措施，当供料氢氧化铝附着水含量增大时，不需象其它炉型那样采取增加过剩空气的方式来增加干燥能力，仅需启动干燥热发生器来增加干燥段热量，避免了废气量大增而大量损失热量，因此，与前二种炉型相比，气体悬焙

6、烧炉热耗和电耗要低。(b)整套装置设计简单。一是物料自上而下流动，可避免事故停炉时的炉内积料和计划停炉时的排料；二是设备简单，除流化冷却器外无任何流化床板，没有物料控制阀，方便了设备维检修：三是负压作业对焙烧炉的问题诊断和事故处理有利。这些都有利于故障后生产的快速恢复，给生产组织带来方便。(c)控制回路简单，气体悬浮焙烧炉虽有多条自动控制回路，但在生产中起主要作用的仅有2条，一条是主燃烧系统的主炉温度控制回路，另一条是02含量控制回路。气体悬浮焙烧炉系统主要包括：氢氧化铝喂料、文丘里闪速干燥器、多极旋风预热系统、气体悬浮焙烧炉、多极旋风冷却器、二次流化床冷却器、除尘盒

7、饭灰等部分，工艺流程图如图2．2所示。具体工艺过程及设备如下：(a)氢氧化铝喂料(主体设备：螺旋A01、皮带F01)过滤机出来的氢氧化铝，通过皮带运送到仓L01，再经过皮带秤秤量后由皮带(FOI)送到螺旋(ADl)，螺旋再把物料送入文丘里闪速干燥器(A02)。(b)干燥(主体设备：文丘里闪速干燥器A02)通过螺旋A01的物料约含8％～12％的附着水，温度为50"C，进入文丘里闪速干燥器后与大约300～400"C的烟气相混合，物料在此被加热，附着水蒸发，物料被送入P01。为了在氢氧化铝附着水含量波动的情况下保证达到预期的干燥效果，闪速干燥器的底部安装一