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株洲将推进铅锌冶炼“智能化工厂”建设

来源:互联网|  2015年11月17日  |  【打印】【关闭

中研网讯

  随着科技的进步,铅锌冶炼工艺与技术也得到快速发展,铅锌冶炼装备大型化、自动化程度不断提高,另一方面,全民环保意识不断增强,传统粗放型冶炼已经不能满足现代工业环境友好与资源节约的要求。

    作为我国铅锌冶炼行业知名的国有控股企业,株洲冶炼集团股份有限公司(株冶)一直致力于发展铅锌联合高效冶炼,以求实现清洁生产和废水零排放,将废水、气、渣对环境的影响降为最低。随着株冶工艺技术的改进,其配套的自动化控制系统也经历了巨大的变迁,从最开始单纯的检测、计量和显示功能,逐步提升为集检测、分析和控制于一体的集成系统。同时,计量、检测的精度也逐步提高,控制对象多元化,并逐步达到电仪一体控制,系统规模也从简略到复杂、庞大,操作日趋简易化、人性化。

    近几年来,在国内经济增速放缓、环保压力骤增的大环境下,株冶一方面做好降低生产成本与提高生产效率工作;另一方面,加快结构调整,实施绿色冶炼和转型升级,在自动控制方面走自主开发、创新发展的道路,不断优化自动化系统,并初步建成了智能化的生产调度系统,为降本增效、绿色发展提供基础条件。

  20世纪80年代中期,株冶铅冶炼系统首次引入了当时最为先进的美国贝利公司Network-90(N-90)控制系统,并一直自行摸索、研究,到1987年左右开始尝试将其内部控制程序国产化。自动控制系统的引入所带来的经济效益和环保效益日益显著,株冶人开始积极探索铅锌冶炼工艺自动控制系统的优化与升级,陆续引入了英国欧陆数据采集系统、美国I/ADCS(DistributedControlSystem,分布式控制系统)系统等。这个时期的控制系统容量小、功能单一,同时设备笨重、庞大,但已经从单一的过程监测进化到多点测量与分析。

  随着总线技术的快速发展,自动化系统构建成本更低,运行更稳定,模块化结构使维护变得更简单,株冶自动化控制技术从单一的引进、消化,进步到了自我创新与提高,开始尝试实现单台设备的自动控制。20世纪90年代中期,株冶人设计出了行业内第一套具备自动提升、自动清洗的pH检测控制系统,引起强烈反响,并成为后来pH提升清洗设备的“始祖”。

  2000年前后,因设备老化、维护成本过高,N-90系统正式被淘汰。第一套专为有色行业尤其是铅锌冶炼行业设计的自控系统——艾默生公司DeltaV系统开始广泛应用,这套系统因先进的FF(FoundationFieldbus)总线通讯模式而容量更大,可承载的测点数目更多。2001年,为了更好地处理系统尾气,响应国家环保要求而建设的株冶(湿触法)WSA制酸项目选用的就是DeltaV系统,完成了系统初始设计、搭建、组态和调试,对部分关键工序和设备开始采用西门子公司的S7-300可编程逻辑控制器(PLC)来实现自动控制。

  2007年株冶开始启动循环经济建设,先后引进了世界先进的常压富氧直接浸出炼锌工艺(直浸)和基夫赛特直接炼铅(直铅)技术,传统的粗放型生产渐渐转变为精细的效益型生产,铅锌冶炼也逐步升级为环境友好型与资源节约型的铅锌联合冶炼。随着工艺配套引进的西门子PCS7(ProcessControlSystem7)给株冶的工业自动控制提供了全新、高效的控制理念,为清洁生产与高效冶炼的实现提供了基础保障。

  PCS7是基于Profibus通讯协议的完全无缝集成自动化系统,集成了不同厂家的多个设备,且设备可相互替换,大大增强了设备的互操作性;数字化的终端功能块具有智能信息处理与故障预判功能,从而降低了设备安装和维护成本,提高了对生产现场管理的有效性;系统控制精准到单独的控制回路,控制更快、更准确。

  直浸项目投产后,株冶自动控制技术人员持续对PCS7进行结构和程序上的优化,构建了更完整的闭环通讯网络和更人性化的人机界面,使其充分发挥配置灵活、控制可靠、编程方便和可现场调试的优点,现在所有的在线设备包括仪表、电机、浓密机等大型设备均能通过总线系统与PCS7通讯,工艺人员能在主控室监测到任何一台现场设备的运行状态,并能随时操控任意设备,调节工艺参数。直浸净化利用三氧化二砷来除钴的工艺避免了传统黄酸除钴所带来的环境污染。但是,砷盐除钴也存在一定风险,比如砷盐的制备、反应不完全时产生的砷化氢等,不仅会污染环境,还会危及生产人员的生命。PCS7的引入有效地规避了这些风险,台站式通讯使得砷盐制备的命令可以直接从主控室发出,制备过程在完全封闭的厂房中自动进行,各工艺参数的检测精度和控制精度均达到克级;砷盐的加入也是全自动进行,只要设定相应的工艺参数值就可以了。这不仅提高了工艺控制的准确性,降低了人力成本,更降低了资源的浪费;系统对有毒气体砷化氢的检测精度达到了ppb级,有效的保证了工艺生产的安全性与环保性。

  在工艺生产稳定的情况下,PCS7系统下所有的工艺设备都能设定为自动运行。这就解放了重复机械劳动和大量数据计算,提高了工艺生产的安全性,降低了环境污染的风险。

  2013年,株冶建成铅锌冶炼生产调度综合信息系统(简称“调度系统”),其理念是将铅锌冶炼工艺的如PCS7(直浸、直铅)、ABBIFIX系统(10万吨锌冶炼系统)、横河CS3000工控系统(5#沸腾炉、余热锅炉)等生产控制系统,以及SO2尾气在线监测系统、外排水在线监测等重要环保数据一并纳入调度系统,经营管理层可直接监测到现场实时生产数据、环保数据、部分能源数据和产品产量数据,下达相应的生产调度指令。至此,株冶铅锌冶炼真正实现了基础自动化生产、过程自动化生产和管理自动化生产。生产调度系统投运后,株冶资源配置更加合理,劳动生产率提高,产能也进一步提升,环保指数上了一个新台阶。据统计,近年来株冶自动化维护人员下降超过了60%,外排水量下降了90%。以株冶作为国内最具代表性的铅锌冶炼企业,其自动化控制水平的进步,意味着整个铅锌冶炼行业的自动控制水平的提高,其先进的控制理念影响了越来越多的同行。

  生产调度系统的建成是自动控制技术在株冶应用的里程碑式进步,是株冶铅锌冶炼“智能化工厂”的雏形。随着工业控制的智能化、数字化,加上信息通信技术的迅速发展,铅锌冶炼生产调度系统必能形成集生产监控、制造执行、经营决策三个层面自上向下的闭环管理系统,进而最终实现整个工厂业务流程一体化运作的决策、执行的智能化,形成真正的铅锌冶炼“智能化工厂”。


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