浸出釜的溫度控制連鎖應用

鐘國榮

（廣東省深圳市中金嶺南有限公司丹霞冶煉廠，廣東 韶關 512300）

在本篇文章中，主要對富氧浸出釜中的溫度控制進行分析研究，將釜溫引入自動化技術進行調控，重點探討自動化控溫實施及其對勞動強度和浸出率的影響。

1 前期概況描述

多金屬回收中的富氧浸出是以置換渣為原料，以提取其中的貴重金屬，是金屬回收工藝流程中一道重要工藝。在金屬成品產量起決定性因素之一的是金屬浸出率，精準控制生產參數以提高浸出率是生產的基本要求，溫度控制是重要的生產參數之一。

現有的釜溫控制采取人工監控的方式，人工控制的局限性決定了釜溫不能連續地處在操作規程要求中。為了確保浸出釜的生產參數穩定，提高浸出率，為后續萃取工段提供優質的生產原料，工廠采取了各種措施：將釜溫列入技術比武評比項目，對釜溫的控制進行評比，發布相應的評比結果，如表1；工序則挑選責任心強、業務能力突出的員工擔任主控崗位；工廠技術部門定期到車間進行檢查浸出釜的生產參數等等。釜溫控制得到重視并采取一系列的措施后，溫度波動情況得到了很大的改善，但是投入的人力、物力較多，釜溫控制如果長期處于一個高壓狀態，持續高壓態勢會讓員工產生疲勞感，連續性難以得到保障。那么通過設備的技術改造，采取自動化技術徹底解決釜溫控制問題，就有必要提上日程。

表1 釜溫控制評比統計表

2 人工控制及溫度聯鎖的比較探究

首先，浸出釜中的溫度控制設計之初采用了人工開啟氣動閥的模式。釜溫低于105℃時，開啟閥門；溫度高壓105℃時，關閉閥門。其次，釜溫的變化和進釜的物料流量存在一定的關系，物料進釜流量大，需短時間內通入大量蒸汽量才能保證溫度到達要求，由于進釜的流量是不穩定的，而蒸汽的開度是固定的，所有當流量突然增大時，沒有足夠的時間去調整蒸汽主管閥門開度，導致無法精準調控溫度。第三，正常流程中釜溫變化比較大，特別是C1隔間，因為進料的溫度低于釜溫，十幾分鐘內需要操作一次閥門進行升溫，一個班8小時不間斷操作，操作人員易感疲勞；如果遭遇生產工況不穩定時，主控沒有足夠的精力來調控溫度，直接導致溫度處于工藝要求的范圍外，個別情況會出現低于90℃，高于115℃的現象，不利于金屬的浸出；釜溫的大幅度波動對浸出釜本體是一種損傷，對設備的壽命不利。

采用測溫元件和氣動開關旋塞閥聯鎖，通過溫度的高低限位報警信號觸發氣動開關旋塞閥動作，自動通入或切斷蒸汽進行溫度控制。溫度自動控制，既能保證溫度符合操作規程的要求，又省去人工操作，降低了勞動強度，提高崗位的舒適性。自動溫度控制穩定釜溫,提高工藝參數的穩定，提高金屬產量，達到提高經濟效益的效果。

3 系統建設的作用和意義

通過溫度和蒸汽閥門的連鎖控制釜溫，將實現以下應用功能。

實現釜內溫度自動控制，保持溫度在操作規程要求范圍內。使用的氣動開關旋塞閥調節性能雖然不如調節閥，因為開關閥不能線性調整開度，但是通過減小溫度高低限報警差值，提高氣動開關旋塞閥的開關頻率（該設置會在一定程度上減少氣動開關旋塞閥的壽命）來確保溫度在要求范圍內，只要設置合理的氣動閥開關時機，就可以保證釜溫處于要求的范圍內。所以該氣動閥用于此次的改造可以達到預設的功能，不需要另行采購增加成本去采購調節閥就能使到達溫度自動控制。

提升金屬浸出率。經大量的數據統計分析和相關論文描述，浸出工藝中溫度直接影響金屬元素的浸出率，當溫度低于某個值，隨著溫度升高，浸出率逐步升高；當溫度高于該值時，隨著溫度升高浸出率反而降低。如果讓溫度在該值附近小范圍波動，那么生產的可操作性強且物料中金屬元素的浸出率技術指標又能達到要求，這時產生的經濟效益最好。

提高工廠的盈利能力。浸出作為一個重要工藝，直接影響到后續生產能力。穩定釜的各個生產參數，提高浸出率使進入后段的金屬量增大，才能使成品的產量上升。成本增加較小而產量能得到一定量的提升，工廠就能獲得更好的經濟效益。

4 設備現場狀況及各項系統參數要求

操作規程要求釜的溫度保持在一定的范圍內，當溫度低于操作規程要求的范圍的時，需通入蒸汽對釜內物料進行升溫，溫度高于操作規程要求時，則相反。蒸汽的通入是通過現場氣動開關旋塞閥來控制，釜內溫度經過PLC處理后顯示在操作站上。現場測溫元件采用鎧裝熱電阻Pt100，型號為：WZGPK-PT100，設計介質溫度≤175℃，壓力≤500KPa，L=1150，316LSS護套，Φ8直徑。蒸汽控制采用氣動開關旋塞閥，主要參數為執行機構：氣開，單作用，帶彈簧回復功能；電磁閥：ASCO品牌,電壓220VAC；限位開關：P+F品牌，接近式；過濾減壓閥:YT-200B。信號傳輸電纜采用帶屏蔽的儀表電纜。

現場設備狀況及條件：

（1）車間富氧浸出釜共分兩段，每段浸出釜有四個隔間，四個隔間上部分相連通，物料通過擋墻溢流進入下一個隔間，所以四個隔間溫度存在一定的聯系，主要體現為：前一隔間溫度將會影響到下一隔間的溫度。

（2）每個浸出釜隔間設置一個蒸汽加熱裝置和一個溫度測量元件pt100熱電阻，蒸汽由氣動閥控制，釜內的溫度通過溫度測量元件pt100的電阻值傳入plc進行換算后在電腦界面進行顯示。

（3）浸出釜除了對釜溫的要求，還對釜內的壓力做了相同的要求，要求釜壓恒定在一定的范圍內，釜壓由一個帶DN50氣動調節閥的排氣管進行控制。釜內通入蒸汽后，會對釜內的壓力產生影響，主要的表現為釜壓上漲。

5 優化改進

經過程序的編譯下載，結合現場試車情況，該聯鎖裝置基本上滿足溫度控制的需求。經過一段時間的投入運行，發現該聯鎖裝置還有很大的提升優化空間，可以進一步優化改進以發揮其最大的功能。

5.1 控制功能優化

5.1.1 產生的原因

前期出于安全的考慮，只對蒸汽的關閉采取了自動化控制，對蒸汽的開啟則采取人工控制的方式，主要的考慮發生測量元件、系統故障和人的操作失誤等因素可能會導致氣動閥意外開啟而使人員受到傷害或設備損壞。該設計雖然對現場安全有一定的保障，但是以限制聯鎖功能為代價，不能徹底的釋放自動化的性能，該設計還有明顯的可提高空間。

5.1.2 解決方式

經過對現場設備運行特點和現場操作人員的需求反饋；浸出釜工作時是一個相對密閉的工作環境，蒸汽的意外開啟對人員傷害和設備產生損傷的可能性小；通過調整程序的觸發模式，讓程序處于自動模式下聯鎖才會起作用，當現場需要檢修時將程序設置成手動模式，這樣就消除了蒸汽在檢修時意外開啟的可能性。該設計的調整能使釜溫控制完全處于自動化狀態而不需要人工干預。

5.2 釜內壓力超標

5.2.1 產生的原因

四個蒸汽管道同時開啟時，通入的蒸汽量大，蒸汽的分壓導致釜內壓力上漲，加上釜的排氣管較小且常年使用，管內結垢嚴重，降低了釜壓的調整能力，導致出現了釜壓超過工藝要求的現象。雖然此現場并不經常出現，但出現時人工調整的可操作性較小。

5.2.2 解決方式

通過提高第一隔間蒸汽流量，讓溫度可以短時間接近并保持在允許的最高值附近，由于釜是密閉空間加上釜的保溫效果較好，當物料進入第二、三隔間時物料溫度下降速度較慢，多數時間能保持在工藝要求范圍內，可以不加溫或少加溫；物料到達第四隔間時，該隔間因排料的原因，溫度會有明顯的下降現象，必須通入蒸汽升溫。通過蒸汽開度調整和提高C1溫度控制值后，正常情況下只有C1、C4兩個隔間同時需要升溫，不會出現四個隔間同時且長時間持續通入蒸汽；蒸汽通入量的穩定也給排氣調節閥調節釜壓提供了有利的條件，有利于釜壓的穩定。

6 結語

從以上論述來看，通過近半年的運行，該溫度聯鎖裝置的設計能滿足操作規程對釜溫的要求，到達設計要求，聯鎖投入后運行良好，沒有出現因測量元件、設備故障或其他因素導致的安全事故。此溫度聯鎖裝置的投入運行有效地減輕了操作人員工作量和勞動強度，提高了主控崗位是舒適性，進一步穩定基層人員，減少基層人員的流失，穩定企業人才，減少企業人才引進的資金投入；最后從統計數據來看，自動聯鎖裝置投入運行后，金屬浸出率較為穩定，未出現大的波動，為后續的金屬成品增產提供了基礎，使企業收益。