綠液高效澄清器系統自動化控制

游丙軍 姚秀旗 孟令啟 李進鵬 陳安江

（1.汶瑞機械（山東）有限公司，山東安丘，262100；2.濰坊汶瑞環保過濾機械股份有限公司，山東安丘，262100）

堿回收過程的綠液含有懸浮固形物綠泥，其中主要含有Ca、Na、Mg、Mn、Si、Fe 等離子和游離碳等，如果澄清不好進入苛化乳液，會影響白液澄清及白泥的沉降性能和過濾性能，最終影響到石灰回收質量。因此綠液澄清非常重要，某公司在常規沉降式綠液澄清器的基礎上，研制了綠液高效澄清器。根據設備特點及工藝性質，澄清器的工藝系統全部采用DCS控制，刮泥耙和攪拌速度可調，適應范圍廣[1]，已運用到國內多個項目中，運行穩定、可靠，性能指標達到要求。

1 綠液高效澄清器工作原理和系統工藝過程

1.1 工作原理

綠液高效澄清器是根據絮凝沉淀的原理研發的新型高效澄清設備，其基本工作原理是在綠液中加入高分子質量有機絮凝劑，使綠液中的分散顆粒及懸浮物的膠體在分子力的相互作用下生成絮狀體并互相碰撞凝聚，快速增加絮凝物尺寸和質量，從而加速沉淀速度，以達到理想的固液分離效果，具有沉降速度快、澄清面積小、綠液澄清度高等特點。與傳統澄清器相比，該澄清器明顯地降低了設備投資和占地面積，且能高效地去除非工藝性元素，獲得高澄清度的綠液，為后續白液澄清和白泥洗滌等工藝過程創造有利條件，為苛化系統的高效穩定運行奠定基礎。高效綠液澄清器具體工作原理如圖1 所示。由圖1 可知，濁綠液進入澄清器后，先在混合室內與絮凝劑充分混合，然后由緩慢旋轉的布液管均勻分布到筒體中，絮凝狀懸浮物凝聚成較大的顆粒沉降到筒槽底部，形成一層厚厚的泥床，懸濁液里面的大顆粒不斷在泥床上沉積，液體則不斷向上運動穿過泥層得到澄清綠液，沉積的綠泥被刮泥耙收集到澄清器底部中間的泥坑后被泥泵抽走，從而達到固液分離的目的。澄清過程中，通過連續排泥，不斷更新過濾泥層[2]。

圖1 綠液高效澄清器的工作原理Fig.1 Working principle of green liquor high-efficiency clarifier

1.2 綠液高效澄清器系統工藝過程

圖2 為綠液高效澄清器系統工藝流程圖。燃燒工段送來的綠液首先進入綠液穩定槽，流量與濃度平衡穩定后，泵送至綠液高效澄清器，用計量泵將絮凝劑加到澄清器中間部位的攪拌桶與綠液均勻混合，然后經過緩慢轉動的布液管分布綠液并開始絮凝沉淀。經固液分離的清綠液上升到澄清器上部的貯存區，繼而溢流到綠液立管，用綠液泵送到綠液真空冷卻器冷卻降溫后送入石灰消化提渣機，與石灰一起進行消化反應；綠泥下沉到澄清器底部，通過綠泥泵送至綠泥洗滌器。

圖2 綠液高效澄清器系統工藝流程圖Fig.2 Process flow chart of green liquor high-efficiency clarifier system

2 綠液高效澄清器系統的控制

綠液高效澄清器控制通過現場按鈕箱轉換開關設為“遠程/就地”控制模式，轉換開關打到“就地”控制方式時，DCS操作人員不能操作，現場人員可以進行調試、檢修，檢修完畢把轉換開關打到“遠程”控制方式，“DCS 備妥指示”顯示，DCS 操作人員可以在DCS 上進行遠程操作[3]。圖3 為綠液高效澄清器DCS畫面。

圖3 綠液高效澄清器DCS畫面Fig.3 DCS screen of green liquor high-efficiency clarifier

2.1 控制檢測回路列表

2.1.1 電氣回路

表1 為高效濾液澄清器系統電機回路清單。智能MCC 即變頻控制的電機采用智能模塊的變頻器，采用Profibus-DP 與DCS 通信，建議采用單獨1 條DP 線控制，不和其他普通智能MCC混用1條線[4]。

表1 綠液高效澄清器系統電機回路清單Table 1 Motor circuit list of green liquor high-efficiency clarifier system

2.1.2 儀表回路

表2 為綠液高效澄清器系統儀表回路清單。變送器及閥門定位器應配帶HART 協議，信號類型：4～20 mA。

表2 綠液高效澄清器系統儀表回路清單Table2 Instrument loop list of green liquor high-efficiency clarifier system

2.2 綠液高效澄清器控制的難點和要點

2.2.1 綠液進料管流量431FIC1003自控回路

由綠液進料流量計與綠液進料控制閥組成，以進料流量設定值為依據的流量自穩定控制回路為431FIC1003。

2.2.2 澄清綠液循環流量431FIC1010自控回路

澄清綠液循環流量計與清綠液循環控制閥組成，以澄清綠液循環流量設定值為依據的流量自穩定控制回路為431FIC1010。

綠液循環流量431FIC1010 設定值：手動及自動設置，自動設置時根據控制工藝實現與綠液進料管流量比例控制，比例暫定為1∶4，根據實際運行情況調節。

2.2.3 大耙扭矩431WI1009

數值顯示：大耙扭矩數值顯示及扭矩報警顯示。

2.2.4 清綠液沖洗開關閥431HV1011

報警控制：當收到開啟與關閉命令后，15 s內檢測是否收到對應的關到位與開到位信號，如未收到信號，顯示開關閥故障并報警。

431 HV1011 自動連鎖控制投入：①濁綠液進料流量大于5%；②澄清綠液沖洗開關閥431HV1011 在自動狀態；③啟動澄清綠液沖洗開關閥431HV1011；④開啟沖洗定時器，時間設定值為TON1=60 s；⑤沖洗定時器計時完成后關閉澄清綠液沖洗開關閥431HV1011；⑥開啟循環等待定時器，TON2=1 h；⑦循環等待定時器動作后，啟動澄清綠液沖洗開關閥431HV1011，重復開啟定時器；⑧循環重復以上步驟。

2.2.5 綠泥泵431PU302M、431PU303M

變頻速度控制：綠泥流量與綠泥泵速度控制組成以綠泥流量設定值為依據，其速度自穩定控制回路為431FFIC1014。綠泥流量（431FFIC1014）預先設定值為50%。

速度限制：設定最小轉速為15 Hz；當綠泥密度（431DI1017）大于高報時，設定轉速為50 Hz。

數值顯示：綠泥泵速度數值顯示；綠泥泵電流數值顯示以及電流報警顯示。

3 安全連鎖

3.1 大耙電機431MA101M2：變頻啟停控制

3.1.1 大耙電機MCC啟動連鎖

以下條件不滿足時無法啟動：①MCC 準備就緒；②MCC無故障。

3.1.2 大耙電機運行連鎖

以下條件不滿足時停止：①電機控制輸出5 s 檢測是否收到運行信號及散熱風扇運行信號；②電機控制輸出5 s 檢測是否收到運行零速開關信號；③電機電流保護信號。

3.1.3 大耙電機工藝連鎖

以下條件不滿足時停止：大耙電機431MA101M2運行10 s 檢測大耙扭矩顯示值小于65000N.M（具體值需要工藝參數）。

3.2 攪拌電機431MA101M1：變頻啟停控制

3.2.1 攪拌電機MCC啟動連鎖

以下條件不滿足時無法啟動：①MCC 準備就緒；②MCC無故障。

3.2.2 攪拌電機運行連鎖

以下條件不滿足時停止：①電機控制輸出5 s 檢測是否收到運行信號及散熱風扇運行信號；②電機電流保護信號。

3.3 綠泥泵431PU302M、431PU303M：變頻啟停控制

3.3.1 外部啟動連鎖

以下條件不滿足時無法啟動：①綠液進料管流量431FIC1010≥10%；②密封水流量開關動作。

3.3.2 MCC啟動連鎖以下條件不滿足時無法啟動：①MCC 準備就緒；②MCC無故障。

3.3.3 運行連鎖

以下條件不滿足時停止：電機控制輸出5 s 檢測是否收到運行信號。

4 邏輯程序

根據上述控制描述或邏輯圖，由DCS 廠家進行編程。圖4 是用于DCS 編程的綠液進料箱液位431LT006的部分邏輯圖。

圖4 綠液進料箱液位431LT006的部分邏輯圖Fig.4 Partial logic diagram of green liquor feed tank level 431LT006

5 結 語

綠液高效澄清器是某公司研發設計的新一代產品，配套智能儀表及DCS 控制系統，自動化程度高，保證了系統運行可靠、穩定運行，降低能耗，各項指標均達到設計要求。綠液高效澄清器工藝系統的產能是同規格普通澄清器工藝系統的4.8 倍，已在國內企業平穩運行，取得良好效果，得到用戶好評。