近年來，隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)的發(fā)展，集散控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，它與現(xiàn)場儀表，執(zhí)行機(jī)構(gòu)等經(jīng)過組合，形成了自動控制系統(tǒng)，提高了工廠的工藝控制水平，降低了產(chǎn)品的能耗，減輕了工人的勞動強(qiáng)度。

一、 概述
2003年10月，我公司從國外引進(jìn)了四效低溫直流式連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶回收碳酸鉀生產(chǎn)廢水氯化銨項目的工藝，該項目是一項三廢綜合利用項目，奧斯洛連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶器在碳酸鉀行業(yè)低濃度氯化銨蒸發(fā)中的應(yīng)用。項目完成后，我公司低濃度氯化銨全部回收。能量消耗從原來的0.35噸汽/噸水降至0.23噸汽/噸水以下，大大低于國內(nèi)同行的能耗。
主要技術(shù)指標(biāo)：
1. 采用了四效帶熱泵、直流式降膜低溫連續(xù)結(jié)晶蒸發(fā)工藝，每蒸發(fā)一噸水耗用生蒸汽0.23噸以下；
2. 氯化銨蒸發(fā)，二次蒸汽配備凈化裝置，使蒸餾水達(dá)到排放要求；
3. 采用DCS控制系統(tǒng)。
項目環(huán)境效益顯著，氯化銨的完全回收，大大減少了氨氮的污染；并且該項目也有較好的經(jīng)濟(jì)效益，每噸氯化銨的回收成本比老回收線降低180.87元，回收的氯化銨可作為產(chǎn)品外銷，銷售形勢相當(dāng)好，以年回收4.4萬噸氯化銨計，年可獲利潤931.24萬元。

二、 工藝特點(diǎn)
氯化銨（NH4Cl）又名電鹽、鹽鬧、電器藥粉、鹽精、鹵鹽等，是一種白色結(jié)晶體或粒狀物，在空氣中穩(wěn)定，吸濕、易溶于水隨溫度的升高在水中溶解度增大。主要用于制作干電池、染色、電鍍、精密鑄造等方面，也用于農(nóng)用化肥。NH4Cl的制取在工業(yè)上主要是靠蒸發(fā)：稀的NH4Cl溶液經(jīng)過預(yù)熱后再先后通過四個降膜蒸發(fā)器，汽液分離器，蒸掉溶液中過多的水分，得到的濃的NH4Cl溶液，蒸掉的水分隨蒸汽被真空泵抽走，濃的NH4Cl溶液再經(jīng)過連續(xù)結(jié)晶器冷卻、結(jié)晶出NH4Cl晶體。原料、主產(chǎn)品、副產(chǎn)品見圖


氯化銨連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶工藝主要有以下幾點(diǎn)控制要求：

1. 真空度要求較高，系統(tǒng)正常運(yùn)行時，真空度為-0.95Mpa，其要求需要大氣冷凝器中的水位嚴(yán)格控制在20mm左右，其罐體高度為2.5米，只有這樣才能保證設(shè)備的連續(xù)結(jié)晶，如圖LCA-403為冷凝器的液位控制，H101，H102，H103為蒸發(fā)器。






2. 氯化銨易結(jié)晶，要求嚴(yán)格控制連續(xù)結(jié)晶器（H104）的液位，和四只洗汽器的差壓（H106，H107，H108，H109），保證物料在結(jié)晶器內(nèi)的液位，從而使晶體的品質(zhì)達(dá)到要求，另外防止雙法蘭變送器因物料的浮騰而使其在膜盒上結(jié)晶，因?yàn)槁然@易結(jié)晶，所以易造成洗汽器隔板的堵塞，故要求在洗汽器前后差壓達(dá)到+25mmH2O時自動噴淋防止結(jié)晶，保證系統(tǒng)的真空度。
3. 氯化銨易腐蝕，故在選型時，采用耐腐蝕的元器件。在與物料直接接觸的部位，采用帶哈氏合金的差變，壓變，電磁流量計，以及套管為鈦材的熱電阻，執(zhí)行器的閥心為聚四氟。

三、 工藝控制方案
經(jīng)過認(rèn)真的調(diào)查、論證，公司決定采用浙大中自集成控制股份有限公司自主研發(fā)的MicroDCS-SunyPCC800小型集散控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程控制、邏輯控制、順序控制等功能；具有模塊化柔性設(shè)計；提供開放數(shù)據(jù)接口、現(xiàn)場總線與互聯(lián)網(wǎng)接入；順應(yīng)時代發(fā)展潮流，吸收最新電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)，具有可靠性高、系統(tǒng)開放、構(gòu)成靈活、界面友好、功能強(qiáng)大、維護(hù)簡便的特點(diǎn)。
氯化銨蒸發(fā)裝置I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計：


各I/O點(diǎn)數(shù)主要為壓力，溫度，流量，液位，控制要求較為嚴(yán)格，系統(tǒng)配置如下：
本系統(tǒng)由現(xiàn)場控制站、操作站（兼作工程師站）各一個組成，控制站安裝于1800mm標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜內(nèi)，其內(nèi)布置高性能冗余控制模板和智能I/O調(diào)理模板及冗余電源組件、散熱組件、24V電源組件等，可安裝于控制室或現(xiàn)場控制機(jī)房內(nèi)?？刂普矩?fù)責(zé)采集現(xiàn)場信號，監(jiān)控重要參數(shù)，調(diào)理運(yùn)算并給出控制信號指導(dǎo)閥門動作。控制站內(nèi)嵌各種高級控制算法模塊供系統(tǒng)程序調(diào)用，大大提高了控制質(zhì)量。同時，控制站還負(fù)責(zé)與上位操作站通訊，傳遞各參數(shù)的實(shí)時信息，以人機(jī)界面的形式再現(xiàn)工藝情況。
操作站/工程師站采用高可靠性主流工控機(jī)配置（美國ICS C-4000系列），運(yùn)行基于Windows2000的SunyTech工業(yè)控制應(yīng)用軟件平臺，為用戶提供了靈活、方便、強(qiáng)大的組態(tài)軟件SunyIEC算法編輯器，用戶可實(shí)現(xiàn)各種控制策略的編程。操作站和控制站通過工業(yè)以太網(wǎng)相連，用于對工藝過程的監(jiān)視、管理，設(shè)定或修改工藝參數(shù)，打印生產(chǎn)報表等。同時任何參數(shù)越限都會在人機(jī)界面上體現(xiàn)出來，如發(fā)出不同的聲光報警信號，提醒操作人員注意。不同的操作人員被分配不同的帳戶和密碼，擁有不同的操作權(quán)限，大大提高系統(tǒng)的安全系數(shù)。工程師站用于對系統(tǒng)進(jìn)行功能組態(tài)，組態(tài)數(shù)據(jù)下裝，同時也可代替操作員站發(fā)揮監(jiān)視管理的作用。工程師站可接入更高一層的企業(yè)管理網(wǎng)絡(luò)，為企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度、信息共享提供決策支持，實(shí)現(xiàn)全廠的綜合調(diào)度與協(xié)調(diào)。
系統(tǒng)還配置一臺激光打印機(jī)(hp6L)，供實(shí)時打印生產(chǎn)報表（早報、中報、晚報）和系統(tǒng)報警信息、重要參數(shù)歷史信息等，為生產(chǎn)操作提供可靠參考。
由SunyPCC800組建的氯化銨蒸發(fā)制取集散控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖所示：


四、 應(yīng)用效果
采用了DCS控制系統(tǒng)后，我們產(chǎn)品品質(zhì)領(lǐng)先于同行業(yè)其他公司的產(chǎn)品，產(chǎn)品的能耗有了顯著的降低，提高了產(chǎn)品的得率，同時減輕了工人的勞動強(qiáng)度。