烟气制酸管道联锁智能控制系统技术规范编制说明.docx

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1、烟气制酸管道联锁控制智能控制系统（讨论稿）编制说明烟气制酸管道联锁控制智能控制系统编制组2022年03月烟气制酸管道联锁控制智能控制系统编制说明1 .工作简况1.1 任务来源据中国有色金属工业协会函202217号文关于下达2022年第二批协会标准制修订计划的通知的要求，阳谷祥光铜业有限公司（下文简称“祥光铜业”）负责团体标准烟气制酸管道联锁控制智能控制系统的编制任务，有色金属技术经济研究院有限责任公司、河南豫光金铅股份有限公司、株洲冶炼集团股份有限公司、XXX等XX家单位共同制定。标准性质为推荐性团体标准，标准计划号为2022-038-T/CNIA,项目起止时间为2022年-2023年。L2主

2、要参加单位和工作成员及其所做工作1.1.1 主要参加单位情况1.1.1.1 主起草单位情况简介阳谷祥光铜业有限公司成立于2005年1月，是世界上单系统产能最大的铜冶炼厂，位于中国首家铜产业国家级生态工业示范园一一阳谷祥光生态工业园。经过十多年的发展，现已经成长为年产矿产铜60万吨,黄金20吨，白银600吨，硫酸180万吨和稀散稀贵金属1000吨的大型铜冶炼厂家。公司被国家环境部授予“国家环境友好工程企业。具有国家级企业技术中心、山东省铜冶炼及稀散稀贵金属提取工程技术研究中心、山东省铜冶炼清洁生产与综合利用工程实验室以及博士后流动工作站等创新创业平台。公司自主研发的“旋浮铜冶炼节能技术、“粗铜自

3、氧化还原技术”、“节能高效电解平行流技术”先后通过国家发改委审核，入选国家技术节能推广目录；“旋浮铜冶炼节能技术”入选中国双十佳节能技术。公司以清洁生产、节能环保及健康安全为目的，打造绿色环保高效的铜冶炼产业，努力追求企业的持续发展。1.1.1.2 各参加单位工作安排阳谷祥光铜业有限公司负责起草试验方案工作，确定有色金属行业烟气制酸智能化控制系统技术内容并组织开展调研工作，制定标准调研计划和征求意见工作；有色金属技术经济研究院有限责任公司负责提供技术咨询，为标准搜集提供国内外相关标准资料，提出采标方向等；河南豫光金铅股份有限公司、株洲冶炼集团股份有限公司、XXX等XX家单位负责提供烟气制酸智能

4、化生产过程技术内容；其它相关单位协助阳谷祥光铜业有限公司进行调研和征求意见工作。1.1.2 主要工作成员所负责的工作情况本标准主要起草人及工作职责见表1表1主要起草人及工作职责起草人工作职责XXX负责标准的工作指导、标准的编写、及组织协调XXX确定有色金属行业烟气制酸智能化控制系统技术内容并对编写内容进行把关XXX负责提供企业的现场调研及配合标准编写，烟气制酸过程应用智能化控制的信息提供XXX标准相关材料信息提供及配合完成其它工作事宜1.3主要工作过程及工作内容1.3.1 预研阶段2021年3月，成立烟气制酸管道联锁控制智能控制系统团体标准起草编制组，对标准编制的工作进度、调研计划等进行了安排

5、，并完成了前期准备阶段内容，包括：收集国内同行业烟气制酸管道联锁控制智能控制系统的技术规范、行业标准、企业标准、技术要求等技术资料，进行技术资料的归类和总结。2021年5月，编制组根据相关文献资料，编制形成标准草案，并进行了内部审核、修改。同月，对国内部分有色金属生产企业烟气制酸过程进行线上调研。调研活动涉及：河南豫光金铅股份有限公司、株洲冶炼集团股份有限公司。1.3.2 立项阶段2021年5月，烟气制酸管道联锁控制智能控制系统团体标准在杭州智能工作组筹备会上进行论证；2022年2月，中国有色金属工业协会函202217号文关于下达2022年第二批协会标准制修订计划的通知的要求，团体标准烟气制酸

6、管道联锁控制智能控制系统，标准计划号为2022-038-T/CNIAo1.3.3 起草阶段由标准负责编制单位阳谷祥光铜业有限公司组织召开标准进度协调会，相关参与单位相继汇报标准的进展完成情况及需要协调问题。2022年3月份，标准编制组初步制定标准讨论稿。1.3.4 讨论阶段1.3.5 审查阶段1.3.6 报批阶段2.标准编制原则和依据2.1 编制原则2.1.1 本标准按照GB/T1.1-2020给出的规则起草。2.1.2 本标准标准过程中，始终遵循满足市场需求，技术内容合理，分析方法可行的原则，满足有色金属行业烟气制酸的智能化控制技术需求。2.1.3 编制的标准切实可行，具有可操作性。2.2

7、编制依据2.2.1 本标准为有色金属团体推荐性标准，之前没有相关的国家标准和行业标准。本标准编制过程中根据生产要求，以有色金属冶炼行业烟气制酸智能控制技术发展现状为基础，结合当前国内外有色金属冶炼企业的先进管理和技术，并根据下列与烟气制酸智能化控制相关的技术标准等制订。2.2.2 GB50880冶炼烟气制酸工艺设计规范2.2.3 JB/T11962工业通信网络网络和系统安全工业自动化和控制系统信息安全技术3标准主要内容的确定依据及主要试验和验证情况分析3.1 范围应用于有色金属冶炼行业内在线控制烟气管道的烟气排放、烟气排放安全监测、烟气在线成分检测的智能控制系统。规范有色金属冶炼行业内烟气排放

8、与制酸过程中，烟气管道联锁智能控制系统，实现烟气排放量控制、烟气安全排放检测、烟气在线成分检测及烟气制酸在线自动控制等一整套流程的主要内容和方式,制定智能控制系统建立的作用、建设核心内容和装备系统要求。3.2 有色金属冶炼行业烟气制酸智能控制情况国外烟气制酸过程的自动化程度相对较好，其更好的控制效果一般是建立在较好的设备情况基础上的，但是并未能实现对制酸过程的智能化控制。国外的一些学者对冶炼企业降低能耗，提出了能耗预测模型、局部最优解的获得、控制系统结构最优化实现等方面，对烟气制酸和其它冶炼企业的生产有较大的指导意义。但是这些控制方案一般都需要建立复杂的数学模型而烟气制酸过程是多变量系统,变量

9、之间的关系难以用精确的数学模型来表达，单纯的依靠传统的控制思想，难以实现并且难以取得较好的控制效果。目前国内的烟气制酸过程控制系统相对落后，大部分冶炼企业大多还是依靠工艺改造来达到较好控制效果的目的。国内有专家提出通过增强转化器的蓄热作用，增加催化剂用量，采用高效热交换器及选择合适的保温材料等来保持转化器内的热平衡，但是对阀门的控制很简单，只采取简单的全开全闭。国内的冶炼烟气制酸过程自动化程度相对落后，各企业为满足生产工艺的要求，一般在生产工艺上进行了较多的改造，实现阶段性自动化，而没有在工艺改造完毕的基础上建立更高级的自动控制系统，达到更好的控制效果。然而，国内大型冶炼厂为代表的一些企业在烟

10、气制酸智能制造已取得了初步成效，通过在智能控制系统的设计、开发和应用，目前已实现无人操作调节风量控制阀门和风机转速前提下烟气制酸的稳定生产。总体来说，对于烟气冶炼过程的控制，国内电控装置大都是模拟手动控制装置或者由简单的单片机、可编程逻辑控制器组成，受到控制器速度及内存的限制,很难应用复杂的控制算法及保证控制的实时性。为此，引入先进的控制理论和技术，应用模糊控制、专家控制等多项智能控制理论和技术，建立冶炼烟气制酸管道联锁智能控制系统，成为当前冶炼企业烟气制酸过程控制的主要发展趋势。3.3 主要技术内容为了满足烟气制酸过程生产工艺的需要，适应冶炼烟气含量波动、控制阀门众多、风机转速实时调整、尾气

11、排放等复杂工况，面向冶炼烟气制酸过程的智能控制系统包含四方面内容：1、实时监测烟气制酸生产的过程参数，进行模拟画面监视、转化器内温度的实时监视、含量监视、系统风量监视、变频器频率监视、异常情况报警、风量控制阀门控制和系统风量控制等，满足实时监视和现场控制的功能；2、在总结操作人员专家控制经验的基础上，实现风量控制阀门的专家控制，对特殊工况采用规则模型，利用规则实时调整阀门开度和系统风机的转速，满足阀门实时控制要求；3、采用模糊控制-专家控制策略，根据转化器内整体温度情况实现温度和系统风量的模糊控制，同时在计算机上提供手动控制功能，基本达到转化器内四段温度和系统风量实时控制的要求；4、以现场设备

12、为基础，最大限度的实现对原始系统的保留和利用，通过技术实现计算机和集散控制系统的通讯，通过组态软件决定手动控制和自动控制之间的切换，最终建立面向冶炼烟气制酸过程的智能控制系统；5、尾气经在线控制处理系统后，实现在线成分监测、预警，进行安全排放。3.4 建设内容3.4.1 智能控制系统智能控制系统由两级组成，第一级由集散控制系统、风机控制变频器、风量控制阀门等组成，实现现场级的分布式控制和监视，第二级主要包括两台工控机。如图1所示。工控机1匚控机23.4.2 专家控制系统通过换热器、阀门等控制装置使四段转化器内的温度保持在最佳值，并且保持转化器内的热平衡，是面向烟气制酸过程智能控制系统的核心控制

13、目标。3.4.3 预测与优化调度系统基于生产计划数据与历史数据，运用先进烟气生产预测模型技术，实现烟气的短周期与长周期预测；基于烟气供需预测结果，建立优化调度模型，实时提供烟气制酸的优化调度方案。3.5 数据及信息安全3.5.1 网络安全与企业ERP、MES等其他信息化系统连接时或Web发布时，必须通过防火墙进行数据及信息安全隔离。3.5.2 服务器安全安装防病毒软件，并及时进行病毒软件库及操作系统补丁的更新。3.5.3 数据安全应对数据进行定期备份，报表定期存档，并对数据库等数据进行访问权限控制，防止数据外漏。3.5.4 软件安全应用软件应支持访问权限控制，操作日志记录等功能，限制非工作人员

14、的使用，保证系统安全。3.6 其他要求现场设备运行要求：a）现场自动化系统须具备远程监控的条件，主要动力设施（如变电站开关、调节阀门、电控设备等）运行稳定可靠，达到基本的安全条件及自动化水平。b）现场自动化系统或电气、仪表设备具备较为完善的向信息管理系统传输各类信号的能力，性能良好。c）应按照现场装置的实际情况，确保信息完整性，并按照有关设备的机械、电气和控制特征，选择采集的信息点，实现远程监控的现场站向信息管理系统传送的信息可靠稳定。d）充分考虑远程监控站点和设备的特点，确保将涉及设备和系统安全的监测点传输到信息系统。4标准中涉及专利的情况本标准不涉及专利问题。5预期达到的社会效益情况5.1

15、 项目的必要性为贯彻落实国务院关于深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见、新一代人工智能发展规划，按照国家国家智能制造标准体系建设指南，2020年，国家工信部、发改委、自然资源部联合编制了有色金属行业智能矿山建设指南（试行）有色金属行业智能冶炼工厂建设指南（试行）有色金属行业智能加工工厂建设指南（试行）。以进一步推进5G、工业互联网、人工智能等新一代信息通信技术在有色金属行业的集成创新和融合应用，在操作层面为企业开展智能制造提供顶层设计和全面引导。我国有色金属冶炼多元素资源共生、原料品质波动大、冶炼工艺复杂等特点,在企业已有自动化、信息化建设基础上，推进互联网、大数据、人工智能等前沿技术在有色冶炼工厂的应用，实现物料、设备、能源等制造资源要素的数字化汇集、网格化共享和平台化协同，具备在工厂层面全要素数据可视化在线监控、实时自主联动平衡和优化的