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和利时DCS在铜冶炼行业上的应用

摘要：和利时已成功实施多套铜冶炼DCS控制系统项目，在铜冶炼DCS控制和

项目实施方面积累了丰富的经验，可为用户提供一体化解决方案，实现了安全稳

定、优化控制与操作方便的统一。

关键词：和利时DCS控制系统；铜冶炼；余热锅炉

目前国内常见的铜冶炼工艺装置分为：闪速熔炼、熔池熔炼（底吹、侧吹）

等，各种工艺技术均有其各自的优缺点，其工艺的先进性、技术成熟程度也有差

异。和利时在这三大类工艺装置上均有业绩。本文以10万吨侧吹炉工艺装置为

列介绍和利时DCS在铜冶炼某项目上的应用。

工艺介绍1

技术原理1.1

氧气侧吹熔炼集物料干燥和熔炼于一身，熔炼强度大，可充分利用原料自身

的化学反应热，产生的烟气通过余热锅炉回收余热后进行发电，有效降低了能耗。

适用含铜、镍、铅、锑、锡、铁的物料。

工艺1.2流程

适宜处理的物料、熔剂、返尘和碎煤等混合配料后送入富氧侧吹炉内，富氧

空气由炉侧风口鼓入，鼓风使熔体激烈搅动，发生相应的氧化、还原反应，生成

的锍相互碰撞并长大，下沉进入风口以下区域，在此与渣分离，然后由各自虹吸

口排出。

控制方案2

侧吹炉（铜冶炼）项目的主要控制方案按工段划分主要分为配料、侧吹炉、

余热锅炉、烟尘除尘。

配料2.1控制方案

配料主要是还原剂（碎煤）、造渣剂（石英石、石灰石）、铜精矿和返料等

按比例混合后输送到侧吹炉。主要控制设备有定量给料机、皮带、收尘设备等。

配料组启停控制：启动顺序见下图停止顺序与之相反，上游设备运行条件是

下游设备运行。

上料组启停控制：启动顺序见下图停止顺序与之相反，上游设备运行条件是

下游设备运行。

配料比例计算实现功能：

（1）有手动和自动设定物料流量选项；

（2）自动时所有参与配比的物料流量设定=按设定比例乘以设定总流量；

（3）所有参与配比的物料百分比设定和应为100否则报警；

（4）任何物料流量与设定偏差大于设定时报警；

（5）物料流量测量值应和给料机运行信号关联，无运行信号时流量为0防止

干扰。

侧吹炉控制方案2.2

根据侧吹炉主要控制是一次风流量压力控制、二次风流量压力控制、富氧压

力流量控制、混氧流量浓度控制、保安水联锁、保安气联锁。

调节及模拟计算：

（1）一次风压力、二次风流量压力、富氧压力为单PID控制

（2）一次风流量和富氧流量之间通过设定混合后流量和混合后含氧量实现控

制，

关系式：混氧流量设定×含量设定=（一次风流量设定×20.75%）+（富氧流量

设定×富氧氧含量）

一次风流量设定=（富氧氧含量-混氧氧含量设定）×混氧流量设定/（富氧氧

含量-20.75%）

富氧流量设定=（混氧氧含量设定--20.75%）×混氧流量设定/（富氧氧含量-

20.75%）

（3）一次风压力、二次风流量压力、富氧压力为单PID控制

（4）入炉目标氧量计算：目标氧量=混氧浓度设定×混氧流量设定

（5）入炉氧量计算：目标氧量=混氧浓度×混氧流量

（6）氧料比计算：氧料比=（入炉氧量-碎煤流量×1100）/精铜矿流量

（7）鼓风强度计算：鼓风强度=混氧流量/9.12

（8）开凤眼数计算：开凤眼数=打开的风眼数量

主要联锁：

（1）混氧浓度和压力联锁：混氧浓度高于80%或压力小于60Kpa打开事故

风阀并关闭氧气出口切断阀

（2）清水压力联锁：清水压力小于0.5打开柴油泵，小于0.15打开事故水阀

余热锅炉控制方案2.3

余热锅炉主要控制同常规余热锅炉主要控制盒联锁有汽包水位调节、蒸汽压

力调节、汽包压力调节、紧急放水联锁、给水泵和循环泵互备联锁。

烟气除尘2.4

烟气除尘主要控制为风机启停和烟道阀开关控制调节有电除尘入口压力调节。

项目配置和硬件网络的搭建3

熔炼车间DCS系统设计监控点（不含通讯点）共有2211点，实配点数2654。

配置了3台工程师站，10台操作员站，4个控制站，4台主机柜，3台扩展柜，3

台配电柜。

过程I/O模块与I/O控制站主控模块的通信由PROFIBUS-DP