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论我国电石工业过程控制技术发展趋势研究分析

日期:2021-4-1    作者:ccia03

论我国电石工业过程控制技术发展趋势研究分析


杨雷献

(湖北华宏电力科技有限公司 湖北 武汉 430000)

【摘要】在我国电石工业新时代绿色高效发展论坛的背景下,叙述了应加快创新推进系统技术集成优化和过程控制技术相结合,进而实现清洁生产,节能降耗、增效降本、可持续发展的目的。研究分析了过程控制技术发展的趋势,主要包括行业能效管理与节能的软效益、密闭式大型化矿热装备集成系统优化设计、绿色制造和生产过程的控制等。

关键词:节能降耗 可持续发展

前言

矿热炉的装备大型化发展和群炉建设,对于集约化生产,高效利用矿产资源,发展循环经济,有了重要的基础。而更合理的经济容量、生产工艺理论研究等仍无科学的定义。国内外在矿热装备系统集成设计上的“粗”基本一致,常用威斯特里等人的经验设计公式为主,主要体现在生产运行预期效益难兑现、持续生产稳定性差、电炉变容量浪费大。同等参数,等同炉料、产能不一致、能耗不一致等实际问题突出。因此,着重研究炉料配比电阻变化的物理真型,协同着手解决并掌握此项瓶颈约束的生产工艺理论,是我国电石工业现代化建设必然要求,更是我国电石工业大型化节能环保型矿热装备发展实现能效领先、能耗领先具有举足轻重的作用。

1、行业在管理上的优势

制度优势众所周知,几十年来,我国电石工业从零开始到产能全球第一,发展过程中的管理经验,自力更生艰苦奋斗的精神等弥足珍贵,特别是电石相关技术的纪录,为促进技术上的难题解决发挥了重要的参考价值。作为冶炼技术经验交流的平台,集思广益,有利跨行业重要技术协同攻关,有助于大型化矿热装备集成制造体系标准进行梳理和及时制订。因为电石产量第一在中国,因为中国电石产业工人用汗水、智慧和拼命干发展中国电石工业及电石下游经济,在该相关行业,世界该向中国接轨。

2密闭式大型化矿热装备集成系统优化设计的重要性

如果不质疑国外矿热炉经验设计公式的缺陷,我国矿热装备制造加工技术无论如何进展还是会落后工业先进国家,不可否认,系统装备集成中的局部制造加工设备工业先进国家是有优势的一面。但是,国外的工业设计理念主要来自我国悠久的文化和古代算术。比如,设计电石炉常数的取值公式,该公式之所以成立,其源头来自我国古代数学家刘徽的《割圆术》,其不足之处,算式的确立是受矿物学、电化学推导理论公式的影响程度并不清楚,况且矿物学、电化学的推导理论公式也没有学科实验普用依据支撑。以往的设计阶段到运行阶段情况是,国产炉、引进炉,炉前操作基本是凭操作人员经验决定生产结果,产量、能耗波动的不确定性比较频繁。设计“粗”导致的先天不足使运行维护费用增大、炉膛尺寸修正费用隐性支出等是主要问题。同时,电的物理特性客观地限制了炉容越大、终端用电功率因数越低、谐波分量更大的自然现象。

所以,按氧化钙、碳素材料在电弧热和电阻热产生的高温下生成碳化钙的原理途径,优化设计理论按此途径具备优先筛选的可行性。而事实取决于精准的二次大电流检测技术,检测技术应包括:短网电流密度,电极电流密度,熔池功率密度和极心圆直径尺寸,电炉操作电阻等的在线实测和监视,能不能测准,能不能把终端无功源装置和相关的测控技术及熔池功率融为一体,是优化设计可行性的基础。也是这五个主要参数从理论联系实际,经由事实见效的量化指标来确定的主要途径。知行合一实现之,用好用电功率因数指标法定依据,若被行业首创延伸到矿热电炉终端,通过清晰简便的能效指标管理,管理产生的效益意义重大。有益于用电大户增效降本立竿见影。也许对行业整体能耗限额对标和滚动更新,落实矿热装备升级《中国制造2025》以及推动行业绿色发展和转型升级起到作用。

3、过程控制和电炉中控系统技术的发展回顾

以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值,保持在给定范围内的自动控制系统,在石油、化学、电力、冶金等等行业有广泛的应用。过程控制优化,是保持生产稳定,降低消耗、改善劳动条件、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段,是电石工业现代化的标志。

过程控制技术约经历了分散控制、集中控制、集散控制、现场总线控制等几个阶段。当前正朝着高级阶段快速发展。对于电炉中控分支系统,存在终端多变量交互影响,以及极其恶劣的工况影响,在采集点尚局限于炉变前端,成熟的计算机软硬件技术优势尚待进一步结合终端采集技术发挥。适合我国炉情,有行业自己特色的过程控制技术系统是有广泛的发展前景。

4、矿热炉低补对终端能效的基础性作用及相关约束条件

从电气行业的角度看低补,原理成熟可靠,电气行业有关额定低压补偿的标准基本齐全不等于适合矿热炉使用环境条件和二次电压并非恒压的要求。前一时期,事实是隔行如隔山,搭界未跨界,顶替使用的电气元器件耐温、耐流性差,采标系数不同,是元器件使用过程很容易损坏的主要原因。无功物理量控制的单一性,影响变磁通级差分接电压有效调档。同时受电极、短网、炉变固定参数、电炉几何尺寸等交叉关系钳制。为此,新修订的《矿热炉低压补偿技术规范YB/T 4878—2020》依据《节能法》、《产品质量法》对补偿装置单体功能及质量和涉及电炉系统方面进行了补充,筑了一道阻止盲目补偿设计的屏障,体现在终端用电功率因数提高到规定或合理指标的同时,实现终端用电效益最大化,达到降耗降本的目的。符合高耗能矿热行业绿色发展的大局要求,利于矿热炉补偿技术市场健康有序发展,投资方回报有绝对的保障,更是节能环保矿热炉必备的能效提升装备。

5、结语

生态文明制度建设,节能环保降耗减排已是各行各业的课题和考题。行业在组织、实施、落实的重要性正在凸现,是“省优、部优”产自中国,推向世界的摇篮。



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