【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 經(jīng) 112176。 17′ ~113176。 35′，北緯 38176。 35′ ~39176。 09′之間。東臨五臺(tái)，西靠寧武，南與忻州、定襄毗鄰，北和代縣、朔州接壤。西漢以來(lái)就是山西北中部的一個(gè)重要縣份，也是太原通向塞外古城的交通樞紐。東西綿亙?nèi)荷綖闅v代之天 然 界 域 ， 陽(yáng) 武 河 、 滹 沱 河 畔 是 全 市 之 開(kāi) 闊 地 帶 31 山西地形多樣，高差懸殊，因而既有緯度地帶性氣候，又有明顯的垂直變化。山西地處中緯度，距海不遠(yuǎn)，但因山脈屏障，夏季風(fēng)影響不大，屬于暖溫帶、溫帶大陸性氣候。年平均氣溫在 — 4176。 —— 14℃之間。氣溫地區(qū)分布總趨向是自南向北、自平川向山地遞減。北部和 中部山地，年平均溫度一般在 5176。 —— 7℃之間。 山西無(wú)霜期南長(zhǎng)北短，平川長(zhǎng)山地短。雁北地區(qū)為 110—— 140 天，五臺(tái)山僅 85 天，忻州盆地以北和東部山區(qū) 135—— 155 天，臨汾、運(yùn)城盆地則長(zhǎng)達(dá) 200—— 220天。全省年平均降水量 400—— 650 毫米。 （ 1）礦產(chǎn)資源 32 山西蘊(yùn)藏最為豐厚的是礦產(chǎn)資源。目前已發(fā)現(xiàn)的有 120 多種，探明儲(chǔ)量的 53 種，其中儲(chǔ)量居全國(guó)前 10 位的有 34 種，煤、煤層氣、鋁礬土、耐火粘土、珍珠巖、鎵、沸石 7 種居全國(guó)位。煤炭?jī)?chǔ)量已探明的有 2600 億噸，占全國(guó)煤儲(chǔ)總量的 1/3， 遠(yuǎn)景儲(chǔ)量多，而且煤種齊全，煤質(zhì)尤佳。具有低灰、低硫、低磷、高發(fā)熱量的特點(diǎn)，年產(chǎn)原煤 3 億多噸，為全國(guó)第一產(chǎn)煤大省。鋁礬土儲(chǔ)量約 5 億多噸，占全國(guó)的 1/3以上。鐵、銅、鈷、鎵等不僅儲(chǔ)量大，而且開(kāi)發(fā)條件優(yōu)越。山西的鐵礦已探明儲(chǔ)量有 30 億噸以上，居全國(guó)第四位。銅礦在全國(guó)居第三位。非金屬礦藏中，石灰石、石膏、長(zhǎng)石、石棉、云母、云石、石墨、大理石、花崗巖等儲(chǔ)量也相當(dāng)可觀。運(yùn)城鹽湖的巖鹽、芒硝及白鈉鎂礬聞名全國(guó) （ 2）土地資源 土地資源中，尚有可開(kāi)發(fā)的后備土地資源 萬(wàn)公頃，其中宜農(nóng)面積 30 萬(wàn)公頃，宜林面積 公傾，宜牧面積 。目前山西正加快退耕還林步伐，力爭(zhēng)用 510 年左右的時(shí)間，將全省 3000 萬(wàn)畝坡耕地和低產(chǎn)全部退耕還林，將現(xiàn)有的宜林荒山荒坡全部造林，使山西的生態(tài)環(huán)境有一個(gè)根本性的改觀。 （ 3）水文資源 山西省的河流眾多。流域面積在 100 平方公里以上的河流，全省約有240 多條，其中流域面積大于 4000 平方公里的有汾河、沁河、涑水 33 河、三川河、昕水河、桑干河、滹沱河、漳河等 8 條。水文資源較為豐富。 項(xiàng)目開(kāi)展區(qū)塊的交通運(yùn)輸條件 （ 1）鐵路 中國(guó)第一條開(kāi)行重載單元列車的運(yùn)煤專用鐵路大同秦皇島線及剛剛建成的侯馬月山線成為晉煤外運(yùn)新的大通道。境內(nèi)擁有鐵路線 194 公里 ,連接山西兩端的同蒲鐵路干錢縱貫?zāi)媳?,我國(guó)第二條歐亞大陸橋的候西、侯月鐵路橫穿東西。臨汾有到北京、西安、太原、石家莊、天津等地的火車 （ 2）公路 山 西省現(xiàn)有公路 3萬(wàn)多公里 ,有鋪裝路面里程約占 84%,其中一半多為高 次高級(jí)公路 ,基本建成了以太原、大同、長(zhǎng)治、臨汾、侯馬等地為中心。聯(lián)絡(luò)鄰省保底、邯鄲等地和本省各市縣及 95%以上鄉(xiāng)鎮(zhèn)的公路網(wǎng)。有國(guó)道 8條、聯(lián)系省內(nèi)外的干線公路 10 余條 ,其中有二連浩特至河口的縱向國(guó)道干線 ,以及北京 太原 昆明的 108 國(guó)道 、呼和浩特起經(jīng)本省至廣西北海的 209 國(guó)道等 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) （ 1）供水工程 該廠的生產(chǎn)、生活、消防用水由原平市自來(lái)水管網(wǎng)提供，可以保證 34 我廠生產(chǎn)和生活的需要。 （ 2）排污工程 該廠的生活廢水、消防廢水和地面雨水進(jìn)入原平市地下污水管道，送至污水處理廠處理。該廠使用過(guò)多次后的生產(chǎn)廢水和設(shè)備洗水，含有較高的有機(jī)物，送至廠區(qū)污水處理廠處理。 （ 3）供熱工程 該廠供熱由原平供熱公司提供，為可以為我廠提供集中供熱，可以滿足我廠正常生產(chǎn)的需求。 （ 4）供電工程 廠區(qū)電力由市電網(wǎng)供給?？梢詾楣S提供充足穩(wěn)定的電力供應(yīng)。在 該集團(tuán)的焦家寨礦區(qū)將籌建大型燃煤發(fā)電機(jī)組，實(shí)現(xiàn)電力的自產(chǎn)自銷。 （ 5）通信工程 廠區(qū)內(nèi)建立了以光纜為傳輸通道的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)。原平市相關(guān)企業(yè)可以提供移動(dòng)電話、無(wú)線尋呼以及郵政營(yíng)業(yè)微機(jī)化等，為我廠提供各項(xiàng)優(yōu)質(zhì)服務(wù)。 （ 6）其他 該廠北方五公里是西鎮(zhèn)鄉(xiāng)，鄉(xiāng)內(nèi)建有中小學(xué)、醫(yī)院、賓館等。各大銀行、保險(xiǎn)公司、會(huì)計(jì)事務(wù)所、律師事務(wù)所、外貿(mào)公司、運(yùn)輸公司等機(jī)構(gòu)設(shè)置齊全，為該廠提供全面優(yōu)質(zhì)的配套服務(wù)。第五章 自 35 動(dòng)控制 36 第 三 章 自動(dòng)控制 37 控制概述 本項(xiàng)目采用集散型控制系統(tǒng)，儀表及控制系統(tǒng)應(yīng)安全可靠、技術(shù)先進(jìn)，滿足工藝過(guò)程的技術(shù)要求，自動(dòng)控制水平將達(dá)到化工行業(yè)的先進(jìn)水平。該項(xiàng)目所有的工藝裝置和大部分公用工程、輔助設(shè)施等，均采用 DCS 進(jìn)行過(guò)程控制和檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)集中操作，并建立全廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，為全廠計(jì)算機(jī)信息管理和生產(chǎn)調(diào)度建立基礎(chǔ)。 本項(xiàng)目設(shè)置中心控制室（ CCR）。廠區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)裝置、公用工程及輔助設(shè)施的 DCS 顯示操作站和部分控制站及附屬設(shè)備均集中在中心控制室，進(jìn)行集中操作、控制和管理。 根據(jù)全廠總平面的布置，設(shè)置若干個(gè)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室（ FRR ）。各工 藝裝置或輔 助單元的 DCS 控制站，安裝在各現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室。從現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室到中心控制室的控 制網(wǎng)絡(luò)用冗余鎧裝光纜（電纜）連接。在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室（外操室）內(nèi)可設(shè)置一臺(tái)只 讀顯示操作站，為現(xiàn)場(chǎng)操作人員使用；在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室內(nèi)可設(shè)置一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)工程師站 ,用于正常的系統(tǒng)維護(hù)和數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)。 整個(gè) DCS 控制系統(tǒng)由控制站、操作站、工程師站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、工廠網(wǎng)絡(luò)接口和應(yīng)用服務(wù)器等設(shè)備組成。各裝置的 DCS 控制單元必須獨(dú)立設(shè)置，減少關(guān)聯(lián) 影響，以保證裝置正常生產(chǎn)和開(kāi)、停工過(guò)程的需要（有特別說(shuō)明的除外）。 38 按全廠總流程和總平面布置，中心控制 室根據(jù)裝置和系統(tǒng)需求設(shè)置操作站，每站設(shè)若干操作臺(tái)、打印機(jī)和輔助操作臺(tái)等設(shè)備。 本工廠為易燃易爆、危險(xiǎn)、連續(xù)生產(chǎn)、高投資運(yùn)行的化工示范項(xiàng)目，應(yīng)配置可靠、先進(jìn)的控制設(shè)備。 化工自動(dòng)化 為了實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，一般要包括自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)操縱 和自動(dòng)控制等方面的內(nèi)容。 ? 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng) 利用各種檢測(cè)儀表對(duì)主要工藝參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、指示或記錄的，稱為自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。它代替了操作人員對(duì)工藝參數(shù)的不斷觀察與記錄。 ? 自動(dòng)信號(hào)和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng) 生產(chǎn)過(guò)程中，有時(shí)由于一些偶然因素的影響，導(dǎo)致 工藝參數(shù)超出允許的變化 范圍而出現(xiàn)不正常狀況時(shí)，就有引起事故的可能。為此，常對(duì)某些關(guān)鍵性參數(shù)設(shè) 有自動(dòng)信號(hào)聯(lián)鎖裝置。當(dāng)工藝參數(shù)超過(guò)了允許范圍，在事故即將發(fā)生以前，信號(hào) 系統(tǒng)就自動(dòng)地發(fā)出聲光信號(hào)，告誡操作人員注意，并及時(shí)采取措施。如工況已達(dá) 到危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，聯(lián)鎖系統(tǒng)立即自動(dòng)采取緊急措施，打開(kāi)安全閥或切斷某些通路， 必要 39 時(shí)緊急停車，以防止事故的發(fā)生和擴(kuò)大。它是生產(chǎn)過(guò)程中的一種安全裝置。 ? 自動(dòng)操縱及自動(dòng)開(kāi)停車系統(tǒng) 自動(dòng)操縱系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)先規(guī)定的步驟自動(dòng)地對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行某種周期性操作。自動(dòng)開(kāi)停車系統(tǒng)可以按照預(yù)先規(guī)定 好的步驟，將生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)地投入運(yùn)行或自動(dòng)停車。 ? 自動(dòng)控制系統(tǒng) 生產(chǎn)過(guò)程中各種工藝條件不可能是一成不變的。特別是化工生產(chǎn)，大多數(shù)是 連續(xù)性生產(chǎn)，各設(shè)備相互關(guān)聯(lián)著，當(dāng)其中某一設(shè)備的工藝條件發(fā)生變化時(shí)，都可 能引起其他設(shè)備中某些參數(shù)的波動(dòng)，偏離了正常的工藝條件，為此，就需要用一 些自動(dòng)控制裝置，對(duì)生產(chǎn)中某些關(guān)鍵性參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制，使它們?cè)谑艿酵饨绺? 擾的影響而偏離正常狀態(tài)時(shí)，能自動(dòng)地控制而回到規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)，為此目的 而設(shè)置的系統(tǒng)就是自動(dòng)控制系統(tǒng)。 自動(dòng)化裝置一般至少應(yīng)該包括 3 個(gè)部分，分別來(lái)模擬人的眼、腦和手的功能。 對(duì)于一個(gè)液位自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)化裝置的三個(gè)部分分別是： 40 （ 1）測(cè)量元件與變送器它的功能是測(cè)量液位并將液位的高低轉(zhuǎn)化為一種特定的、統(tǒng)一的輸出信號(hào)。 （ 2）自動(dòng)控制器它接受變送器送來(lái)的信號(hào)，與工藝需要保持的液位高度相比較得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果，然后將此結(jié)果用特定信號(hào)發(fā)送出去。 （ 3）執(zhí)行器通常指控制閥，它與普通閥門的功能一樣，只不過(guò)它能自動(dòng)地根據(jù)控制器送來(lái)的信號(hào)值來(lái)改變閥門的開(kāi)啟度。 在自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成中，除了必須具有前述的自動(dòng)化裝置外，還必須具有 控制裝置所控制的生產(chǎn)設(shè)備。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，將需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn) 設(shè)備或機(jī)器叫做被控對(duì)象，簡(jiǎn)稱對(duì)象。下圖為自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖： 圖 31 自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖 41 本設(shè)計(jì)擬采用當(dāng)今世界上可靠而先進(jìn)并且便于操作和編程的 DCS 系統(tǒng)在裝置中央控制室對(duì)整個(gè)裝置生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視和自動(dòng)控制。 主要的和重要的工藝參數(shù)集中到 仲丁醇 裝置中央控制室由 DCS 系統(tǒng)顯示和控制。不重要的工藝參數(shù)，其設(shè)定點(diǎn)不經(jīng)常調(diào)整的參數(shù)，采用就地顯示和控制儀表。必須在現(xiàn)場(chǎng)操作和監(jiān)視的機(jī)組或設(shè)備，則在機(jī)組或設(shè)備附近 的現(xiàn)場(chǎng)安裝儀表或操 作盤，例如壓縮機(jī)、大型機(jī)泵等。 裝置的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)主要包括工藝安全聯(lián)鎖和全裝置聯(lián)鎖，將由獨(dú)立于分散控制系統(tǒng)（ DCS）的緊急停車系統(tǒng)（ ESD）完成。根據(jù)工藝包PDP 要求，緊急停車系統(tǒng)（ ESD）選用符合 TUV 安全認(rèn)證的三重化冗余可編程邏輯控制器（ PLC） 獨(dú)立承擔(dān)， ESD帶有顯示器（ CRT），編程簡(jiǎn)單容易。系統(tǒng)能區(qū)分第一事故，并發(fā)出聲光報(bào)警。系統(tǒng)具有事故追憶功能，發(fā)生聯(lián)鎖后，自動(dòng)高速記憶事故前后的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，并可按事件順序打印出來(lái)，以便分析事故原因。 初步 設(shè)計(jì)階段完成工藝計(jì)算和物料流程圖后，還需提出主要工藝參數(shù)的控制方案。一般采用帶控制點(diǎn)工藝流程圖的形式表達(dá)。帶控制點(diǎn)工藝流程圖是在物料流程圖基礎(chǔ)上略去物料性質(zhì)表，用儀表符號(hào)標(biāo)出重 42 要設(shè)備的工藝參數(shù)（溫度、壓力、流量、液位、物料組成、物性等）測(cè)量點(diǎn)，加上執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如調(diào)節(jié)閥等），注明擬采用的自動(dòng)控制方案。 表格 31 儀表檢測(cè)參量代號(hào)。 序號(hào) 參量 代號(hào) 序號(hào) 參量 代號(hào) 序號(hào) 參量 代號(hào) 1 溫度 T 7 重量 W 13 濕度 φ 2 溫差 Δ T 8 轉(zhuǎn)速 N 14 厚度 δ 3 壓力 P 9 濃度 C 15 頻率 f 4 壓差 Δ P 10 氫離子濃度 pH 16 熱量 Q 5 流量 F 11 密度 ρ 17 43 6 液位 L 12 分析 A 18 表格 32儀表功能代號(hào) 序號(hào) 功能 代號(hào) 序號(hào) 功能 代號(hào) 1 指示 I 5 報(bào)警 A 2 記錄 R 6 傳送 T 3 調(diào)節(jié) C 7 聯(lián)鎖 Z 4 積算 Q 8 取樣 P 控制方案 換熱器是物料進(jìn)行熱交換的設(shè)備。由于換熱器出口物料的溫度都需要達(dá)到規(guī)定值，而物料的流量不一定是恒定的，當(dāng)熱交換所用介質(zhì)的 流量保持不變，物料流量增大會(huì)使出口物料的溫度降低，而物料流量減 44 小，則會(huì)引起出口溫度升高， 故換熱器熱介質(zhì)流量應(yīng)根據(jù)出口溫度的變化而調(diào)節(jié)。 本集成工廠采用控制某一股工藝物流的流量控制溫度，控制方案見(jiàn)圖. 圖 32 換熱器最開(kāi)始的控制圖 反應(yīng)器的控制方案 反應(yīng)器的物料溫度控制由流程前面的換熱器控制，反應(yīng)產(chǎn)物的壓強(qiáng)及溫度就由后面的再沸器進(jìn)行控制輸出。反應(yīng)器的輸入水管道與整個(gè)工廠的水循環(huán)系統(tǒng)相連接，安裝一個(gè)溫度控制儀表（ TIC）和壓強(qiáng)控制儀表（ PIC） ,通過(guò)溫度和壓強(qiáng)來(lái)控制水的流速流量?？刂品?案見(jiàn)下圖。 45 圖 33反應(yīng)器控制圖 本工藝中所使用的各種急冷塔，堿洗塔，精餾塔對(duì)溫度壓強(qiáng)都有所要求，其控制方案基本相同，下面只介紹丙烯精餾塔的控制方案。 溫度控制： 需要控制塔釜的溫度，通過(guò)調(diào)節(jié)加熱蒸汽的流量控制塔釜的溫度，以穩(wěn)定精餾塔的操作。 壓力的控制： 塔頂壓力間接影響塔頂產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)也考慮安全操作的因素，需要對(duì)其進(jìn)行控制。通過(guò)調(diào)節(jié)塔頂冷凝器冷卻水流量來(lái)控 46 制冷凝量，從而間接控制塔頂壓力。 回流比的控制： 回流比影響精餾塔分離質(zhì)量，需要加以控制。采用比例控制的方式控制回 流比。 液位控制： 需要對(duì)塔釜液位和回流罐的液位進(jìn)行控制。通過(guò)調(diào)節(jié)流出量的大小控制液位。 流量控制： 穩(wěn)定熱量耦合反應(yīng)精餾塔的操作，可以穩(wěn)定 仲丁醇 塔的進(jìn)料量，間接穩(wěn)定整個(gè)塔的操作。 精餾塔塔頂?shù)目刂? 由塔頂采出的氣相物質(zhì)進(jìn)入塔頂冷凝器換熱成液相，部分冷凝后的液相回流回塔內(nèi)，另一部分液相物質(zhì)作為塔頂產(chǎn)品采出。 塔頂冷