氧化铝气态悬浮焙烧过程控制系统
李健，迟瑛
（东北大学流程工业综合自动化重点实验室，辽宁沈阳110004
摘 要：针对氧化铝气态悬浮焙烧过程工艺复杂，结构庞大，设备众多，各设备之间联锁程度要求高，同时主炉温度受众多因素影响，难以用常规pid实现闭环控制。以中国铝业河南分公司新建氧化铝焙烧生产过程计算机控制系统工程项目为背莆，结合焙烧过程的特点和控制要求，提出了包括过程控制层与过程监控层的氧化铝生产焙烧过程计算机控制系统结构，进行了系统的功能设计与硬件设计，开展了氧化铝焙烧生产过程控制策略的研究以及控制系统的设计与开发，提出了将下料量作为前馈引入主炉温度控制，并成功应用于现场，取得了显著的应用效果。该系统的成功应用表明其具有广阔的推广应用的前景。
关键词：氧化铝；气态悬浮焙烧炉；前馈控制；控制系统
中图分类号：tp 273 文献标识码：a
1引言
焙烧过程是氧化铝生产的最后一道工序，该生产过程的主要任务是将带有附着水和结晶水的氢氧化铝物质在焙烧炉中高温煅烧，脱除附着水和结晶水，从而生成物理化学性质符合电解要求的氧化铝。焙烧生产过程是决定氧化铝的产量、质量和能耗的重要环节，其能耗占氧化铝生产能耗的百分之10左右．
氢氧化铝焙烧工艺经历了传统回转窑工艺、改进回转窑工艺和流态化焙烧工艺3个发展阶段。目前所采用的工艺主要是后两种，传统回转窑工艺已经淘汰。
国外主要采用流态化焙烧工艺，而我国主要是回转窑工艺，但流态化工艺在近二十年来逐渐被引进和改造。
目前，国外在回转窑工艺中，氧化铝焙烧过程自动化已达到较高的水平，技术相当成熟，但在流态化工艺中，****控制算法运用较少，主要还是采用pid控制。国内氧化铝厂焙烧过程的技术装备水平较低，生产设备条件和生产边界条件的波动较大，其控制研究在流态化工艺中还属于初探阶段，自动化程度不高。
2氧化铝焙烧过程简介
气体愚浮焙烧炉系统主要包括氢氧化铝喂料、文丘里闪速干燥器、多级旋风预热系统、气体悬浮焙烧炉、多级旋风冷却器、二次流化床冷却器、除尘和返灰等部分。
工艺流程图，如图1所示。
具体工艺过程及设备如下：
1)氢氧化铝喂料(主体设备：螺旋a01、皮带foi过滤机出来的氢氧化铝，通过皮带运送到仓l01，再经过皮带秤秤量后由皮带(f01)送到螺旋( a01)，螺旋再把物料送人文丘里闪速干燥器( a02)。
2)干燥（主体设备：文丘里闪速干燥器a02）
通过螺旋a01的物料约含百分之8～l2的附着水，温度为50℃，进入文丘里闪速干燥器后与大约300~ 400℃的烟气相混合，物料在此被加热，附着水蒸发，物料被送入p01。
为了在氢氧化铝附着水含量波动的情况下保证达到预期的干燥效果，闪速干燥器的底部安装一个燃烧器tll，以使a02出日温度在130℃以上，燃烧器tll燃料为煤气，流量o～2 240 m3/h。
3)预热（主体设备：旋风预热器p01，p02）从闪速干燥器出来的物料和气体在旋风预热器p01中分离，气体去电收尘，固体物料落人旋风预热器底部。从旋风预热器p01出来的物料与热分离器旋风筒p03的热气流相遇并被带人旋风预热器p02中，热气流温度在1100℃~1 100℃左右，物料从130℃左右被加热到320~ 360℃，这时氢氧化铝被脱去部分结晶水。物料和气流在p02中分离，气流去文丘里闪速干燥器a02，物料进入焙烧炉p04中．
焙烧及分离（主体设备：焙烧炉p04、热分离旋风筒p03） 气体悬浮焙烧炉和热分离旋风筒构成了“反应一分离”系统。燃烧空气在冷却系统已被加热到600~ 800℃，它从焙烧炉底部的中心管进入焙烧炉。从旋风筒p02出来的氢氧化铝沿着锥底的切线方向进入反应器，以便使物料、燃料与燃烧空气充分混合。
焙烧炉底部有2个燃烧器v08，v19，其中，v08起点火作用，v19有l2个烧嘴，它是主要热源。v08以煤气作为燃料，流量为0~2 240m |
