化鹽工序自動上鹽控制系統

吳祥平

(萬華化學(寧波)氯堿有限公司，浙江 寧波 315812)

2019年,萬華化學(寧波)氯堿有限公司燒堿車間對一次鹽水裝置進行搬遷，設計產能為80萬t/a，本項目共分兩期完成。一期項目化鹽工序已于2019年底完成，采用地上罐加皮帶機輸送的形式實現化鹽，為了提高鹽水質量的控制水平，降低勞動強度，設計時化鹽桶鹽層高度采用了固體雷達檢測控制。投運后發現，該液位計需要鹽層高出水面才能檢測，由于溜管與化鹽桶頂面僅存在20 cm間距，根本無法實現有效檢測，且運行期間發生過滿溢出等問題。另外，因原鹽吸潮、流動性差，下鹽口經常發生堵塞，需要人工手動疏通，生產運行效果不佳，因此被迫轉為傳統的人工上鹽方式。

針對以上問題，一次鹽水搬遷項目部對化鹽工段的自動控制系統進行了改造，設計1套新的自動上鹽控制方案，該方案能實現上鹽輸送、鹽層高度、停止上鹽的系統性控制，有效保證化鹽桶連續產出鹽水的氯化鈉濃度達到要求。

1 自動上鹽控制系統的組成

上鹽控制系統由倉壁振動器、皮帶輸送機、鹽層高度檢測儀、原鹽滿溢/化鹽桶滿溢聯鎖保護、聲光報警器、DCS控制邏輯組成(如圖1所示)。

圖1 自動上鹽控制系統的組成

1.1 倉壁振動器、皮帶機

南方天氣濕度大，原鹽露天儲存吸濕潮解，導致鹽粒黏連結塊，流動性降低，經常因皮帶機上鹽口堵塞無法下鹽，使得皮帶機空載運行。參考北京凱盛建材工程有限公司對水泥廠原料配料站的工藝設計優化方案，采用了倉壁振動器進行振打卸鹽[1]。倉壁振動器聯動皮帶機啟停開關，能均勻地將原鹽儲槽中的原鹽輸送至皮帶機上。皮帶機將原鹽輸送至化鹽桶內，當鹽層達到一定高度時觸發鹽層高度檢測儀表，信號通過DCS停止皮帶機和倉壁振動器運行，解決了下鹽口經常發生堵塞、需要人工手動疏通導致生產運行效果不佳的問題。

1.2 鹽層高度檢測儀

因為化鹽桶本身的結構設計，原鹽大部分浸沒在化鹽桶內，原鹽本身所含的雜質提高了水的表面張力[2]，導致化鹽桶上液面泡沫較多，影響儀表檢測。

舊方案采用固體雷達檢測鹽層高度，但效果不佳，該物位計需要鹽層高出水面才能檢測，若需要改進，只能將固體雷達安裝在下鹽口附近才能防止化鹽桶冒鹽滿溢的問題，但這也會導致儀表因下鹽飛濺的問題而被頻繁誤觸。

通過對儀表重新選型，最終選用固體音叉檢測化鹽桶中鹽層高度，該音叉內間距較大，能準確檢測到鹽層高度，又解決原鹽卡在音叉內造成儀表錯誤的問題，材質選用316L即可[3], 316L的Mo含量使得該鋼種擁有優異的抗點蝕能力，可以安全地應用于含Cl-等鹵素離子環境。每臺化鹽桶上部、中部各安裝一臺該音叉，用以檢測鹽層的高、低位。通過中部音叉(第一液位計)的報警防止化鹽桶內鹽層過低導致產出鹽水質量不合格，上部音叉(第二液位計)的報警防止化鹽桶冒鹽滿溢。

1.3 控制程序

本方案的執行均通過DCS實現，所有繼電器、電磁閥、控制器等輸出、輸入均接入到DCS，實現中央控制、遠程啟停，如圖2所示。

圖2 自動上鹽控制邏輯圖

設定間隔2 h遠程啟動皮帶機一次，皮帶機啟動后聯動開啟倉壁振動器開始上鹽，當鹽層達到一定高度觸發鹽層高度檢測儀(第二液位計)發出聲光報警，提醒裝載車停止上鹽，延遲5 min后自動停止皮帶機和倉壁振動器運行。

1.4 聯鎖保護

為了避免化鹽桶溢鹽、溢水的問題，在該方案中增加了聯鎖保護程序，如圖3所示。

圖3 聯鎖保護邏輯圖

為了防止皮帶機延遲的5 min中發生化鹽桶滿溢，設計在皮帶機下鹽口安裝相同型號的固體音叉(第三液位計)，當鹽層高度接觸該音叉，觸發聯鎖停止皮帶機，聯動停止倉壁振動器。為防止化鹽桶液位高時可能導致產出鹽水濃度偏低、化鹽桶鹽水滿溢的風險，設置了化鹽桶液位高則觸發停供淡鹽水泵的聯鎖。

2 操作要求

(1)開車前，要確認在DCS已將上鹽自動系統、聯鎖保護系統的相關軟開關投入。

(2)本方案在運行過程中全程遠程操作，因此日常運行中嚴禁人員靠近皮帶機，防止發生機械傷人事故。

(3)目前化鹽桶共有3個，其中一個為備用，在切換到備用化鹽桶時，須在DCS上將上鹽自動系統、聯鎖保護系統進行切換。

(4)要防止皮帶機啟動時過載，皮帶機過載可能造成啟動時皮帶打滑冒煙、電動機過載，甚至被燒毀等嚴重事故。

3 運行中仍存在的問題及解決措施

(1)皮帶機清掃器清掃效果差，改裝后加裝了清掃擋板，每天須用自來水對收集槽內的鹽進行沖洗，否則會結成塊堵住收集槽。

(2)須定期清掃皮帶機周圍灑落的鹽，保持現場整潔，防止鹽對皮帶機固定結構的腐蝕破壞。

(3)化鹽桶集水槽內因鹽水過飽和會析出部分結晶鹽，已加裝沖洗水管道，但仍需做好日常巡檢，該部分結晶鹽可能會堵塞化鹽桶的出水口，最終導致化鹽桶液位高聯鎖。

4 結語

本控制方案投資少，可靠性強，操作簡便，能較大地節約人力，又能很好地控制一次鹽水的鹽水濃度，本方案已申請國家專利。但目前皮帶機的運行中還存在不足，主要是皮帶機清掃器清掃效果差，需要不斷地去探索與完善。