張琬君 王琳琳 楊勇偉

1 中材建設(shè)有限公司（100176）2 河南建筑材料研究設(shè)計院有限責任公司（450002）

電氣自動化在乙醇生產(chǎn)中的應(yīng)用

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1 中材建設(shè)有限公司（100176）2 河南建筑材料研究設(shè)計院有限責任公司（450002）

近年來，利用甜高粱莖稈制乙醇的工藝得到廣泛應(yīng)用。該工藝簡單、實用，將電氣自動化技術(shù)應(yīng)用于乙醇生產(chǎn)中使得其工藝連續(xù)，產(chǎn)量大幅度提高。

電氣自動化；乙醇；溫度

電氣自動化技術(shù)在該項目的應(yīng)用主要體現(xiàn)在變頻技術(shù)、溫度PID控制，同時采用西門子WinCC編程完成人機交互畫面。甜高粱莖稈制乙醇的工藝由原料粉碎及輸送、預熱塔、乙醇發(fā)酵罐、蒸餾塔、乙醇儲存罐等主要部分組成。下面分別介紹每個主要工藝段的電氣自動化應(yīng)用。

1 原料粉碎及輸送

原料粉碎及輸送主要采用的是粉碎機和絞龍，粉碎機將高粱莖稈切斷粉碎后經(jīng)過絞龍輸送到預熱塔中。粉碎機電機采用低壓直啟方式，絞龍的輸送量要大于粉碎機的產(chǎn)量，以避免原料堆積導致絞龍超負荷運轉(zhuǎn)。

2 預熱塔

預熱塔主要是利用蒸氣將物料進行升溫，蒸氣的溫度要控制在150～160℃，而且必須嚴格控制蒸氣與物料接觸，以避免產(chǎn)生過多的水分，這樣可以使得經(jīng)過預熱塔的物料溫度基本控制在20℃左右。預熱塔采用的是變頻電機，通過改變變頻器的速度給定,使得預熱塔中物料的旋轉(zhuǎn)速度得以變化。物料溫度的測量采用熱電阻方式，好處是相對來說比較準確。此處需要在WinCC中進行PID回路的編程，即用經(jīng)過預熱塔的物料溫度來調(diào)節(jié)預熱塔的旋轉(zhuǎn)速度，溫度越高，旋轉(zhuǎn)速度越快。溫度較低的時候，旋轉(zhuǎn)速度相應(yīng)放慢，使得物料預熱的時間加長，從而使其溫度升高。

3 乙醇發(fā)酵罐

乙醇發(fā)酵罐外觀類似于水泥廠中的大窯，發(fā)酵罐長55m,罐內(nèi)的物料與發(fā)酵菌種按照一定比例混合進行發(fā)酵，發(fā)酵溫度必須嚴格控制在30℃左右，否則發(fā)酵出來的就不是乙醇了。發(fā)酵罐采用變頻器控制轉(zhuǎn)速，由于發(fā)酵罐較長，溫度又必須嚴格控制，所以在發(fā)酵罐內(nèi)每隔6m需要設(shè)置5個測溫點。這5個測溫點平均分布在發(fā)酵罐旋轉(zhuǎn)面的軸線上，此處5個溫度的平均值則是反映此段物料的發(fā)酵溫度。以此類推，根據(jù)發(fā)酵溫度的控制來調(diào)節(jié)發(fā)酵罐的轉(zhuǎn)速也是需要在WinCC中編程得以實現(xiàn)。

4 蒸餾塔

蒸餾塔和預熱塔的結(jié)構(gòu)是完全一樣的，其作用是將發(fā)酵過的混合物通過蒸氣加熱進行蒸餾，從而將乙醇分離出來,然后再進行冷卻，提取出乙醇。蒸餾塔中蒸氣的溫度要控制在100℃左右，這樣可以使乙醇達到沸點后變成氣態(tài)從而提取出來。蒸氣溫度通過一個調(diào)節(jié)閥控制進氣量。測溫同樣采用熱電阻方式取平均值，根據(jù)溫度的平均值來調(diào)節(jié)閥門的開度，從而實現(xiàn)溫度的PID控制。

5 乙醇儲存罐

乙醇儲存罐用來儲存蒸餾塔分離出來的乙醇，由于乙醇具有揮發(fā)性和可燃性，因此乙醇存儲罐配置可燃性氣體檢測裝置，其測點分布在儲存罐的上方以及罐體的周圍。檢測裝置的終端安裝在中控室內(nèi)，一旦檢測到某個測點報警，就意味著此處的乙醇濃度超標，存在安全隱患，操作員根據(jù)報警情況采取相應(yīng)的措施。

6 結(jié)語

總之，利用甜高粱莖稈制乙醇屬于國家新能源項目，今后定會增大投入。大規(guī)模生產(chǎn)對于電氣自動化的精度要求會較提高，尤其是甜高粱莖稈的發(fā)酵溫度的嚴格控制，否則很容易發(fā)酵成醋而不是乙醇。對于DCS的投入也會相應(yīng)提高要求，測溫儀表的精度以及DCS的控制精度會大大提高，這對于目前的DCS來說，是一項艱巨的任務(wù)同時也是一次難得的機會。相對于DCS的高精度要求，電氣控制主要是對傳動設(shè)備的要求，目前的變頻技術(shù)已經(jīng)基本能夠滿足其需求。相信不久的將來，電氣自動化技術(shù)在乙醇生產(chǎn)中將得到空前的提升。

參考文獻：

[1]金花,候霖,等.甜高粱莖稈生產(chǎn)燃料乙醇的研究[J].釀酒科技,2009,181(7).

[2]組態(tài)軟件WinCC及其應(yīng)用[M].機械工業(yè)出版社,2009(第一版).

[3]李學琪,等.自動控制基礎(chǔ)與控制儀表[M].中國計量出版社,2003.