一种高氨氮碱性废水处理装置的现代化电控节能改造方法

摘 要 介绍了某镍矿电池研发基地项目高氨氮碱性废水汽提设备现在运行的情况及存在的问题，通过模拟分析了装置主要控制参数。通过改变电控单一PID自动控制为的智能化多参数自动修正模式来代替单一PID人工手动设定SV值，控制来降低劳动强度和节约人力成本、进塔物料泵改用变频器与脱氨塔的液位PID自动控制[5]，实现节能。通过实际运行考核，在满足出水指标的前提下，人工成本降低了32%，电能消耗降低了30%，有效地降低了运行成本。

关键词 氨氮废水；电控的智能化多参数自动修正模式来代替单一PID人工手动设定SV值；模拟分析；变频器与脱氨塔的液位PID自动控制等节能

1 背景技术

随着工业化的快速发展，含氨氮工业废水日益增多，必须经过脱氨处理达标后才能对外排放，而脱出氨水是一种重要化工原料，一般都会回收利用。目前汽提法回收氨水是用蒸汽对含氨废气进行加热，再通过气液传质，使氨主要在塔顶富集，再通过蒸汽带出，进入氨水制备系统进行氨水回收的，其氨水回收的效率高低与汽提塔温度有直接关系，特别是与汽提塔底的温度密切相关。

2 现运行的高氨氮碱性废水汽提装置单一PID自动控制的介绍

2.1 氨水回收设备汽提塔温度控制，目前是根据汽提塔运行的三个技术参数，来设定一个目标值， 这三个技术参数如下：

2.2 塔底温度范围：96—105度，低于下限，需要加大设定值，高于上限，需要减小设定值。

2.3 塔顶温度范围：86—96度，低于下限，需要加大设定值，高于上限，需要减小设定值。

2.4 塔顶真空度范围：-5KPa—+5KPa，低于下限，需要加大设定值，高于上限，需要减小设定值。

以上氨水回收设备汽提塔的塔底温度的设定值是核心的控制参数，需要操作人员根据以上三个参数综合考虑来不停地改变设定值，通过标准的PID数据模型[2]，来调整蒸汽阀的开度，控制进入蒸汽量。

3 现运行系统存在的问题

3.1 需要控制点多。由于化工厂生产物料量的波动很大，引起化工塔温度、压力，流量、pH、液位、加药剂量需要人为改变设定参数，劳动强度大，每个工段需配备1名工艺员调整参数，在脱氨塔共有四个工段，需要4名工艺员调整参数，人力成本很高；

3.2 因化工塔高度在30米，需要大功率电机将高浓度氨氮废水提升到塔顶进入，还有冷却水系统，电机为75kW·h，一般电机设计的功率，都是以最大需求的负荷运转，在系统波动的低谷时，还有冬季的冷却水系统，都存在着很大浪费能源情况；

4 对现运行设备的改造方案

为了更好的实现本装置的节能改造，我们通过应用先进的化工模拟软件PRO-II对本改造工程做理论指导[4]，汽提塔温度控制操作方法改造方案

针对以上问题，重新建立一个数学模型，附加在原有的PID数据模型上，智能修正PID数据，代替有员工人为的判断来调整塔底温度的设定值，自动修正公式如下：

（1）塔底温度范围：96—105度，低于下限，设定值SV和MV自动加1%，高于上限，设定值SV和MV自动减小1%；

（2）塔顶温度范围：86—96度，低于下限，设定值SV和MV自动加1%，高于上限，设定值SV和MV自动减小1%；

（3）塔顶真空度范围：-5KPa—+5KPa，低于下限，设定值SV和MV自动加1%，高于上限，设定值SV和MV自动减小1%。

本改造以上氨水回收设备汽提塔的塔底温度的设定目标值是核心的控制参数，改造后的根据三个技术参数超过界限值， 智能修正PID数据[1] [3]，利用修正的PID数据模型来自动调节进蒸汽阀的开度，来调节蒸汽的流量，实现汽提塔温度的自动控制，同时减少了当操作人员综合技术水平不高， 判断和操作失误或注意力不集中，未及时调整塔底温度的设定值，都会引起化工塔的波动，降低设备回收处理效率。改进后，在程序里根据设定界限值自动比较，程序代替人工自动修正PID，而且程序反应速度和修正速度更快，减少化工塔的波动，使汽提塔的工艺参数更稳定，设备处理效率大大提高，降低了设备整体的运行成本，同时提高設备整体的运行效率。同时降低员工劳动工作强度。

5 经济效益的计算

现在在某镍矿电池研发基地项目采用此新技术， 氨水回收设备汽提塔的工艺参数更稳定，设备处理效率提高5%～10%，设备整体的运行成本降低5%～10%。员工人数有4名工艺员，现只要1名工艺员，同时此1名工艺员劳动工作强度大大降低。

6 结束语

主要研究内容： 重点开发基于高浓度氨氮废水深度处理与回收集成技术计算机过程控制和工程化设计专家系统，以确保新技术推广过程中的标准化设计，加速新技术推广应用。人工成本降低了32%，有节能空间的电机采用变频器，再结合上述智能化多参数的复合PID调节变频器的运行频率，电能消耗降低了30%，有效地降低了运行成本。

研究方法：在中试模拟实验成功的基础上再逐渐应用到工业化装置。

参考文献

[1] 赵国山，仇性启.自适应PID的发展概况[J].化工自动化及仪表，2006，33（5）：1-5.

[2] 蔡自兴.智能控制：基础与应用[M].北京：国防工业出版社， 1998：39-44.

[3] 陈龙.智能PID控制在电石炉电极调节系统中的应用研究[D]西安：西安电子科技大学，2006：9-11.

[4] 齐慧敏，林大泉.炼油厂酸性水汽提装置存在的问题及对策[J].石油化工环境保护，1998，（4）：22-29.

[5] 史恩才，叶辉.变频器节能技术在风机和水泵上的应用[J].现代制造，2010，（17）：43-44.

作者简介

赖永发（1964—），男，工程师，现任江西耐可化工设备填料有限公司董事长一职，主要从事高浓度氨氮废水处理工程及各种污水处理工程。

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