1主要控制回路的设置及仪表选型
1.1反应部分
在炭黑生产的反应部分，进反应炉的燃烧空气、燃料油、原料油及添加剂的流量、压力等都有自动控制。这里介绍几个重要的控制回路。
1.1.1反应炉燃烧空气流量调节
准确测量空气量是这个调节回路的关键点。通过孔板测得的流量还要进行温压补偿，同时，还需要引入空气湿度值（露点）。再由DCS进行计算，从而得出准确的空气量，并以此为依据，来控制空气进空气预热器的流量。由于这里的管道口径较大，所以，控制阀选用气动调节蝶阀。
1.1.2进反应炉原料油流量调节
由于原料油温度较高（280℃），故需采用高温型质量流量计，以获得准确流量值，确保调节信号的精准，达到流量稳定的目的。
1.1.3添加剂流量调节
由于添加剂的流量很小，且精度要求高，所以，采用质量流量计。控制阀为小口径气动调节阀，过去是靠进口，现在国内也有生产，使用效果尚可！
1.1.4反应炉急冷温度调节
新工艺炭黑的最大特点，是采用双高温技术，即入炉燃烧空气高温（800℃），入炉原料油高温（280℃），而炉内的最高温度达1900℃以上，一急冷后为1050℃，对此点温度的调节关乎产品的品质，所以温度的准确测量与给水量的准确控制是关键。
1.2收集部分
收集部分主要控制对象是主袋滤器、排气袋滤器和再处理袋滤器。
1.2.1主袋滤器及排气袋滤器尾气出口反吹阀门顺控
主袋滤器和排气袋滤器各箱体都需要定时轮流吹扫。轮流定时关闭各箱体之一的出口蝶阀，打开反吹蝶阀，吹扫一定时间后，关闭反吹风阀，打开出口蝶阀。接着，再进行下一个箱体的吹扫，其时间间隔可用DCS设定。反吹时间一般为20～30s，几个主袋滤器箱体中，总有且只有一个在反吹，由DCS安排轮换的次序。在DCS画面上可用颜色显示阀门的开闭状态。
1.2.2再处理袋滤器阀门反吹脉冲控制
它是由设置在造粒厂房控制室内的脉冲控制仪来完成的。另外，主、排袋滤器各箱体袋子的压降情况，可通过差压变送器测得，DCS将根据差压值的变化，调整反吹的时长，当差压值过大时，更换过滤袋子。为防止引压管堵塞，测量管线应考虑加装吹扫装置。
1.3造粒干燥部分
湿法造粒干燥控制系统，是由诸多调节回路组成的调节系统。
1.3.1复杂调节回路
(1）粘合剂流量和造粒水流量组成双闭环比值控制系统，以水流量为主回路，粘合剂流量为副回路。(2）造粒水流量和造粒机功率组成串级调节系统，以造粒机功率为主参数，造粒水流量为副参数。(3）尾气燃烧器的尾气流量和燃烧空气组成双闭环比值调节系统，以尾气流量为主回路，空气流量为副回路。(4）尾气流量和造粒水组成双闭环变比值控制系统。
1.3.2其他主要监控回路
(1）造粒机温度自动调节：通过调节加热蒸汽的流量来实现。(2）尾气粉尘浓度检测：考虑到要满足环保的要求，近几年，在炭黑设计中，已增设了对脉冲袋滤器出口管的放空尾气，进行粉尘含量监测的仪表，即气体粉尘检测仪。需要注意的是，该仪表在使用时，应考虑配置吹扫装置。
1.4包装部分
包装部分的监控，主要是炭黑贮罐的料位超限检测，包括不合格品贮罐和产品贮罐。当料位超高时，DCS将有声光报警。该料位开关选用射频导纳式或电极式料位开关均可。新工艺炭黑装置的仪表均为隔爆型或本安型。其远传温度计，多为热电偶(K或B)，控制阀中，口径≤150mm的，选用Globe气动调节阀，口径＞150mm的，选用三偏心气动蝶阀。
2主要的报警、联锁
2.1主要的报警设置
仅在反应部分就有多个报警对象。
2.2主要的联锁设置
一急冷温度超高联锁停车（如温度大于1010℃时）。空气预热器出口烟气温度超高联锁停车（如温度大于710℃时）。当尾气加压风机(GB301)停机时，联锁打开主袋滤器放空蝶阀（FV-1131）。作为最重要设备之一的主供风机，其振动、轴温、电机电流及故障等信号，也都是紧急停车的依据。
3控制系统的选择
如今，选择DCS作为生产装置的控制系统已很普遍，只是DCS与现场仪表间的信号传输方式有所不同。“传统方式”是每台仪表与DCS系统，都有单独连线，信号为4～20mADC、1～5VDC、脉冲频率等，信号通过DCS电缆，由现场仪表直接进出DCS的I/O卡。另一种方式是采用现场总线来进行现场仪表与DCS间的信号传输。以PROFIBUS总线为例，其信号为PA、DP,信号不能由现场仪表直接接DCS,而是中间还需设置PA/PA接线盒、DP/PACOUPLER耦合器（见图1）或在现场加装ET200信号转换单元。可见，“传统方式”的信号传输结构简单明了，接线简单，只是电缆用量较大。而“现场总线方式”的信号传输结构较复杂，现场接线及调试的工作量较大，但电缆（总线专用电缆）用量很少。就总体投资来说，“现场总线方式”的资金投入更大。所以，当监控点较多（如大于2000点）且现场仪表分散时，“现场总线方式”有优势，若反之，还是“传统方式”更好！我们认为，对于中等规模的炭黑装置来说，更适合采用“传统方式”。
4几点需要注意的问题
一急冷后烟气温度TICAS-1104与TIAS-1104A的热电偶插入深度应短些，一般为入反应炉内壁200～300mm为宜。在开车时，反应炉烤炉的前几天用TE-1114(分度号K)（470℃），后几天用TE-1114A(分度号B)（1800℃），入反应炉内壁10mm即可，主要是观察炉壁温度。由于尾气中含有H2O、H2、N2、CO、CO2、H2S等多种成分，而主袋滤器中的尾气是有可能泄漏出来，而使其附近有少量CO和H2存在，根据《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》的规定，需要在主袋滤器附近，分别设置有毒气体探测器、可燃气体探测器。干燥机出口附近，由于温度较高，所以仪表电缆需采用耐高温型电缆。
5结语
自动控制系统的设计水平，是保证新工艺炭黑生产长期平稳可靠运行，产品质量达标创优的关键，只有不断提高自控设计水平，才能满足生产工艺不断创新的要求。只有以先进的控制方案以及合理的仪表选型进行设计，辅以正确的现场施工，才能使建成一条经济、高效、节能环保且产品品质一流的新工艺炭黑生产线成为可能！
作者：王勤 单位：天津市化工设计院
