T11∕AII 015-2023 氧化铝智能工厂信息模型 第2部分：工艺模型

InformationModelofAluminumOxideIntelligent工业互联网产业联盟T11/AII015-20231 4 4 5 4 5 7 7 8 T11/AII015-2023T11/AII015-20233编写说明本文件起草单位：沈阳工业大学、中国信息通信研究院、机械北京东土科技有限公司、沈阳铝镁设计研究院有限公司、卡奥斯能本文件主要起草人：张晓玲、余思聪、黄颖、李来时、刘丹、赵艳领、刘阳、丁进良、岳恒、高国平、薛百华、黄易、朱莹、吴永建、崔东亮、李智浩、姚峣、贾瑶、柴纪强、刘晶、季海鹏、赵尹冬冰、杨子睿、杜松远、闫沣霄、路彭翔、李振科、白天娇、闫T11/AII015-2023氧化铝智能工厂信息模型第1部分：工艺模型本文件面向目前最广泛的拜耳法氧化铝生产过程，规定了氧化铝智能工厂信息模型中的工艺模型要求，包括工艺模型设计规则、工艺流程模拟模型和工日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件的修改单）适用于本文件。下列文件对于本文件的应T11/AII015-20235包括工艺模拟模型和三维工艺模型。其中，工艺模拟模型用于模拟PipingAndInstrumentationDNOOC化铝，制得杂质含量低的铝酸钠溶液，在加入条件下进行分解产出氢氧化铝，氢氧化铝经焙液蒸浓后用于溶出新一批铝土矿，碱液形成一拜耳法流程可分为料浆制备、溶出、赤泥分离拜耳法氧化铝生产流程框图见图l。T11/AII015-2023程的仿真运算、虚拟测试等，也可实现对氧化——应使用专业的行业通用的流程模拟平台软件对氧化铝工艺流程进行建——工艺模拟运算应包括物料平衡计算和能量平衡计算，计算结果作为氧厂设计阶段数字交付及工厂运行阶段设备运行状态的信息T11/AII015-20237——工厂总体设计应采用先进的三维设计软件平台软件进行三维化、精确——建立项目信息管理中心和协同工作环境，在确保信息唯一性、安全性——三维模型应具备全属性数字化信息，包含基本规格信息、标识信息，根据原料条件选择工艺流程和运行条件，包括工艺流程T11/AII015-2023能力以及上下游工序的生产需求，通过模型模拟运算，获得——根据磨机设备工作效率特性数据、磨矿粒度要求选择磨机工作负荷和T11/AII015-20239——磨机填充率；——矿浆分级系统运行参数。——流程运行条件及指标属性集料位BinLevel_RollMillBuffe仓料位值，nT11/AII015-2023值为辊磨缓冲位值，n为石石灰缓冲仓位值，n为铝压力值新蒸汽压力值Pressure_RefinedLime铝酸钠溶液精制石灰乳Pressure_CompressedA压缩空气储Pressure_HydraulicCyclo器压力，n为水力旋流器Pressure_IntermediatePumpOunPressure_SlurryPumpOutp口压力，n为流T11/AII015-2023量值Flow_AHWashingTankO氢氧化铝洗液槽出口流量石灰定量给Flow_GrindingAlkaliF量，n为磨机液流量，n为Flow_IntermediatePumpOutpFlow_SlurryPumpOutpu口流量，n为FeedAmount_OreDosingMachi给料机给料量，n为定量矿石给料机液位值LiquidLevel_AHWashi氢氧化铝洗石灰乳槽液位LiquidLevel_IntermediateTT11/AII015-2023位，n为中间LiquidLevel_QualifiedSlurry槽液位，n为合格矿浆槽温度值氢氧化铝洗能源计量值WaterConsumption_HighPres高压溶出用WaterConsumption_RedMud赤泥沉降分离洗涤用水量WaterConsumption_Floccula絮凝剂制备WaterConsumption_AHWashi氢氧化铝洗WaterConsumption_SemenCoo精液降温用WaterConsumption_SeedFiltra种子过滤用WaterConsumption_Alkal碱液调配用WaterConsumption_AHRoast氢氧化铝焙T11/AII015-2023WaterConsumption_PlantCirculg氧化铝全厂WaterConsumption_MotherLi母液蒸发与碱液调配循WaterConsumption_SeedDe种子分解循WaterConsumption_AHRoastingC氢氧化铝焙WaterConsumption_AirCompre空压站循环水WaterVapour_MotherLiquorCg母液蒸发与碱液调配减温减压用汽量WaterVapour_DissolvedWaterVapour_MotherLiquorMix母液蒸发与碱液调配用WaterVapour_IntegratedPi去综合管网WaterVapour_SemenCoo精液降温用WaterVapour_SeedFiltra种子过滤用WaterVapour_AHFiltra氢氧化铝过T11/AII015-2023氧化铝总用氢氧化铝焙AirVolume_SeedFiltra种子过滤用氢氧化铝过AirVolume_SeedDecomposit种子分解用AirVolume_Predesiliconizat预脱硅用风量输矿皮带秤FeedRate_HighPressureDissolul一组高压溶FeedRate_HighPressureDissolu2二组高压溶精液流量总量辊磨机动辊电机电流定辊电机电流定辊主电机前端轴承温T11/AII015-2023度定辊主电机后端轴承温度定辊主电机动辊主电机前端轴承温度动辊主电机后端轴承温度动辊主电机定辊减速机动辊减速机左侧定辊轴右侧定辊轴左侧动辊轴右侧动辊轴T11/AII015-2023Temp_HydraulicStatio液压油站油定辊进料开动辊进料开边料进料开NNN动辊主电机N动辊主电机N定辊主电机N定辊主电机NNNT11/AII015-2023NN球磨机电机前轴温度电机后轴温度度度度磨机前轴承磨机后轴承减速机齿轮Runing_LubricatingOil稀油站油泵NNormal_LubricatingOilPressure稀油站压力N稀油站轻故障NHeavyFault_Lubricat稀油站重故障NT11/AII015-2023静压轴承油站允许主机NRunning_HBOCirculatin静压轴承油站循环泵运行NRunning_HBOHighPressur静压轴承油站高压泵运行N静压轴承油站加热器工N静压轴承油站溢流阀运行N静压轴承油站轻故障运行N静压轴承油站重故障运行N减速机齿轮油站油泵运行N减速机齿轮油站加热器N减速机齿轮T11/AII015-2023油站允许主N减速机齿轮N减速机齿轮N软启动柜备妥NNNNNNN慢转电机状态NNPhaseAction_PLC/DCSCN进相器跳闸NT11/AII015-2023NDephaseAction_PLC/DCSCN皮带机BeltConveyor_CentralizedConNNBeltConveyor_ReversNNN卸料阀DischargeValve_ConcentNDischargeValve_ForwNDischargeValve_ReverNDischargeValve_ForewaNDischargeValve_ReversedinNDischargeValve_MalfNT11/AII015-2023时间，使矿石中的氧化铝尽量多的溶解到溶液中，另化，以及上下游工序的生产需求，通过模型模拟运算，获得——根据设定的溶出温度确定预热级数、加热级数、闪蒸级数、加热蒸汽——根据矿浆成分和溶出条件，确定溶出过程发生的化学反应及反应进度——根据矿浆成分、矿浆流量、循环碱液成分、溶出目标分子比ak值确定T11/AII015-2023——设备选型参数（预热级数、加热级数、闪蒸级数、各级换热器的换热属性集数据类型基本建模T11/AII015-2023规则压力值Pressure_PreDesiliconiza来自预脱硅及高必选Pressure_CondensateTan级冷凝水罐压力测量值，n为冷凝必选Pressure_MotherLiqun级自母液蒸发与碱液调配器压力测量值，n为自母液蒸发与碱液调必选Pressure_PreDesiliDleeveValv预脱硅套管新蒸必选Pressure_PreDesiliDleeveValve去预脱硅套管新必选预热用新蒸汽管必选第n组套管蒸汽压必选Pressure_DissolutionCirculatin必选Pressure_RawMaterialCirculatin必选温度值新蒸汽水封罐入必选末级套管出口料必选T11/AII015-2023n级自母液蒸发与碱液调配器二次汽温度测量值，n为自母液蒸发与必选n级自母液蒸发与碱液调配器矿浆温度测量值，n为自母液蒸发与碱必选停留管入口矿浆必选第n组套管蒸汽温必选套管入口矿浆温度必选新蒸汽水封罐入必选液位值LiquidLevel_Condensate位，n为冷凝水罐必选必选n级自母液蒸发与位，n为自母液蒸发与碱液调配器必选T11/AII015-2023LiquidLevel_Dilutio必选LiquidLevel_PreDesiliconizati位，n为预脱硅槽必选必选必选流量值必选必选必选必选第n组套管蒸汽流必选Flow_DissolutionCirculating必选Flow_RawMaterialCirculating必选Flow_SecondaryConde必选调节阀TempValveOpeningSettin停留管入口矿浆温度调节阀门开必选T11/AII015-2023TempValveOpeningFeedbac停留管入口矿浆温度调节阀门开必选ValveOpeningSetting_CondensateTn级冷凝水罐调节阀门开度设定，n必选ValveOpeningFeedback_CondensateTn级冷凝水罐调节阀门开度反馈，n必选ValveOpeningSetting_Flashn级闪蒸罐排气阀汽管路阀门开度设定，n为闪蒸罐必选ValveOpeningFeedback_FlashTn级闪蒸罐排气阀汽管路阀门开度反馈，n为闪蒸罐必选物性参数必选NK_Feed必选必选NK_Dissolution必选隔膜泵必选必T11/AII015-2023选必选必选必选必选必选FrequencySetting_MainM必选必选必选必选必选必选必选必选必T11/AII015-2023选必选必选必选必选必选必选必选必选HHPressure_FirstCasingPreheate第一级套管预热必选停留管进口压力必选必选必选必选必T11/AII015-2023选必选预脱硅槽搅拌电机PDTStirringMotor_Concen必选PDTStirringMotor_Ru必选PDTStirringMotor_Malfun必选必选预脱硅槽矿浆泵PDTSlurrpPump_Concen必选必选PDTSlurrpPump_Malfun必选必选溶出后泵PostDissolutionPump_Conce必选PostDissolutionPump_Run必选PostDissolutionPump_Malfu必选PostDissolutionPump_Fan必选PostDissolutionPump_必T11/AII015-2023选PostDissolutionPump_FrequencyFeed必选碱液泵必选必选必选必选必选LyePump_FrequencyFee必选必选污水泵必选必选必选T11/AII015-2023后的固体渣洗净后外排，洗涤的作用一方面是排赤泥允许附带碱量、过程允许氧化铝水解损失量等生产控模拟运算，选取适合的沉降运行条件，例如洗涤次数、洗涤的分离洗涤效果，提高沉降溢流（即粗液）的浓度合格率，序的生产需求，通过模型模拟运算，获得合适的生产控制T11/AII015-2023——目标粗液碱浓度（Na2Okn#喂料槽液位，nT11/AII015-2023n#滤液槽液位，nLiquidLevel_Circulati压滤循环水水池液位LiquidLevel_Circulat压滤循环水集水坑LiquidLevel_Separatin#分离槽液位，nn#公备槽液位，nn#洗涤槽液位，nLiquidLevel_DilutioLiquidLevel_AlkalinLiquidLevel_Separati度，n为分离槽台数LiquidLevel_Separationn#分离槽沉降层高度，n为分离槽台数LiquidLevel_Separationn#分离槽清水层高度，n为分离槽台数T11/AII015-2023k度，n为公备槽台数LiquidLevel_PublicSetn#公备槽沉降层高度，n为公备槽台数LiquidLevel_PublicCln#公备槽清水层高度，n为公备槽台数度，n为洗涤槽台数n#洗涤槽沉降层高度，n为洗涤槽台数n#洗涤槽清水层高度，n为洗涤槽台数滤液泵出口总管流量Flow_CirculatingWat絮凝剂母液蒸发与碱液调配来冷凝水T11/AII015-2023Flow_SeparateBottomn#分离底流泵出口流量，n为分离底Flow_PublicUnderflon#公备底流泵出口流量，n为公备底n#洗涤底流泵出口流量，n为洗涤底n#分离槽温度，nn#公备槽温度，n循环水水管出口温度Pressure_Circulatin循环水水管出口压力Pressure_FlocculantC絮凝剂压缩空气储T11/AII015-2023Pressure_ExternalPumn力，n为外排泵数量n#分离槽溢流口苛性碱浓度，n为分n#公备槽溢流口苛性碱浓度，n为公n#洗涤槽溢流口苛性碱浓度，n为洗n#分离槽调节阀开度设定，n为分离n#分离槽调节阀开度反馈，n为分离n#公备槽调节阀开度设定，n为公备n#公备槽调节阀开度反馈，n为公备n#洗涤槽调节阀开度设定，n为洗涤n#洗涤槽调节阀开T11/AII015-2023度反馈，n为洗涤分离槽/公备槽/洗涤槽机AlarmTorquel00_StirringMo扭矩报警（l00%）TripTorquel80_StirringMotor扭矩跳停（l80%）分离槽/公备槽/洗涤槽Normal_BottomPumpCircuit洗涤槽rFreq_WashingPumpInvT11/AII015-2023泵Normal_FlushPumpCircuitRunning_FlushPumpInvRunning_FlushPumpInv赤泥洗水泵/全泵Normal_RedMudWashingCir污水槽机/污水泵Normal_SewageMixCircuit定降温制度条件下，以氢氧化铝结晶的形式析求的氢氧化铝产品；同时获得高苛性比值的种本区域除了种子分解工序外，还包括铝酸钠溶液T11/AII015-2023质，通过模型模拟运算，选取适合的分解运行条件及上下游工序的生产需求，通过模型模拟运算，获得合适的——根据分解原液成分、目标分解率、氢氧化铝产品质量要求确定种子分——根据分解方案确定分解停留时间并进行分解槽选型；）；T11/AII015-2023属性集基本建模规则液位值LiquidLevel_MotherLiqu必选必选必选必选T11/AII015-2023必选LiquidLevel_SeedDecompositio种子分解槽必选LiquidLevel_Circulati循环水池液位必选LiquidLevel_WeakFiltr弱滤液槽液位必选LiquidLevel_StrongFiltra强滤液槽液位必选必选LiquidLevel_AHSlurr氢氧化铝浆必选压力值Pressure_HeatExchangerIn必选Pressure_HeatExchangerOu必选Pressure_Circulatin循环水上水必选必选Pressure_DeseedDecomposi去种子分解种子分解母必选T11/AII015-2023Pressure_SeedMotherLiquidIn子分解母液入口压力，n为换热器数量必选Pressure_VerticalLeafFilterFeni#立式叶滤机进料管压必选Pressure_CrudePumpDischa料管压力，n为粗液泵数量必选真空泵入口必选Pressure_CompressedA压缩空气储必选必选Pressure_HeatExchangePumpOutp必选Pressure_HydraulicCycloneIn必选Pressure_PlateHeatExchangerIn必T11/AII015-2023选Pressure_SeedDecTankSleeveWaterI槽套筒进水子分解槽数量必选Pressure_CirculatingColdWater循环水池冷水管出口压力必选真空泵进口必选流量值精液进口流量必选种子分解母必选必选必选Flow_DeseedMotherLi去种子分解种子分解母必选Flow_VerticalLeafFilterFeedT机进料管流必选T11/AII015-2023压缩空气流量必选Flow_CirculatingWaterMa循环水上水必选Flow_HydraulicCycloneFe必选Flow_CirculatingColdPipeO循环水池冷水管出口流量必选氢氧化铝料必选洗水管洗水必选温度值循环水上水必选碱液槽入口必选Temp_CasingCoolingWa套管换热器冷却水出口必选必选Temp_HeatExchangerSemen必选T11/AII015-2023Temp_HeatExchangerMotherLiquid必选Temp_HeatExchangerMotherLiquid必选Temp_HeatExchangerCirculating环水出口温必选Temp_SeedDecompositio必选Temp_PlateHeatExchangerOutput器出口管料板式换热器必选Temp_PlateHeatExchangerCircu器循环水管式换热器数量必选T11/AII015-2023冷却水上水必选Temp_SeedCasingReturn槽套管回水子分解槽数量必选Temp_CirculatingColdWat循环水池冷水管出口温度必选包括母液蒸发和碱液调配两个主要工序。通过对分解母液加热蒸发质和目标循环碱液浓度要求，通过模型模拟运算，选取适合T11/AII015-2023拟运算，获得合适的生产控制条件，使母液蒸发与——根据蒸发原液成分、目标循环碱液成分及其他外部条件确定蒸发工艺——确定蒸发系统配置，以降膜蒸发为例，包括加热效数、闪蒸级数、加——蒸发器设备选型参数（加热效数、闪蒸级数、各级换热器的换热系数T11/AII015-2023母液蒸发与碱液调配区域工艺模型如表5所示。新蒸汽温度测量值原闪出料温度测原闪二次汽温度原液罐进水温度Temp_PrimaryFluidSeco原液罐二次蒸汽n效加热室温度，n为降膜母液蒸发与碱液调配器的T11/AII015-2023n效分离室温度，n为降膜母液蒸发与碱液调配器的n闪二次汽温度测量值，n为自母液蒸发与碱液调配n效出料温度测量值，n为降膜母液蒸发与碱液调配原液罐出水温度n#冷凝水罐水温度测量值，n为冷循环上水温度测循环下水温度测换热器冷却水出新蒸汽流量测量值循环上水流量测必T11/AII015-2023选Ⅳ效加热室进料V效加热室进料流量四闪出料流量测二次汽水流量测溶出新蒸汽水流Flow_SecondaryCondensate二次蒸汽冷凝水泵出口冷凝水流量Flow_CirculatingMotherFlow_FiveEffectEvapo五效母液蒸发与碱液调配母液流量精液降温种子分到氢氧化铝焙烧到溶出子项洗水必T11/AII015-2023选Pressure_HeatingChambn效加热室压力，n为降膜母液蒸发与碱液调配器的Pressure_SecondaryFn闪二次汽压力测量值，n为自母液蒸发与碱液调配值Pressure_SeparationChambn效分离室压力，n为降膜母液蒸发与碱液调配器的LiquidLevel_SeparationChan效分离室液位，n为降膜母液蒸发与碱液调配器的LiquidLevel_MotherLiquorEvan级自母液蒸发与位，n为自母液蒸发与碱液调配器T11/AII015-2023LiquidLevel_NewSteamConn#新蒸汽冷凝水罐液位，n为冷凝LiquidLevel_StockLiquLiquidLevel_QualifiedLiquidLevel_DispenseUnif新蒸汽压力调节新蒸汽压力调节原闪进料流量调节阀门开度给定值原闪进料流量调节阀门开度反馈值Ⅳ效加热室流量调节阀门开度给Ⅳ效加热室流量调节阀门开度反T11/AII015-2023液碱量流量调节液碱量流量调节CV_NewSteamCoolingOutputn#新蒸汽冷凝水罐的出水阀门开度给定，n为新蒸CV_NewSteamCoolingOutnn#新蒸汽冷凝水罐的出水阀门开度反馈，n为新蒸CV_SecondaryCoolingLiquidn#二次蒸汽冷凝值，n为二次蒸汽Conductivity_SecondaryCoo二次冷凝水电导率Concentration_FourFlaConcentration_StockCon必T11/AII015-2023选氢氧化铝焙烧是通过高温焙烧（1100～1200℃)脱除氢氧化铝附着水和结本区域除了氢氧化铝焙烧工序外，还包括氢氧化铝储运、氧化铝储运等辅以及氧化铝质量要求，通过模型模拟运算，选取适合料变化，通过模型模拟运算，获得合适的生——根据焙烧炉温度设定要求确定燃料及助燃风的配比。T11/AII015-2023）；）；——物料流量属性集基本建模规则压力值必选Pressure_Compressed必选T11/AII015-2023必选必选必选必选必选必选必选必选力必选Pressure_KO1FluidizedW必选Pressure_KO2FluidizedW必选Pressure_ElectricDus必选必选必选T11/AII015-2023Pressure_AO2In-OutDif必选Pressure_PO4In-OutDif必选液位值LiquidLevel_S002AHSlu必选LiquidLevel_S0l0MotherLiquorS0l0母液槽液位必选LiquidLevel_S0llFirstWeakFiltrate必选LiquidLevel_S0l2SecondWeakFiltrate必选LiquidLevel_S027StrongF位必选必选流量值氢氧化铝料浆管必选必选必选必选Flow_KOlFluidizedWindKOl流化风流量必选必选T11/AII015-2023必选必选必选必选必选必选必选必选必选必选必选温度值必选必选必选T11/AII015-2023必选必选必选必选必选必选必选必选必选必选度必选必选必选必选T11/AII015-2023必选必选Temp_KOlKO2WaterInput温必选Temp_KOlKO2WaterOutput温必选风机固定端轴承必选风机自由端轴承必选电机固定端轴承必选电机自由端轴承必选Temp_ExhaustFanMotorW排风机电机绕组必选Temp_ExhaustFanMotorW排风机电机绕组必选Temp_ExhaustFanMotorW排风机电机绕组必选必选必选必选T11/AII015-2023阀门必选必选必选主电机必选必选Vibration_MainFanMo必选重量值必选物性参数必选Methane_POlGasOutputPOl烟气出口甲烷必选7.l建模一般程序——搭建软件环境，确保多专业能够协同三维建模；T11/AII015-2023——根据项目需求建立协同管理平台，使得项目各参与方能够共享项目资——基于P&ID或datasheet等，在三维设计软件中定义设备基本属性，包——将各类设备按照工艺配置要求进行组合定位；——建筑、结构专业搭建符合相应设计阶段的三维模型；并同时建立其他包括管道尺寸（DN压力等级（PN从设定起点开始进行管道布置以及——固体物料运输设备，例如胶带输送机、长距离管状皮带输送机，其功——取料设备，例如取料机，其功能是实现从铝矿堆场中将铝土矿转移至——分级设备，例如水力旋流器、弧形筛、回转筛等，其功能是将含不同——流体物料存储设备，例如合格矿浆槽，其功能是储存原矿浆，实现缓T11/AII015-2023——矿浆加热设备，例如套管换热器，其功能是将矿浆进行加热，使矿浆——闪蒸设备，例如料浆自蒸发器，其功能是完成高温溶出后矿浆的闪蒸——流体物料存储设备，例如预脱硅槽、冷凝水罐、稀释槽、热水槽，其功能是储存流体（例如预脱硅矿浆，冷凝水——流体物料输送设备，例如隔膜泵、矿浆泵，其功能是输送矿浆或者溶——过滤设备，例如叶滤机、立盘过滤机、平盘过滤机，其功能是通过过T11/AII015-2023——换热设备，例如板式换热器、宽流道板式换热器、套管换热器，其功），——流体物料储存设备，例如粗液槽、精液槽、氢氧化铝料浆储槽、分解槽等，其功能是储存粗液、精液、氢氧化铝料浆等流体介质，给——分级设备，例如水力旋流器，其功能是实现分解后氢氧化铝料浆的粗——换热设备，例如原液预热器、蒸发器，其功能是将蒸发原液加热至足——流体物料存储设备，例如蒸发原液槽、蒸发母液槽、冷凝水罐、热水槽，其功能是储存流体（例如蒸发原液、蒸发母液、冷凝水），——闪蒸设备，例如自蒸发器，其功能是完成高温溶出后蒸发溶液的闪蒸——氢氧化铝焙烧炉，其功能是在高温条件下，使氢氧化铝受热分解，生——输送设备，例如定量给料机、胶带输送机、螺旋输送机等，其功能是T11/AII015-2023——风机，例如鼓风机和排风机等，其功能是为焙烧炉提供助燃空气和调——电收尘，其功能是收集焙烧炉烟气中的固体颗粒