干熄焦鍋爐給水控制系統(tǒng)的優(yōu)化淺談

裴建玲

摘要：由于干熄焦工藝具有能源回收利用、保護(hù)環(huán)境以及改善焦炭質(zhì)量等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，建設(shè)和使用干熄焦已成為煉焦行業(yè)發(fā)展主流。文章對(duì)干熄焦的原理及工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)要說(shuō)明，分析了干熄焦鍋爐給水系統(tǒng)的特點(diǎn)及要求，并提出優(yōu)化建議，以使得干熄焦鍋爐給水的穩(wěn)定性、可靠性大大提高。

關(guān)鍵詞：干熄焦;給水;優(yōu)化

Abstract： because of coke dry quenching technology with energy recovery， Protect environment and improve the quality of coke and many other advantages， the construction and the use of coke dry quenching has become mainstream in the development of coking industry. The principle and technology of the CDQ are briefly described， analyzed the characteristics and requirements of the boiler water supply system of coke dry quenching， and puts forward the optimized proposal， so that the stability， greatly improving the reliability of CDQ boiler feed water.

Keywords： coke dry quenching; water supply; optimization

所謂干熄焦，是相對(duì)濕熄焦而言的，是指采用惰性氣體將紅焦降溫冷卻的一種熄焦方法。干熄焦起源于瑞士，20世紀(jì)40年代許多發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始研究干熄焦技術(shù)，20世紀(jì)70年代由于能源危機(jī)，使得干熄焦技術(shù)得到快速發(fā)展。干熄焦能吸收紅焦熱量節(jié)約資源，改善焦炭質(zhì)量，并能免除對(duì)周圍設(shè)備的腐蝕，改善環(huán)境減少污染。

1.干熄焦的原理及工藝簡(jiǎn)介

干熄焦主要由干熄爐、裝入裝置、排焦裝置、提升機(jī)、電機(jī)車、焦罐臺(tái)車、震動(dòng)給料器、旋轉(zhuǎn)密封閥、氣體循環(huán)風(fēng)機(jī)、一次除塵器、二次除塵器、除鹽水站、干熄焦鍋爐等部分組成。在干熄焦過(guò)程中，1000℃的紅焦從干熄爐頂部裝入， 130℃的低溫惰性循環(huán)氣體由循環(huán)風(fēng)機(jī)鼓入干熄爐冷卻段紅焦層內(nèi)，吸收紅焦顯熱，冷卻后的焦炭（低于200℃ ）從干熄爐底部排出，從干熄爐環(huán)形煙道出來(lái)的高溫惰性氣體流經(jīng)干熄焦鍋爐進(jìn)行熱交換，鍋爐產(chǎn)生蒸汽，冷卻后的惰性氣體由循環(huán)風(fēng)機(jī)重新鼓入干熄爐，惰性氣體在封閉的系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)使用。

2.干熄焦鍋爐給水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

干熄焦鍋爐給水應(yīng)遵照GB/T12145-2008《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》以及鍋爐制造廠提供的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。鍋爐給水的硬度、溶氧、鐵、銅、鈉和二氧化硅的含量，應(yīng)符合表（1）規(guī)定：

表（1）鍋爐給水的硬度、溶氧、鐵、銅、鈉和二氧化硅的含量

鍋爐給水的pH值、聯(lián)氨和油的含量，一般應(yīng)符合表（2）的規(guī)定：

表（2）給水的pH值、聯(lián)氨和油的含量

3.干熄焦鍋爐給水控制系統(tǒng)

給水控制系統(tǒng)的任務(wù)是改變水量，使之適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，將鍋筒水位保持在一定范圍內(nèi)。一般鍋爐給水控制系統(tǒng)有以下三種方式：

（1）單沖量給水控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以鍋筒水位信號(hào)為唯一調(diào)節(jié)信號(hào)。

（2）雙沖量給水控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以鍋筒水位信號(hào)為主要調(diào)節(jié)信號(hào)，蒸汽流量為補(bǔ)充信號(hào)。

（3）三沖量給水控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以鍋筒水位信號(hào)為主要調(diào)節(jié)信號(hào)，給水流量和蒸汽流量為補(bǔ)充信號(hào)?？梢暂^好的克服鍋筒“虛假水位”現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)節(jié)，改善調(diào)節(jié)品質(zhì)。

干熄焦鍋爐一般采用三沖量給水控制系統(tǒng)，當(dāng)鍋爐負(fù)荷突然增加時(shí)，由于虛假水位將引起水位先上升，這個(gè)信號(hào)將使調(diào)節(jié)器輸出減小，關(guān)小給水閥門(mén)， 這是一個(gè)錯(cuò)誤動(dòng)作，而蒸汽流量的增大又使調(diào)節(jié)器輸出增大，要開(kāi)大給水閥門(mén)，對(duì)前者起抵消作用，避免調(diào)節(jié)器因錯(cuò)誤動(dòng)作而造成水位劇烈變化。隨著時(shí)間的推移，當(dāng)虛假水位逐漸消失后，由于蒸汽流量大于給水流量，水位逐漸下降，調(diào)節(jié)器輸出增加，開(kāi)大給水閥門(mén)， 增加給水流量，使水位維持到定值。

4.干熄焦鍋爐給水系統(tǒng)的優(yōu)化

干熄焦鍋爐一般采用三沖量給水控制系統(tǒng)，能有效提高給水的穩(wěn)定性，采用串級(jí)三沖量控制系統(tǒng)（圖1）將具有更好的控制質(zhì)量，調(diào)試整定也更加方便。

圖（1）串級(jí)三沖量控制系統(tǒng)

此系統(tǒng)有三個(gè)回路，I為副回路，包括給水量W、副調(diào)節(jié)器WT2（s）、執(zhí)行器放大系數(shù)K z、閥門(mén)系數(shù)K f 、給水流量變送器斜率 YG 和給水流量分壓系數(shù) n G ; Ⅱ?yàn)橹骰芈罚?包括水位被控對(duì)象 WD1 （s） 、水位變送器斜率 YH 、主調(diào)節(jié)器 WT 1 （s） 和 副回路;Ⅲ位前饋通路，包括蒸汽流量變送器斜率YD和蒸汽流量分壓系n D 、 副回路和被控對(duì)象WD 2 （ s ） 。 ???????????????????此系統(tǒng)中使用了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)。為保證被調(diào)量無(wú)靜差， 主調(diào)節(jié)器采用 PI 控制規(guī)律，副調(diào)節(jié)器采用 PI或P控制規(guī)律，副調(diào)節(jié)器接受三個(gè)輸入信號(hào)，信號(hào)之間有靜態(tài)配合問(wèn)題，但系統(tǒng)的靜態(tài)特性由主調(diào)節(jié)器決定，因此蒸汽流量信號(hào)并不要求與給水流量信號(hào)相等。 副回路的作用主要為快速消除內(nèi)擾，主回路用于校正水位偏差，而前饋通 路則用于補(bǔ)償外擾，主要用于克服虛假水位現(xiàn)象。在串級(jí)三沖量給水控制系統(tǒng)中，副回路是一個(gè) PI 調(diào)節(jié)器 WT 2 （s） ，主回路參數(shù)整定是把副回路等效成一個(gè)比例環(huán)節(jié)，然后用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行整定;前饋通路的nD選擇是基于“虛假水位”而定的。它主要是為了補(bǔ)償“虛假水位”現(xiàn)象。

副回路可看做一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，如圖（2）所示：

圖（2）副回路等效圖

主回路的整定的建立在副回路可以等效為一個(gè)快速比例環(huán)節(jié)基礎(chǔ)上的，如圖（3）所示：

圖（3）主回路等效圖

除此之外還可通過(guò)以下措施來(lái)提高干熄焦鍋爐給水的可靠性：

①若給水泵的再循環(huán)管過(guò)流量設(shè)置較大則應(yīng)在給水泵再循環(huán)官道上裝設(shè)節(jié)流裝置，既能保證給水泵的最小過(guò)流量，又能保證給水壓力和流量的正常。

②若給水泵的出口閥門(mén)為手動(dòng)閥，則應(yīng)改為電動(dòng)閥。

③利用高壓給水反暖給水泵，保證給水泵隨時(shí)處于暖泵狀態(tài)。

④對(duì)給水系統(tǒng)的連鎖保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)給水泵的自動(dòng)連鎖河控制。

5.結(jié)語(yǔ)

干熄焦節(jié)能與環(huán)保效果如何，干熄焦是否安全穩(wěn)定運(yùn)行，都取決于干熄焦自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)良與否。 由于干熄焦對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的依賴性非常強(qiáng)，所以對(duì)干熄焦自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究是十分必要的。本文通過(guò)對(duì)干熄焦鍋爐給水系統(tǒng)的優(yōu)化改造，提高了干熄焦的穩(wěn)定性和可靠性，為干熄焦的安全運(yùn)行提供了有力保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘立慧，魏松波.干熄焦技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

[2]基于PLC的干熄焦控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用