干熄焦鍋爐給水控制系統的優化淺談

裴建玲

摘要：由于干熄焦工藝具有能源回收利用、保護環境以及改善焦炭質量等多項優點，建設和使用干熄焦已成為煉焦行業發展主流。文章對干熄焦的原理及工藝進行了簡要說明，分析了干熄焦鍋爐給水系統的特點及要求，并提出優化建議，以使得干熄焦鍋爐給水的穩定性、可靠性大大提高。

關鍵詞：干熄焦;給水;優化

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40年代許多發達國家開始研究干熄焦技術，20世紀70年代由于能源危機，使得干熄焦技術得到快速發展。干熄焦能吸收紅焦熱量節約資源，改善焦炭質量，并能免除對周圍設備的腐蝕，改善環境減少污染。

1.干熄焦的原理及工藝簡介

干熄焦主要由干熄爐、裝入裝置、排焦裝置、提升機、電機車、焦罐臺車、震動給料器、旋轉密封閥、氣體循環風機、一次除塵器、二次除塵器、除鹽水站、干熄焦鍋爐等部分組成。在干熄焦過程中，1000℃的紅焦從干熄爐頂部裝入， 130℃的低溫惰性循環氣體由循環風機鼓入干熄爐冷卻段紅焦層內，吸收紅焦顯熱，冷卻后的焦炭（低于200℃ ）從干熄爐底部排出，從干熄爐環形煙道出來的高溫惰性氣體流經干熄焦鍋爐進行熱交換，鍋爐產生蒸汽，冷卻后的惰性氣體由循環風機重新鼓入干熄爐，惰性氣體在封閉的系統內循環使用。

2.干熄焦鍋爐給水質量標準

干熄焦鍋爐給水應遵照GB/T12145-2008《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》以及鍋爐制造廠提供的相關標準執行。鍋爐給水的硬度、溶氧、鐵、銅、鈉和二氧化硅的含量，應符合表（1）規定：

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、聯氨和油的含量，一般應符合表（2）的規定：

表（2）給水的pH值、聯氨和油的含量

3.干熄焦鍋爐給水控制系統

給水控制系統的任務是改變水量，使之適應鍋爐的蒸發量，將鍋筒水位保持在一定范圍內。一般鍋爐給水控制系統有以下三種方式：

（1）單沖量給水控制系統。該系統以鍋筒水位信號為唯一調節信號。

（2）雙沖量給水控制系統。該系統以鍋筒水位信號為主要調節信號，蒸汽流量為補充信號。

（3）三沖量給水控制系統。該系統以鍋筒水位信號為主要調節信號，給水流量和蒸汽流量為補充信號。可以較好的克服鍋筒“虛假水位”現象，實現無差調節，改善調節品質。

干熄焦鍋爐一般采用三沖量給水控制系統，當鍋爐負荷突然增加時，由于虛假水位將引起水位先上升，這個信號將使調節器輸出減小，關小給水閥門， 這是一個錯誤動作，而蒸汽流量的增大又使調節器輸出增大，要開大給水閥門，對前者起抵消作用，避免調節器因錯誤動作而造成水位劇烈變化。隨著時間的推移，當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，調節器輸出增加，開大給水閥門， 增加給水流量，使水位維持到定值。

4.干熄焦鍋爐給水系統的優化

干熄焦鍋爐一般采用三沖量給水控制系統，能有效提高給水的穩定性，采用串級三沖量控制系統（圖1）將具有更好的控制質量，調試整定也更加方便。

圖（1）串級三沖量控制系統

此系統有三個回路，I為副回路，包括給水量W、副調節器WT2（s）、執行器放大系數K z、閥門系數K f 、給水流量變送器斜率 YG 和給水流量分壓系數 n G ; Ⅱ為主回路， 包括水位被控對象 WD1 （s） 、水位變送器斜率 YH 、主調節器 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 、 副回路和被控對象WD 2 （ s ） 。 ???????????????????此系統中使用了兩個調節器，構成串級控制系統。為保證被調量無靜差， 主調節器采用 PI 控制規律，副調節器采用 PI或P控制規律，副調節器接受三個輸入信號，信號之間有靜態配合問題，但系統的靜態特性由主調節器決定，因此蒸汽流量信號并不要求與給水流量信號相等。 副回路的作用主要為快速消除內擾，主回路用于校正水位偏差，而前饋通 路則用于補償外擾，主要用于克服虛假水位現象。在串級三沖量給水控制系統中，副回路是一個 PI 調節器 WT 2 （s） ，主回路參數整定是把副回路等效成一個比例環節，然后用經驗公式進行整定;前饋通路的nD選擇是基于“虛假水位”而定的。它主要是為了補償“虛假水位”現象。

副回路可看做一個隨動系統，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快速比例環節基礎上的，如圖（3）所示：

圖（3）主回路等效圖

除此之外還可通過以下措施來提高干熄焦鍋爐給水的可靠性：

①若給水泵的再循環管過流量設置較大則應在給水泵再循環官道上裝設節流裝置，既能保證給水泵的最小過流量，又能保證給水壓力和流量的正常。

②若給水泵的出口閥門為手動閥，則應改為電動閥。

③利用高壓給水反暖給水泵，保證給水泵隨時處于暖泵狀態。

④對給水系統的連鎖保護系統進行改造，實現給水泵的自動連鎖河控制。

5.結語

干熄焦節能與環保效果如何，干熄焦是否安全穩定運行，都取決于干熄焦自動化控制系統的優良與否。 由于干熄焦對自動控制系統的依賴性非常強，所以對干熄焦自動控制系統的研究是十分必要的。本文通過對干熄焦鍋爐給水系統的優化改造，提高了干熄焦的穩定性和可靠性，為干熄焦的安全運行提供了有力保證。

參考文獻：

[1]潘立慧，魏松波.干熄焦技術[M].北京：冶金工業出版社，2005.

[2]基于PLC的干熄焦控制系統設計與應用