石灰石-濕法脫硫裝置及濕式球磨機系統(tǒng)漿液密度自動控制
以廣東河源電廠脫硫濕式球磨機漿液密度的自動調(diào)節(jié)為核心內(nèi)容，介紹了石灰石漿液制作的流程，PID調(diào)節(jié)原理及濕式球磨機漿液密度調(diào)節(jié)參數(shù)如何設(shè)置等進(jìn)行講述和探討，減少運行人員在磨機系統(tǒng)運行中對漿液密度的人為干擾，較好控制了石灰石成品漿液品質(zhì)。
關(guān)鍵詞：脫硫、球磨機、漿液密度、自動控制
在發(fā)電廠煙氣脫硫系統(tǒng)中，濕式球磨機系統(tǒng)的作用是將石灰石顆粒磨制成脫硫所需的石灰石漿液，因石灰石分布廣且價格便宜，所以濕式球磨機系統(tǒng)在電廠中被廣泛采用。
首先，簡要介紹一下石灰石進(jìn)入電廠到磨制成漿液的流程，石灰石通過卡車?yán)潦沂狭舷到y(tǒng)的振動篩，卡車將石灰石倒入振動篩內(nèi)，振動篩通過振動篩選出合格的石灰石進(jìn)入料斗，然后通過振動給料機將料斗的石灰石送入斗式提升機掉入石灰石倉，在石灰石倉底設(shè)置有變頻稱重皮帶給料機，將石灰石送入濕式球磨機，在濕式球磨機內(nèi)用鋼球?qū)⑹沂c加入的水混合磨制成石灰石漿液，然后流入漿液循環(huán)箱，通過循環(huán)泵打入石灰石漿液旋流器分配，將合格的漿液分配至成品漿液箱，不合格的分配至磨機重新磨制。
在磨機循環(huán)泵出口的循環(huán)管路上設(shè)有一段旁路管路，在這段旁路管路上安裝有密度計，磨機系統(tǒng)就是通過這只密度計控制旋流器分配至成品漿液箱的漿液密度，循環(huán)管內(nèi)的漿液密度與成品漿液密度有著對應(yīng)關(guān)系，以廣東河源電廠濕式球磨機為例，正常情況下成品漿液的密度控制在1220kg/m3左右，此時需將漿液循環(huán)管漿液的密度控制在1450 kg/m3左右，旋流器入口壓力為120kpa。密度左右偏差不宜超過30 kg/m3，漿液循環(huán)管的密度過大，成品漿液的顆粒度就會變大，還會造成管道堵塞，漿液循環(huán)管漿液的密度過小，又會影響成品漿液的濃度，降低磨機出力，因此需要控制循環(huán)箱補水流量來控制漿液循環(huán)管漿液密度在一個合理范圍，保證成品漿液的品質(zhì)。然而，因漿液密度不是在加入循環(huán)箱的水量變化后迅速反應(yīng)出來，如果在PID參數(shù)設(shè)置上不符要求，那么此密度調(diào)節(jié)將無法按設(shè)定值正常調(diào)節(jié)，時而需要人為干預(yù)，增加了運行人員的工作量。
下面以廣東河源電廠2*600MW煙氣脫硫系統(tǒng)濕式球磨機為例介紹濕式球磨機漿液密度的PID調(diào)節(jié)及其參數(shù)設(shè)置。磨機系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)控制示意框圖如下：
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磨機系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)控制示意圖 |
廣東河源電廠2*600MW煙氣脫硫系統(tǒng)濕式球磨機出力為10T/h，如果按照成品漿液濃度為30%計算，那么每臺磨機每小時用水量大概為33T，除去磨機頭部機封沖洗水及頭部補水約10T/h，那么另外需加23T/h 水量，根據(jù)此值我們可確定上限流量大約為23T。另外磨機正常運行時，其出力都會大于40%以上，因此我們計算正常使用時下限總流量值在14T左右，減去機封水流量約10T，那么下限流量為4T/h，有了這兩個參數(shù)以后，我們可以對PID串級調(diào)節(jié)中主調(diào)節(jié)輸出范圍進(jìn)行限制，即限制輸出為4—23，此輸出限制在參數(shù)設(shè)置中是比較關(guān)鍵的一步。
下面要講的是PID串級調(diào)節(jié)中其它參數(shù)的設(shè)置，主調(diào)節(jié)的PV值是密度，副調(diào)節(jié)的PV值是流量，因密度在調(diào)節(jié)過程中變化比較緩慢，因此參數(shù)設(shè)置時同時用到PID調(diào)節(jié)中的比例調(diào)節(jié)、積分調(diào)節(jié)和微分調(diào)節(jié)。
下面先簡單介紹一下ABB DCS分散控制系統(tǒng)PID控制器的控制原理。比例調(diào)節(jié)作用是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用以減少偏差，比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差，但是過大的比例，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定，每設(shè)定一次參數(shù)后，需經(jīng)過較長時間的觀察和調(diào)整，直至調(diào)節(jié)效果滿足實際要求，經(jīng)過多次的設(shè)定觀察調(diào)整，最終河源電廠磨機系統(tǒng)的比例調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)置為增益放大倍數(shù)K=0.01, 比例增益KP=1。
從積分調(diào)節(jié)公式可以看出積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度，因為有誤差，積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行，直至無差，積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一常值，積分作用的強弱取決于積分時間常數(shù)，積分時間常數(shù)越小，積分作用就越強，反之積分作用就弱，加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動態(tài)響應(yīng)變慢，經(jīng)過幾次調(diào)整觀察，最終河源電廠積分時間常設(shè)置為Ki=10。
從微分調(diào)節(jié)公式可以看出微分作用反映系統(tǒng)偏差信號的變化率，具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢，因此能產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除。因此，可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能，在微分時間選擇合適的情況下，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時間。在河源電廠中，最終微分調(diào)節(jié)常數(shù)Kd=5。
副調(diào)節(jié)的作用對象為補水流量，因流量反應(yīng)速度快，因此在流量調(diào)節(jié)中不需要加入微分調(diào)節(jié)，僅調(diào)節(jié)偏差，并且要求響應(yīng)速度相應(yīng)較快，其參數(shù)設(shè)置為增益放大倍數(shù)K=0.1，比例增益KP=1，積分時間常數(shù)為5。
另外就是正反作用的設(shè)置，正作用為控制器輸出增加引起過程變量減小，反作用為控制器輸出增加引起過程變量增大，因此主調(diào)節(jié)應(yīng)設(shè)為正作用，副調(diào)節(jié)應(yīng)設(shè)為反作用，這樣，密度增大或減小時，流量會相應(yīng)的增大或減小，并最終把密度控制在設(shè)定值左右。
從河源電廠運行情況看，平時密度設(shè)定置為1450 kg/m3，實際密度值均控制在1430 kg/m3-1470 kg/m3之間，中間過程不需要運行人員人為干擾，運行十分穩(wěn)定。
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