干熄焦锅炉给水控制系统的优化浅谈

裴建玲

摘要：由于干熄焦工艺具有能源回收利用、保护环境以及改善焦炭质量等多项优点，建设和使用干熄焦已成为炼焦行业发展主流。文章对干熄焦的原理及工艺进行了简要说明，分析了干熄焦锅炉给水系统的特点及要求，并提出优化建议，以使得干熄焦锅炉给水的稳定性、可靠性大大提高。

关键词：干熄焦;给水;优化

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

所谓干熄焦，是相对湿熄焦而言的，是指采用惰性气体将红焦降温冷却的一种熄焦方法。干熄焦起源于瑞士，20世纪40年代许多发达国家开始研究干熄焦技术，20世纪70年代由于能源危机，使得干熄焦技术得到快速发展。干熄焦能吸收红焦热量节约资源，改善焦炭质量，并能免除对周围设备的腐蚀，改善环境减少污染。

1.干熄焦的原理及工艺简介

干熄焦主要由干熄炉、装入装置、排焦装置、提升机、电机车、焦罐台车、震动给料器、旋转密封阀、气体循环风机、一次除尘器、二次除尘器、除盐水站、干熄焦锅炉等部分组成。在干熄焦过程中，1000℃的红焦从干熄炉顶部装入， 130℃的低温惰性循环气体由循环风机鼓入干熄炉冷却段红焦层内，吸收红焦显热，冷却后的焦炭（低于200℃ ）从干熄炉底部排出，从干熄炉环形烟道出来的高温惰性气体流经干熄焦锅炉进行热交换，锅炉产生蒸汽，冷却后的惰性气体由循环风机重新鼓入干熄炉，惰性气体在封闭的系统内循环使用。

2.干熄焦锅炉给水质量标准

干熄焦锅炉给水应遵照GB/T12145-2008《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》以及锅炉制造厂提供的相关标准执行。锅炉给水的硬度、溶氧、铁、铜、钠和二氧化硅的含量，应符合表（1）规定：

表（1）锅炉给水的硬度、溶氧、铁、铜、钠和二氧化硅的含量

锅炉给水的pH值、联氨和油的含量，一般应符合表（2）的规定：

表（2）给水的pH值、联氨和油的含量

3.干熄焦锅炉给水控制系统

给水控制系统的任务是改变水量，使之适应锅炉的蒸发量，将锅筒水位保持在一定范围内。一般锅炉给水控制系统有以下三种方式：

（1）单冲量给水控制系统。该系统以锅筒水位信号为唯一调节信号。

（2）双冲量给水控制系统。该系统以锅筒水位信号为主要调节信号，蒸汽流量为补充信号。

（3）三冲量给水控制系统。该系统以锅筒水位信号为主要调节信号，给水流量和蒸汽流量为补充信号。可以较好的克服锅筒“虚假水位”现象，实现无差调节，改善调节品质。

干熄焦锅炉一般采用三冲量给水控制系统，当锅炉负荷突然增加时，由于虚假水位将引起水位先上升，这个信号将使调节器输出减小，关小给水阀门， 这是一个错误动作，而蒸汽流量的增大又使调节器输出增大，要开大给水阀门，对前者起抵消作用，避免调节器因错误动作而造成水位剧烈变化。随着时间的推移，当虚假水位逐渐消失后，由于蒸汽流量大于给水流量，水位逐渐下降，调节器输出增加，开大给水阀门， 增加给水流量，使水位维持到定值。

4.干熄焦锅炉给水系统的优化

干熄焦锅炉一般采用三冲量给水控制系统，能有效提高给水的稳定性，采用串级三冲量控制系统（图1）将具有更好的控制质量，调试整定也更加方便。

图（1）串级三冲量控制系统

此系统有三个回路，I为副回路，包括给水量W、副调节器WT2（s）、执行器放大系数K z、阀门系数K f 、给水流量变送器斜率 YG 和给水流量分压系数 n G ; Ⅱ为主回路， 包括水位被控对象 WD1 （s） 、水位变送器斜率 YH 、主调节器 WT 1 （s） 和 副回路;Ⅲ位前馈通路，包括蒸汽流量变送器斜率YD和蒸汽流量分压系n D 、 副回路和被控对象WD 2 （ s ） 。                    此系统中使用了两个调节器，构成串级控制系统。为保证被调量无静差， 主调节器采用 PI 控制规律，副调节器采用 PI或P控制规律，副调节器接受三个输入信号，信号之间有静态配合问题，但系统的静态特性由主调节器决定，因此蒸汽流量信号并不要求与给水流量信号相等。 副回路的作用主要为快速消除内扰，主回路用于校正水位偏差，而前馈通 路则用于补偿外扰，主要用于克服虚假水位现象。在串级三冲量给水控制系统中，副回路是一个 PI 调节器 WT 2 （s） ，主回路参数整定是把副回路等效成一个比例环节，然后用经验公式进行整定;前馈通路的nD选择是基于“虚假水位”而定的。它主要是为了补偿“虚假水位”现象。

副回路可看做一个随动系统，如图（2）所示：

图（2）副回路等效图

主回路的整定的建立在副回路可以等效为一个快速比例环节基础上的，如图（3）所示：

图（3）主回路等效图

除此之外还可通过以下措施来提高干熄焦锅炉给水的可靠性：

①若给水泵的再循环管过流量设置较大则应在给水泵再循环官道上装设节流装置，既能保证给水泵的最小过流量，又能保证给水压力和流量的正常。

②若给水泵的出口阀门为手动阀，则应改为电动阀。

③利用高压给水反暖给水泵，保证给水泵随时处于暖泵状态。

④对给水系统的连锁保护系统进行改造，实现给水泵的自动连锁河控制。

5.结语

干熄焦节能与环保效果如何，干熄焦是否安全稳定运行，都取决于干熄焦自动化控制系统的优良与否。 由于干熄焦对自动控制系统的依赖性非常强，所以对干熄焦自动控制系统的研究是十分必要的。本文通过对干熄焦锅炉给水系统的优化改造，提高了干熄焦的稳定性和可靠性，为干熄焦的安全运行提供了有力保证。

参考文献：

[1]潘立慧，魏松波.干熄焦技术[M].北京：冶金工业出版社，2005.

[2]基于PLC的干熄焦控制系统设计与应用