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石灰石——湿法脱硫装置湿式球磨机系统浆液密度自动控制
摘要:以广东河源电厂脱硫湿式球磨机浆液密度的自动调节为核心内容,
介绍了石灰石浆液制作的流程,PID 调节原理及湿式球磨机浆液密度调节参数如
何设置等进行讲述和探讨,减少运行人员在磨机系统运行中对浆液密度的人为干
扰,较好控制了石灰石成品浆液品质。
关键词:脱硫、球磨机、浆液密度、自动控制
在发电厂烟气脱硫系统中,湿式球磨机系统的作用是将石灰石颗粒磨制成
脱硫所需的石灰石浆液,因石灰石分布广且价格便宜,所以湿式球磨机系统在电
厂中被广泛采用。
首先,简要介绍一下石灰石进入电厂到磨制成浆液的流程,石灰石通过卡
车拉至石灰石上料系统的振动筛,卡车将石灰石倒入振动筛内,振动筛通过振动
筛选出合格的石灰石进入料斗,然后通过振动给料机将料斗的石灰石送入斗式提
升机掉入石灰石仓,在石灰石仓底设置有变频称重皮带给料机,将石灰石送入湿
式球磨机,在湿式球磨机内用钢球将石灰石与加入的水混合磨制成石灰石浆液,
然后流入浆液循环箱,通过循环泵打入石灰石浆液旋流器分配,将合格的浆液分
配至成品浆液箱,不合格的分配至磨机重新磨制。
在磨机循环泵出口的循环管路上设有一段旁路管路,在这段旁路管路上安
装有密度计,磨机系统就是通过这只密度计控制旋流器分配至成品浆液箱的浆液
密度,循环管内的浆液密度与成品浆液密度有着对应关系,以广东河源电厂湿式
球磨机为例,正常情况下成品浆液的密度控制在1220kg/m3 左右,此时需将浆液
循环管浆液的密度控制在1450 kg/m3左右,旋流器入口压力为120kpa. 密度左右
偏差不宜超过30 kg/m3,浆液循环管的密度过大,成品浆液的颗粒度就会变大,
还会造成管道堵塞,浆液循环管浆液的密度过小,又会影响成品浆液的浓度,降
低磨机出力,因此需要控制循环箱补水流量来控制浆液循环管浆液密度在一个合
理范围,保证成品浆液的品质。然而,因浆液密度不是在加入循环箱的水量变化
后迅速反应出来,如果在PID 参数设置上不符要求,那么此密度调节将无法按设
定值正常调节,时而需要人为干预,增加了运行人员的工作量。
广东河源电厂2*600MW 烟气脱硫系统湿式球磨机出力为10T/h ,如果按照
成品浆液浓度为30% 计算,那么每台磨机每小时用水量大概为33T ,除去磨机头
部机封冲洗水及头部补水约10T/h ,那么另外需加23T/h 水量,根据此值我们可
确定上限流量大约为23T.另外磨机正常运行时,其出力都会大于40% 以上,因此
我们计算正常使用时下限总流量值在14T 左右,减去机封水流量约10T ,那么下
限流量为4T/h,有了这两个参数以后,我们可以对PID 串级调节中主调节输出范
围进行限制,即限制输出为4 —23,此输出限制在参数设置中是比较关键的一步。
下面要讲的是PID 串级调节中其它参数的设置,主调节的PV值是密度,副
调节的PV值是流量,因密度在调节过程中变化比较缓慢,因此参数设置时同时用
到PID 调节中的比例调节、积分调节和微分调节。
下面先简单介绍一下ABB DCS 分散控制系统PID 控制器的控制原理。输出
= K[KP+] 偏差-K 〔〕PV,从上式可以看出比例调节作用是按比例反应系统的
偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用以减少偏差,比例作用
大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造
成系统的不稳定,每设定一次参数后,需经过较长时间的观察和调整,直至调节
效果满足实际要求,经过多次的设定观察调整,最终河源电厂磨机系统的比例调
节参数设置为增益放大倍数K=0.01,比例增益KP=1.
从积分调节公式可以看出积分调节可使系统消除稳态误差,提高无差度,
因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值,
积分作用的强弱取决于积分时间常数,积分时间常数越小,积分作用就越强,反
之积分作用就弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢,经过几次
调整观察,最终河源电厂积分时间常设置为Ki=10.
从微分调节公式可以看出微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见
性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之
前,已被微分调节作用消除。因此,可以改善系统的动态性能,在微分时间选择
合适的情况下,可以减少超调,减少调节时间。在河源电厂中,最终微分调节常
数Kd=5.
副调节的作用对象为补水流量,因流量反应速度快,因此在流量调节中不
需要加入微分调节,仅调节偏差,并且要求响应速度相应较快,其参数设置为增
益放大倍数K=0.1 ,比例增益KP=1,积分时间常数为5.
另外就是正反作用的设置,正作用为控制器输出增加引起过程变量减小,
反作用为控制器输出增加引起过程变量增大,因此主调节应设为正作用,副调节
应设为反作用,这样,密度增大或减小时,流量会相应的增大或减小,并最终把
密度控制在设定值左右。
从河源电厂运行情况看,平时密度设定置为1450 kg/m3,实际密度值均控
制在1430 kg/m3-1470 kg/m3 之间,中间过程不需要运行人员人为干扰,运行十
分稳定。
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