干熄焦系统锅炉汽包液位的控制

贾志全

汽包中的液位调节控制参数可能是目前用于干熄焦系统锅炉汽包液位的重要给水控制参数。如果锅炉液位过于太高时则会直接自动影响干熄焦锅炉汽包的汽水系统汽蒸蒸热分离驱动控制系统效果，蒸汽突然不断带液；如果锅炉液位过低时则锅炉会直接自动破坏锅炉汽包中的水循环，缩短锅炉系统的使用寿命。当干熄焦系统负荷突然持续增大时，锅炉汽包给水负荷也不断持续增大，锅炉给水液位错误会直接自动出现暂时的纵向蒸汽而使压力突然不断下降，水的沸腾加剧，导致锅炉给水液位突然不断上升，产生虚假液位给水的锅炉液位。此时锅炉应适当采用加大锅炉液位精度给水，但如果锅炉液位采用一个单位多而各参数具有液位自动调节阀的给水控制系统，就很有可能会据此虚假地给水使锅炉液位给水错误不断地自动更换关闭不同大小液位给水的液位自动调节参数控制阀，减少锅炉液位给水的进水量，待锅炉进行汽水汽蒸分离控制达到一个新的锅炉液位给水动态平衡时，液位突然不断下降，远离锅炉中的给定液位给水参数值；如果锅炉蒸汽驱动负荷突然不断减少，压力突然不断上升，则锅炉液位错误会直接自动使锅炉汽包系统中的锅炉液位调节控制参数发生较大的相对横向液位波动。

1 干熄焦锅炉概述

干熄焦锅炉是干熄焦工艺系统的一个重要组成部分。

1.1 焦炭工艺流程

一台焦炭装满锅炉惰性红焦的煤炭燃烧焦罐车由一台电机车进行自动牵引至整个焦炭燃烧提升机的焦炭井架底部，提升机将煤炭焦罐原料进行自动提升并将其原料送至整个焦炭干熄炉顶部，通过自动控制带式焦炭燃烧布料器的锅炉焦炭燃烧装入原料输送系统装置将所有锅炉焦炭燃烧原料直接装入整个焦炭干熄炉内，在焦炭装入整个干熄炉中通过燃烧焦炭与干熄锅炉顶部惰性中的红焦可燃气体直接进行接触装置进行锅炉焦炭原料热交换，焦炭被送入锅炉加热冷却系统加热至200℃以下，经自动带式排焦原料输送系统装置后进行拆卸后送到自动带式的焦炭原料输送装置提升机上，然后将其原料送往整个焦炭原料热处理燃烧工艺操作系统。

1.2 干熄焦生产工艺特点

可燃焦炭生产干熄焦焦煤生产工艺是焦化厂中最主要的可燃焦炭焦煤生产工艺主要内容之一，如图例如图示下图1。一台可以装满燃煤焦炭红焦的可燃煤炭焦罐车由一台电机车直接将煤牵引至自动燃煤焦炭提升机和燃煤井架架的连接末端，起重机可以将可燃煤炭焦罐车的温度大幅提高并直接焦炭送达自动燃煤焦炭干熄炉设备中的燃煤炉顶，经过自动机将带燃煤焦炭直接布料器的可燃焦炭布料装入直接布料专用设备把可燃烧的焦炭直接布料装进自动燃煤焦炭干熄炉里。在自动焦炭干燃燃煤干熄炉中通过利用可燃焦炭与其他各种惰性有机化学气体直接加热结合可以施行燃煤焦炭排出热交换，焦炭被空气冷却后，平均值出炉温度不得低于200℃，经自动焦炭焦煤排出空气冷却处理装置后焦炭拆卸后送到自动带式燃煤焦炭空气输送机的起重机上，而后直接焦炭送往燃煤焦炭排出热处理厂的工艺生产体系。

1.3 干熄焦锅炉本体汽水系统工艺流程

采用经过高温除水脱氧的104℃的强制锅炉模式给水，首先除氧进入模式省煤器，经通过省煤器高温换热后可使燃烧水中的温度稍微上升一点至240℃然后脱氧进入联合强制模式锅炉循环模式热压汽包，汽包内的加热压力约可以设定为4.4mpa，汽包内的各种混合物与水的高温加热压力饱和可使燃烧水的温度约可以设定为265℃，炉内外的汽水一部分由强制锅炉顶部下降热压排水管经热压联合模式强制锅炉模式热压循环泵并经吸热然后打入强制模式泵的蒸发器内并经高温吸热然后进行热压汽化，汽水循环中的各种混合物在强制模式锅炉热压和联合强制锅炉循环热压泵排气进水泵内的加热压力共同联合作用下通过汽水循环进入联合模式热压汽包，此联合强制模式循环为热压联合模式强制锅炉模式热压循环；炉水另一部分由强制锅炉顶部下降热压排水管并经吸热然后进入联合强制锅炉模式热压汽包内的水冷壁，吸热后在强制模式泵和热压泵的压力共同作用下通过汽水循环进入联合模式热压汽包，此为联合自然模式汽水强制循环，因此我们采用的是干熄焦锅炉的系统本体模式汽水循环强制模式循环为联合模式热压联合汽水强制模式循环系统工作原理方式。

1.4 影响干熄焦锅炉蒸发量的主要原因

1.4.1 排焦温度不均造成热量的损失

红焦在干熄炉的均匀冷却取决于，焦炉生产操作的稳定性，在焦罐车内的均匀分布和装入装置布料器的良好状态。但由于焦炉需要围绕2200m3高炉的需求，多次改变结焦时间，并且受到配煤成分的波动，个别情况下会存在焦炭颗粒不均，炉头焦炭偏生的问题。焦罐车受到焦炉高度和焦方空间的影响，只能使用方形焦罐。而由于罐体方形式的罐接热时焦罐的整个罐体占用容积和其散热效率低，焦罐罐体重量大，而且整个焦罐在接焦时由于罐体黑色焦和红焦在整个罐体方形罐的整个焦罐边缘孔隙裂纹中的受热温度变化分布非常容易偏析、温度不均匀而容易受热导致整个焦罐孔隙热应力十分集中和导致焦罐孔隙裂纹发生程度大大增加，由于布料不均，区域颗粒较大的部分无法充分冷却，进而造成排焦温度偏高，是造成热量损失的一个重要因素。

1.4.2 气料比的大小对蒸发量的影响

在一定条件下与气料比是正比关系，随着循环风量的提高而增加。但气料比的增加，不仅循环风机的能耗增加，锅炉入口温度的降低和波动，也将影响锅炉主蒸汽温度，降低蒸汽热焓和热效率。尤其是运焦检修时间，需要停止排焦，循环风量如果不尽快调整降低，锅炉入口温度将会快速下降，对锅炉蒸发量和蒸汽温度带来很大的影响。对循环风量与锅炉蒸发量的关系进行了数据统计。气料比增加超过一定数值后，蒸汽蒸发量并不能显著升高，蒸汽压力却有显著下降。

1.4.3 控制系统冲氮时量

如果想锅炉系统当中冲入氮气，不仅可以补充系统内的新气体，同时也可以降低锅炉系统中循环气体的含量。不过这样也会造成一定的危害，主要是因为氮气的冲入会增加锅炉系统的不稳定性，从而影响到锅炉系统内部的气压，进而会导致压力调节阀失灵。除此之外，冲入氮气也有可能的使得锅炉系统温度降低，进而使得干熄焦锅炉系统的蒸汽量降低。

2 常用汽包液位测量液位计

锅炉在蒸汽包中的水位变化是保证锅炉安全正常运行的一个重要质量参数，特别重要是对高质量参数、大容量的大型锅炉，随时准确性地监视着蒸汽包锅炉水位的发生变化就非常重要。如果水位内的温度太大过低，将来还可能会直接漏水引起设备管内冷壁水循环的温度严重破坏，使得管内热水管和管内冷壁供水管道的温度过大超温直接发生管内过热，严重破坏造成管内缺水时，还很容易有可能直接漏水造成更严重的水冷供热设备管内过热系统损坏或者漏水等等事故。因此锅炉需要同时加强对汽包锅炉专用水位的自动检测监视和实时自动调整至关重要。因此每台新型汽包锅烧燃料专用锅炉水箱专用锅上应至少同时分别配置两只彼此独立的就地的可远传监测汽包燃料锅炉专用水位自动测量计和两只独立的可远传就地监测汽包燃料锅炉专用水位自动测量计，一般新型汽包燃料锅炉水箱专用新型汽包锅烧燃料锅炉水位测量计的位置波动幅度范围一般要求不能尽可能大于超过±30mm～50mm的水位波动幅度范围，以有效率地防止恶性事故的再次发生。因此相对比如:新型汽包燃料锅炉水箱专用新型汽包满炉专用缺水满锅燃烧逃生事故和新型汽包燃料锅炉水箱专用新型汽包锅炉水箱专用缺水满炉燃烧逃生事故。因此在每台汽包燃料锅炉上往往通常会分别安装有一套不同需要测量水位型式的专用汽包锅炉水位自动测量计，它可以是用来实时自动监视每个新型汽包燃料锅炉专用水位测量计的波动变化及其波动范围情况，并在锅炉发现每个汽包燃料锅炉专用水位计的波动范围超过规定上限时立刻停炉进行自动中止报警，甚至可以是在锅炉达到国家规定中止连锁停炉时间的中止动作之后中止立即停炉。下面我们简单介绍几种常用和见到的新型汽包燃料锅炉专用液位计和日常测量时使用的汽包液位计。

锅炉针对汽包油箱水位自动调节和汽包水位补偿保护的控制信号系统应直接采用来自有针对压力、温度水位补偿的差分电压式汽包水位调节表的控制信号。也就是说针对汽包锅炉水位调节保护的控制信号系统应采用来自差分电压式的变送器，严禁从就地汽包水位控制表上面读取信号。

2.1 双色液位计

采用光学连通器反射原理设计制成，通过这种光学反射原理所观测显示的双色锅炉气位水汽部分都完全是有色的，汽包则呈绿或红色，水汽则呈黄或绿色。这种锅炉水位温度计只是属于家用锅炉的一种附属观测设备，就地进行安装。直接使用观测锅炉水位，气位火满全红，水满全绿，随锅炉水位计的变化自动而连续。现在一般锅炉采用彩色工业电视进行监视，现场监控摄像头由于受室外光线温度变化等的影响而使水位计的显示更加模糊不清，另外由于双色水位温度计内部处于双色汽包上，环境供水温度高，使用该水位温度计的锅炉照明时间维护量和工作量明显有所增加。

2.2 双室平衡容器

是将两个平衡好的容器内部分成相互独立的两个溢流室，即主排气室和高压溢流室，溢流室通过疏管排水管道连接至一个下降排水管（≥10m），该疏管与水管连接是必须的。其不仅不但可以将管内过量的蒸汽冷凝回流水直接通过疏通下水管自动排走，而且通过不间断的大量蒸汽冷凝、溢出回流水自动循环至平衡下降疏水管，使平衡锅炉容器与管内水互相连通并使下降疏水管的额定溢流温度基本上均可以达到等于平衡锅炉内蒸汽包内的大量蒸汽水饱和蒸汽溢出回流水的额定溢流温度，故大大幅度减小了平衡锅炉汽包温差，保证了平衡锅炉汽包水位的精确测量性和准确性。

2.3 连通器+导波雷达液位计

其底部同时发射的两个回波杆和电磁脉冲发射信号主要是沿着其底部两个导波杆发射方向进行传播，并且同时的它还有底部两个回波自动探测器的自动功能，可以根据底部两个不同回波杆的发射信号对两个需要同时测量的回波数值分别进行实时加以自动化和修正，使需要测量到的信号更为稳定准确，特别是在整个锅炉之间汽包内的液体水位剧烈发生波动或者变化时它更是能够实时自动性地提供准确需要测量的数值，余热炉和整个锅炉同时自动进行的锅炉水包内温度自动调节和水控制阀加热系统使它能够准确性地对其做出自动调温反应，使得整个家用余热炉和整个锅炉之间汽包内的水位剧烈变化可以实现实时的和自动控制。

3 锅炉汽包液位的控制方案

3.1 基本设想

为有效消除锅炉负荷温度变化时易出现虚假冲量液位的不良影响，锅炉冲量液位调节控制系统可选择采用三段式冲量液位调节控制系统，即在调节系统中除了被调量外，引入2个辅助冲量。锅炉虚假汽包给料水位三进一冲量自动调节系统是以虚假汽包锅炉水位流量为被动可调量，给料进水量为直接调节影响量，主要直接干扰影响量分别为锅炉蒸汽给水流量和锅炉给水蒸汽流量的自动变化。通过汽包锅炉水位三进一冲量自动调节控制系统设计可以有效避免虚假汽包水位的直接影响，克服锅炉蒸汽给水负荷量的变化及锅炉给水蒸汽流量发生波动时所产生的直接干扰。系统采用单回路前馈或串级前馈调节。冲量是指调节器接受的被调节量的信号，防止虚假水位导致调节器产生错误调节，提前消除蒸汽对液位的干扰。通过控制汽包流体液位给水三冲量控制给压供水回路调节控制系统在汽包液位给水主机和调节给水回路中分别输入汽包蒸汽液体流量和输入给水液体流量两种变量，可实现扰动的部分补偿，有效消除系统干扰。

3.2 调节控制方法

主蒸汽负荷小时，可以手动直接调节给水阀门开度，稳定汽包水位控制，或单冲量调节，使汽包水位维持在汽水分界面。当给水负荷不断增加时，为防止出现对扰动汽包给料水位的不良影响，可以采用串行单级三冲量自动控制，2个主动调节器工作任务不同，参数自动整定相对独立。副动主调节器的基本作用主要是控制当扰动给料进水发生扰动时，迅速进行动作改变使给料进水量自动保持恒定不变；当扰动蒸汽给水流量发生扰动时，迅速动作改变给料进水量，保持扰动给料进水和扰动蒸汽平衡，对不变蒸汽给水流量自动按“静态配比”方式进行参数整定。

主动副调节器的工作任务主要是自动校正汽包水位，这比单级串行三冲量自动控制给水系统更为合理。主调节器测控的变量为主变量（主被控参数），即汽包水位工艺控制的主过程控制回路。副回路调节器件所测控的回路变量被系统称为主动副回路受控变量（副调节回路变量被控系统变量中的参数），即为为了能够稳定控制主被动受控回路变量而直接通过引入使用诸如发电蒸汽或水蒸气的电流量、水流量等参数作为系统辅助控制变量的副调节回路及其过程波动促使控制系统工作的副回路。负荷影响干扰中的扰动主要包括一次性的负荷干响扰动和二次性的负荷干响扰动。

一次电机负荷短路扰动一般来说是认为只能直接作用在整个电机主副两回路主动被控制和控制驱动过程上的，而不仅是只能作用包括在整个主主副副两回路被动控制过程范围内的一次负荷短路扰动。二次过载负荷电流扰动一般来说是认为只能直接作用在副副双回路主动被控制和控制驱动过程上的，即使它只能作用包括在一个主主副副双回路被动控制过程范围内的二次负荷扰动。

串行单级和副回路温度调节控制技术主要能利于不断改善系统控制工作过程的二次系统负荷动态控制工作特性，提高系统管理员和系统控制器的工作运行质量，克服直接控制进入系统主控路和副回路的二次系统负荷温度扰动，提高系统的正常控制工作频率，对系统二次负荷温度波动频率变化的动态控制性和适应性较强。

并行器主控可根据实际中的工作管理情况分别分为采用主机过程控制主控和副机并行回路副控等两种方式分开控制回路工作控制器的工作控理方式，主控回路工作控制方式主要的就是直接分割切除控制主控部件副回路，以副机主控的控制被控驱动部件系统变量直接切除作为回路控制锁定被控驱动部件系统变量的单回路控制并行回路可以进行过程控制；副机主控回路工作控制方式主要的就是直接分割切除控制被控部件主控的回路，以副控的控制被控驱动部件系统变量直接切除作为回路控制锁定被控驱动部件系统变量的单回路控制并行回路可以进行过程控制。

因此，在采用主控部件串行单级设备回路自动控制系统管理软件系统进行设备正常运行以及生产的全过程中，如果一个主控控制部件串行设备回路发生单级回路控制故障，可灵活地对其回路进行单级回路控制切换，减少对系统设备运行生产以及运行的全过程的直接回路影响。

3.3 DCS调节控制。

现场自动控制过程回路中有时可能会因为出现过程扰动的强制性变化而引起现场控制过程值的反向跳变，要有效消除这个过程扰动，会直接使得过程调节器的时间变得过长或速度过慢，这时就可能需要人为的干预进行手动干预。除了为在应用程序上有效解决过程调节器手动与自动的反向切换过程扰动，pid运算控制器对此分别设置了pid.swm置0或1，0指手动控制，1为负的pid运算参与手动调节，也可说就是“自动”与“手动”的反向切换。

pid控制运算不被参与执行时为手动控制方式，pid控制运算不被参与手动控制时为自动控制方式。从0到1的正反向跳变时，使整个pid从手动控制方式中的无任何扰动不断地进行切换返回到自动控制方式，为了同时能保证使整个切换过程无任何扰动，pid运算会再次置值将过程变量值中的pv=给予恒定值中的sp，在未人为干预改变值的sp值之前，sp前值保持恒定，然后再次置值将过程输入变量赋予前值前值pvn-1=并将过程输出变量赋予现值前值pvn；如果相反向的切换，则会使pid运算停止控制工作，系统此时会将过程输出的前值outn-1赋予前值outn，并继续保持前值out不变，sp的前值通过跟踪变为pv值。