某褐煤滾筒干燥系統(tǒng)解耦控制的研究

1、    某褐煤滾筒干燥系統(tǒng)解耦控制的研究    俎繼兵【摘 要】褐煤滾筒干燥系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)，對整個控制過程極為重要。本文嘗試以解耦控制為核心、以達到調(diào)整控制閥開度并控制系統(tǒng)溫度值和氧量達到工藝要求。在本文寫作過程中，力圖從保證系統(tǒng)溫度和氧量角度出發(fā)，分析各控制回路，發(fā)現(xiàn)多參數(shù)有耦合關系，應用解耦控制來作為褐煤干燥關鍵參數(shù)控制的新方法，并分析其可行性使褐煤干燥能夠安全可靠地進行?！娟P鍵詞】褐煤 滾筒干燥 控制策略由于褐煤滾筒干燥工藝的生產(chǎn)規(guī)模和復雜程度不斷增加，單靠哪些相互獨立的控制回路來保持整個生產(chǎn)過程的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行越來越困難，褐煤滾筒干燥系統(tǒng)

2、的總體控制要求是將滾筒的出口溫度、氧量都控制在規(guī)定范圍內(nèi)，而又維持較高的處理能力1。1 褐煤滾筒干燥技術設備與工藝干燥裝置的熱源設備為熱煙氣發(fā)生爐，燃用經(jīng)干燥后的煤粉收集器收集的細煤粉。采用煙氣再循環(huán)配風技術，向干燥裝置提供約700的煙氣。原煤經(jīng)煙氣干燥后，煙氣攜帶干燥析出的水分和細煤粉被負壓吸入煤粉收集器。含熱煙氣發(fā)生爐在內(nèi)的干燥系統(tǒng)通風方式為平衡通風，干燥裝置微負壓運行2。2 實際存在的問題由于褐煤具有自燃性，在密閉空間內(nèi)氧量、褐煤粉塵濃度達到一定量時3，遇有火星就會發(fā)生爆燃嚴重時將會爆炸。褐煤滾筒干燥工藝系統(tǒng)氧量、溫度直接關系到整個機組的安全性和經(jīng)濟性。內(nèi)蒙古某廠在2012年發(fā)生一起爆燃

3、事故，造成設備及生產(chǎn)廠房的嚴重損壞。3 褐煤滾筒干燥系統(tǒng)及特性運行時系統(tǒng)煤粉濃度比較難控制也沒有裝置可以測量。明火的控制主要是通過對系統(tǒng)溫度的控制。系統(tǒng)氧量主要是通過爐膛配風及燃燒情況進行控制，煙氣溫度主要是通過再循環(huán)風風量進行控制。實際運行中主要監(jiān)測滾筒干燥機入口溫度和出口氧量，確保不超允許范圍4。爐膛設計漏風率1.2，根據(jù)漏風率和氧量的關系得出爐膛出口氧量為3.5%。爐膛調(diào)溫室到滾筒入口之間溫降是一定的，所以正常運行時只要保證了熱風爐調(diào)溫室出口的溫度和氧量就能保證滾筒干燥機的安全運行。經(jīng)過對比分析得出，在滾筒干燥系統(tǒng)的控制回路中，存在著相當嚴重的耦合，不進行解耦的系統(tǒng)是不可能獲得良好的控制

4、品質(zhì)的，即使改變變量配對，也不能徹底解決問題。3.1 二次風量對熱煙氣發(fā)生爐出口溫度的影響二次風作為爐膛燃燒調(diào)整用風，在保證燃燒的同時會對熱風爐溫度產(chǎn)生影響，二次風量增加，爐膛溫度下降。3.2 二次風量對熱煙氣發(fā)生爐出口氧量的影響二次風對熱風爐氧量的影響主要是因為空氣過剩系數(shù)大導致。二次風量增加，熱煙氣發(fā)生爐出口氧量增加。3.3 再循環(huán)風量對熱煙氣發(fā)生爐出口溫度的影響熱煙氣發(fā)生爐出口溫度主要是靠再循環(huán)風量進行調(diào)節(jié)，控制在700。再循環(huán)風量風量增加，熱煙氣發(fā)生爐出口溫度下降。3.4 再循環(huán)風量對熱煙氣發(fā)生爐出口氧量的影響再循環(huán)風量增加，熱煙氣發(fā)生爐出口氧量降低。通過以上分析我們得知，熱煙氣發(fā)生爐

5、是一個典型的多輸入多輸出系統(tǒng)，它的輸入量是二次風量和再循環(huán)風量，輸出量是熱風爐出口溫度和熱風爐出口氧量。熱風爐出口溫度和熱風爐出口氧量很容易測量，熱風爐系統(tǒng)對象特性可用如下傳遞函數(shù)：5式中：t代表熱煙氣發(fā)生爐出口溫度，o代表熱煙氣發(fā)生爐出口氧量。u代表再循環(huán)風風門開度，v代表二次風風門開度。4 關鍵參數(shù)控制策略目前是將控制系統(tǒng)設計為三個互為獨立的控制回路，再循環(huán)風控制爐膛出口溫度，二次風量控制爐膛出口氧量，調(diào)節(jié)引風量維持爐膛負壓三套獨立的控制回路。4.1 熱煙氣發(fā)生爐煙氣溫度控制為了及時響應二次風量對調(diào)溫室煙氣溫度的影響，本文引入前饋解耦。二次風量作為前饋信號對再循環(huán)風門電動執(zhí)行器進行調(diào)節(jié)。重

6、新設計后的前饋解耦控制模型如圖1所示。4.2 熱煙氣發(fā)生爐出口氧量控制熱煙氣發(fā)生爐出口氧量主要受二次風影響，但同時再循環(huán)風對系統(tǒng)氧量影響比較大，針對褐煤干燥過程中具體問題，在原控制系統(tǒng)上引入再循環(huán)風前饋。其控制原理圖如圖2所示。4.3 熱煙氣發(fā)生爐爐膛負壓控制保證爐膛負壓是為了保證熱系統(tǒng)不發(fā)生噴火和吸入冷風。原負壓控制系統(tǒng)主要是由引風機進行調(diào)節(jié)。實際運行中再循環(huán)風對負壓影響迅速，所以引入再循環(huán)風前饋控制，通過檢測再循環(huán)風量對引風機入口門電動執(zhí)行器進行調(diào)節(jié)如圖3所示。5 結語本文整個控制以解耦控制作為核心，通過分析各控制量的耦合關系，建立控制模型，引入前饋解耦控制，通過實際改造對工程實際有指導意義。參考文獻：1李先春，余江龍，胡廣濤等.印尼褐煤干燥和水分再吸收特性的試驗研究j.現(xiàn)代化工，2009，29（z1）：5-7.2張魁生.對河北省褐煤開發(fā)利用的幾點建議j.河北煤炭，2001（3）：60-61.3李寶文.中儲式球磨機制粉系統(tǒng)先進控制和優(yōu)化應用研究d.濟南.山東大學.2009.4王禹朝