淺析硝酸鉀流量計在有色鉛鋅冶煉（liàn）餘熱鍋爐自動化控製中的應用

摘要（yào）：ＤＣＳ係統能夠提高設備的控製質量，確（què）保設備運行的穩定性與安全性（xìng）。結合 ＤＣＳ係統特點，討論其（qí）在有（yǒu）色（sè）鉛鋅冶煉餘熱鍋爐自動化控製中所（suǒ）起到的具體作用，為餘熱鍋爐的自（zì）動（dòng）化控製提供一些參考和借鑒（jiàn）。
１ 有色（sè）鉛鋅冶煉餘（yú）熱鍋（guō）爐簡述
１． １有色鉛鋅冶煉工藝流程
在有色金屬冶煉（liàn）過程（chéng）中，將原料、燃料和輔助材料根據熱平衡原理按一定比例進行配料，配料後的（de）物料與空氣或高含氧的混合空氣在（zài）熔煉爐中（zhōng）進行氧化或還原反應，熔煉出有（yǒu）色金屬產品。同時，在熔煉過程中會產生大量的高（gāo）溫煙氣（ １２００ ℃ 左右），高溫煙氣經過餘熱鍋爐時，與餘熱鍋爐水側的軟化水進行熱量交換，煙溫迅速降至 ２５０℃ 以下，再經收（shōu）塵、製酸或脫硫裝置進一步收塵、降（jiàng）溫（wēn）、淨化，*終達標排放。餘熱（rè）鍋爐水側的（de）軟化水經熱（rè）量交換後產（chǎn）生（shēng）中壓飽和蒸汽（４ ＭＰａ 左右），送至餘熱發電機組發電。具體的工（gōng）藝流程如圖 １ 所示。

１．２餘熱鍋爐
在有色（sè）鉛鋅冶（yě）煉中（zhōng），大（dà）多數（shù）選擇是爐窯水管式餘熱鍋爐。從鍋爐控製對象（xiàng）來分，它主要由除鹽水（shuǐ）箱、除（chú）氧給水泵（bèng）、除氧器、汽包給水（shuǐ）泵、餘熱鍋爐本體、汽包、分汽缸、刮板除灰機、清灰（huī）係統等組（zǔ）成；根據自動化儀表來分，其主要由測量儀表（水（shuǐ）位、壓（yā）力、流（liú）量、溫度等），執行機構（電動、氣動調節閥（fá）、變頻器），設備電器控製以及 ＤＣＳ 係統等組成。
２ＤＣＳ 係統在有色（sè）鉛鋅冶（yě）煉餘熱鍋爐控製的應用要點
２．１ＤＣＳ係統保證入爐煙氣穩定供熱
保障餘熱鍋爐係統的穩定運行，不僅要對餘熱鍋爐水（shuǐ）側的軟（ruǎn）化水進行控製，同時也需要將熔煉中產生煙氣的熱能控製在一定的範圍內（nèi），這樣才（cái）能保障餘熱鍋爐及餘熱發電的穩定運行。因（yīn）此，這就要求不僅對進入熔煉爐的物（wù）料按熱平衡原理計算出的比例進（jìn）行自動配料，對進入熔煉（liàn）爐氣體的流量、含氧量以及壓力也需要進行控（kòng）製，而且還需要對物料與氣體之（zhī）間的比例進行控製，這（zhè）樣（yàng）才能使物料在熔煉爐內充分進行氧化或（huò）還原反應。考（kǎo）慮以上需求，可以利用（yòng）功能（néng）強大的 ＤＣＳ 係統實現（xiàn）： ① 對原料、燃料（liào）和輔助材料（liào）按比例進行精確穩定動態（tài）配料，保證入爐物料有可靠的熱平衡穩定性。 ② 對入爐混合空氣的流（liú）量以及含氧量進行動態控（kòng）製（zhì）。 ③ 根據空料比或氧料比，對（duì）入爐加料量與混合空氣的流量、含氧量之間實現綜合聯動的比值調節。 ④ 為保（bǎo）障出口煙氣的（de）熱能穩定控製，根據入爐煙氣（qì）溫度，可以通過 ＤＣＳ係統（tǒng）做到生產工（gōng）藝（yì）的聯動。總（zǒng）之，通過 ＤＣＳ 係統（tǒng），能綜觀全局，實現各種複雜的（de）控製，其不僅穩定（dìng）生產、保證產量，也（yě）保障了出口煙氣的熱能穩定控製，確保鍋爐內蒸汽的壓力始終保持在穩定狀態，符合定值標準，以*少的熱量能（néng）耗實現標準的燃燒效果，控製冶煉工藝熔煉（liàn）爐的生產（chǎn）穩定 。
２．２ＤＣＳ係統對（duì）餘熱鍋爐運行關（guān）鍵參數的控製（zhì）調節
（１）ＤＣＳ係（xì）統對餘（yú）熱鍋爐水側的自（zì）動化控製可分為汽包水位三衝量串級自動調節（jiē）控（kòng）製，汽包、分汽缸蒸汽壓力ＰＩＤ調節自動控製，給水泵的變頻控製，除氧器水位ＰＩＤ調（diào）節自動控製，除氧器軟化水蒸氣加熱自動控製（zhì），除鹽水箱（xiāng）水位自動控（kòng）製，清灰振（zhèn）動時序控製（zhì）以及綜（zōng）合聯動等。
（２）在（zài）餘熱鍋爐控製中，汽包水位控製是（shì）重中之重。因鍋爐是發電、冶煉、化工等工業部門（mén）重要的能源、熱源動力設備，盡管鍋爐（lú）種類很多，但蒸（zhēng）汽發生係統和蒸汽處理係統基本是相同的。餘熱（rè）鍋（guō）爐設備（bèi）是（shì）一（yī）個比（bǐ）較複（fù）雜的調節對象，為保證餘熱鍋爐（lú）設備的（de）安（ān）全穩定並提供合格的蒸汽，餘熱（rè）鍋爐汽包的水位控製至關重要。汽包水位過（guò）高會影（yǐng）響汽水分離，使蒸汽帶液，損壞汽輪機葉片；水位過（guò）低會（huì）損壞鍋爐，甚至引（yǐn）起爆炸。鍋爐汽包水位調節就是（shì）使給水量與鍋爐的蒸汽量相平衡，並維持汽包水位在工藝規定（dìng）的（de）範圍內。目前汽包水位控（kòng）製方式有單衝量、雙衝量和（hé）三衝量 ３ 種，其中三衝量汽包水位控製是目（mù）前汽包水位（wèi）*佳的控製方式之一。利用 ＤＣＳ 係（xì）統（tǒng）特點，通過編程方式實現：汽包的水位是主衝量（liàng）（主信（xìn）號），蒸汽流量、給水量是輔助前饋衝量（liàng），根據（jù）蒸汽（qì）流量、給水量的變化及（jí）時校正（zhèng）調節閥閥位開度。其中，汽包水位是主回路調節控製，給水量的調節回路是副回路串級控製，其汽包水位的設定值由主回路來確定，副回（huí）路的（de）給定值（即給水（shuǐ）流量）由主回路（lù）調節器輸出來控製決定（dìng）；蒸汽流量變化及時提前補償副回路給定（dìng）值，從而實現前饋—串級複雜的（de）係統功能（néng）調節（jiē）。通過 ＤＣＳ 係統的操（cāo）作站（人機界麵），利用 ＤＣＳ 係統的（de） ＰＶ 、 ＳＰ 、 ＯＰ 運行趨勢圖 ，對主、副回路ＰＩＤ 參數進行直觀整定；根據汽包水位不同限值、熔煉爐不（bú）同工況階段，通過 ＤＣＳ 係（xì）統可以做到對汽包水（shuǐ）位進行分程（chéng）設定不同的值，實現對汽包（bāo）水位（wèi）的穩（wěn）定控製。
（３）餘熱鍋（guō）爐采用 ＤＣＳ係統，不僅延長鍋爐係統的使用年（nián）限，而且對餘熱鍋爐安全（quán）運行提供（gòng）了（le）保障，如：一旦出現汽包水位過低等嚴重情況， ＤＣＳ係統就會立刻聯動（dòng）執行（háng）停風、停料（liào）、進（jìn）一步（bù）停爐等緊急避險操作。
２．３ＤＣＳ係統對餘熱鍋爐水力循環的控製
爐窯（yáo）水管式餘熱鍋爐水側水力循環分強（qiáng）製循環和自然循環兩（liǎng）種。對於強製循環餘熱鍋爐來說，不僅（jǐn）需要對循環動力、循環軟化水流量、各循環點水溫進行監控（kòng），還需要對水力循環中的水質進行監測。因此，要綜（zōng）合提高餘熱鍋爐的應用質量。如：鍋爐內的（de）水酸堿值應該保持在 １０～１２ ；硬度不易過高，我國《工 業 鍋 爐 水 質 》（ ＧＢ１５７６ - ２００８ ）文件中（zhōng）提出了嚴格標（biāo）準；需要使用儀器儀表對爐水情況進行定期分析，取樣化驗，並做好排汙工作，以免灰塵雜（zá）物沉積（jī）過多，在鍋爐底部形成（chéng）結垢，伴隨水循環發生管堵現象。雖然我國很多企業在使用（yòng）鍋爐餘熱資源時已經（jīng）較為成熟，但是ＤＣＳ係統在鍋爐水質自動測控方麵上仍存在一定困難，需要盡快（kuài）完（wán）善監督管理體係，從而推進我國鍋爐係（xì）統應用的（de）不斷發展。
２．４ＤＣＳ係統進行數據采（cǎi）集監測組網
（１）ＤＣＳ係統能夠對采集的數據進行實時（shí）存（cún）貯，對曆史數據可以按時間進行查詢，通過趨勢圖可以分析故障發（fā）生原因，還可以對測點數據超限（xiàn）通過 ＤＣＳ畫麵發出聲光報警、關鍵測（cè）點數（shù）據嚴重超限時可以自動聯（lián）鎖停機等。這些功能（néng）為技術人員、操作人員、儀表維修人員分析、判斷、及時處理設（shè）備或工藝故（gù）障提供了很好的工具（jù），為安全生產提供（gòng）了有力（lì）保障。
（２）在有（yǒu）色鉛鋅冶煉（liàn）過程中，為提高產品（pǐn）的回（huí）收率，需（xū）要對物料（liào）進行多工序冶煉，這就產生出多種（zhǒng）形式的（de）熔煉（liàn）爐，也就配套生成了多台餘熱鍋爐。根據工藝、設（shè）備、生產管理等方麵的要求，需要對它（tā）們進行（háng）集中管（guǎn）理與控製。因此，利用 ＤＣＳ開放的網絡結（jié）構和國（guó）際性的開放現場總線這一特性，可以做到對（duì）多台鍋爐（例如：鉛鋅冶煉中的底吹爐、側吹爐、煙化爐、鋅碚燒爐的餘熱（rè）鍋爐）、配套（tào）冶煉（liàn）生產線以及餘熱發電機組進行數據（jù）采集監測綜合組網，對（duì）每台鍋爐產生的中壓飽和蒸汽進行並網控製、集中輸送，從而保障餘熱能源的充分利用、發電機組的穩定運行，實現了公司內（nèi）各工序之（zhī）間的本地控製、異地數據共享、統一調（diào）度、餘熱能源*大化利用。
２．５ＤＣＳ係（xì）統儀表設備的選型
對於整套自動化儀表係統來說，ＤＣＳ 係統是“上層建築”，而儀表（biǎo）設備是“經濟基礎（chǔ）”，儀表設備的準確（què）性（xìng）和穩定性對自動化控製是十分重要的（de）。有色鉛鋅冶煉及餘熱鍋爐（lú）工藝涉及（jí）的儀表設備種類繁多：有測（cè）溫的，如熱電偶、熱電阻；有測壓的，如壓力和差壓變送器；有（yǒu）流（liú）量測量，如采（cǎi）用差壓式（如（rú）孔板、阿流巴等（děng））、渦街、電磁、熱（rè）式質量（liàng）等原理的流量計；有分析（xī）氣體成分的分析表、水位計；有氣（qì）動、電動調節閥等執行（háng）機構。因此，對儀表設備的選型、安裝和使用應注意幾點：
（１）對引風機（jī）出口（kǒu）煙氣流量的測量，可選用熱式質量流量（liàng）計；對常壓、常溫、導電液體介質（zhì）的流量測量，可選用（yòng）硝酸（suān）鉀流量計；對於氣體（tǐ）、蒸汽的流量測量（liàng），可（kě）采用孔板等帶溫壓補償的流量計。
（２）汽包兩側水位的測量應采（cǎi）用不同原理製造（zào）的（de）水位計。傳統的測量方法是采用平衡容器差壓式水位計，由（yóu）於該測量方式（shì）的引壓管道在冬（dōng）天時管道內（nèi）易結（jié）冰，不能正常工作，因此需要對引壓（yā）管（guǎn）道進行伴熱保溫。同時，它也不（bú）能實施全（quán）工況測量，存在“假水位”測量，例如在鍋爐啟停、連排、排空、事故等不穩定運行工況下建立穩定差壓條件時間較長，恢複時間較長或幹（gàn）脆不能建立正常差壓，需要人（rén）工幹預等。汽包水位*佳的測（cè）量方法是采用智能汽包電容液位計或導波雷達（dá）液位計，雖然價格略（luè）高（gāo），但（dàn）生產中無須對管道（dào）伴（bàn）熱保溫且平時基本不（bú）需要維護。但要注意的是，由於汽包內的水在不同壓力和溫（wēn）度下對（duì）汽包電液（yè）位計形成的電容值略有不同，或對導波雷達液位計的電（diàn）磁波（bō）吸收略有不同，因此在（zài）汽包（bāo）電（diàn）容液位計或導（dǎo）波雷達液位計安裝完成（chéng）後，需根據實際工況進行遷移校正。
（３）在鍋（guō）爐設備的安裝調試期，設備全部安裝完成後進（jìn）行水壓試（shì）驗前，*好將安裝好的（de）鍋爐儀表如調節閥、流量計等先拆卸下來，用短接連接；或將儀表設備前後的手（shǒu）動閥關閉，將旁路閥打開。這是由於鍋爐設備（bèi）在（zài）焊接時會留下許多焊渣或鐵塊（kuài）在管道內，水壓試驗時這些焊渣或鐵塊（kuài）會（huì）損壞儀表設備，如調節閥的閥芯或閥體，從而導致閥門（mén）關不嚴，嚴重時甚至影響正常生產。
３ 結語
在工業自（zì）動化控製係統發展過程中， ＤＣＳ係統的應用對於控製餘熱（rè）鍋爐正常運行是十分關鍵的。近幾年（nián），餘熱（rè）鍋爐（lú）的資源利用率不斷提高， ＤＣＳ 係統的應用範圍也（yě）更為廣泛，為企業取得了良（liáng）好（hǎo）的經濟效益。

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