淺析煤（méi）層注水流量（liàng）計在冶煉餘（yú）熱鍋爐自動（dòng）化控製中的應用

摘要：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。結合 ＤＣＳ係（xì）統特點，討論其在有色（sè）鉛鋅冶煉餘熱鍋爐自動化（huà）控（kòng）製中所起到的具（jù）體作用，為餘熱鍋爐的自動化控製提供一些參考和借鑒。
１ 有色鉛鋅冶（yě）煉餘熱鍋爐簡述
１． １有色鉛鋅冶煉工藝（yì）流程
在有色金屬冶煉（liàn）過程中，將（jiāng）原（yuán）料、燃料和輔助材料根據熱平衡原理按一定比例進行配（pèi）料，配料後的物料與空氣或高含氧的混合空氣在熔煉爐中進行氧化或還原反應，熔煉出有色金屬產品。同時，在熔煉過程中會產生大量的高溫煙氣（qì）（ １２００ ℃ 左右），高溫煙氣經過餘熱鍋爐時（shí），與餘熱鍋爐水側（cè）的軟化水進行熱量交換，煙溫（wēn）迅速降至 ２５０℃ 以下，再經收塵、製酸或脫硫裝置進一步收塵、降溫、淨（jìng）化，*終達標排放。餘熱鍋爐（lú）水側的軟化水經熱（rè）量交換後產生中壓飽和蒸汽（４ ＭＰａ 左右（yòu）），送至餘（yú）熱發電機組（zǔ）發電。具體的工藝流程（chéng）如圖 １ 所示（shì）。

１．２餘熱鍋（guō）爐
在有色鉛鋅冶煉中，大多數選（xuǎn）擇是爐窯水管式餘熱鍋爐。從鍋爐控製對象來分，它主要由（yóu）除（chú）鹽（yán）水箱、除氧給水泵、除（chú）氧器（qì）、汽包給水泵、餘熱鍋爐（lú）本體、汽（qì）包、分汽缸、刮板除灰機、清灰係統（tǒng）等組成；根據自動化儀表來分，其主要（yào）由測量儀表（水位、壓力、流量、溫度等），執行機構（電動、氣動調節閥、變頻器），設備電器控製以及 ＤＣＳ 係（xì）統等組成。
２ＤＣＳ 係統在有（yǒu）色鉛鋅冶煉餘（yú）熱鍋（guō）爐控製的應用要點（diǎn）
２．１ＤＣＳ係統（tǒng）保證入爐煙氣（qì）穩定供熱
保障餘（yú）熱鍋爐係統的穩定運行，不僅要對餘熱鍋爐水側的軟化水進行控製，同時也需要將熔煉中產生煙氣的熱能控製在一定的範（fàn）圍內，這樣才能保障餘熱鍋爐及餘熱（rè）發電的穩定運行（háng）。因此，這就要求不僅對（duì）進入熔煉爐（lú）的物料按熱平衡原理計算出的比例進行（háng）自動配料（liào），對進入熔（róng）煉爐（lú）氣體（tǐ）的流量、含（hán）氧量以及（jí）壓力也需（xū）要進行控製，而且還需要對物料與氣體之間的（de）比例進行控製，這樣才能（néng）使物料在熔煉爐內充分（fèn）進行氧化或還原反應。考慮以上需（xū）求，可以利用功能強大（dà）的 ＤＣＳ 係統實現： ① 對原料、燃料和輔助材料按比例（lì）進（jìn）行精確穩定動態配（pèi）料，保證入爐（lú）物料有可靠的熱平衡穩定性。 ② 對入爐混合空氣的流量以及含氧量進行（háng）動態（tài）控製。 ③ 根據空料比或氧料比，對入爐加料量與混合（hé）空氣的流量、含氧量之間實現綜合聯（lián）動的比值調節。 ④ 為保障出口煙氣（qì）的熱能穩定控製，根（gēn）據入爐煙氣溫度，可以通過 ＤＣＳ係統做到生產工藝的聯動。總之，通（tōng）過 ＤＣＳ 係統，能綜觀全（quán）局（jú），實現各種複（fù）雜的控製，其不（bú）僅穩定生（shēng）產、保證產量，也保障了出（chū）口煙氣的熱能穩定控製，確保（bǎo）鍋爐（lú）內蒸汽的壓力（lì）始（shǐ）終（zhōng）保持在穩定狀態，符合定值標準，以*少的熱量能耗實現標準的燃燒效果，控製冶煉工藝熔煉爐的生產穩定 。
２．２ＤＣＳ係統對餘熱鍋（guō）爐運行關鍵參數（shù）的（de）控製調節
（１）ＤＣＳ係統對餘熱鍋爐水側的自（zì）動化控製可分為汽包水位三衝量串級自動調節控（kòng）製，汽包、分（fèn）汽缸蒸汽壓力ＰＩＤ調節自動控製，給水泵的（de）變頻控（kòng）製，除氧器水（shuǐ）位ＰＩＤ調節自動控製（zhì），除氧器軟化水蒸氣加熱自動控製，除鹽水箱水位自動控（kòng）製，清灰振動時序控製（zhì）以及綜合聯動等。
（２）在餘（yú）熱鍋爐（lú）控製中，汽包水位控製（zhì）是重中之重（chóng）。因鍋爐是發電、冶煉、化工等工業部門重要的能源、熱源動力設備，盡管鍋爐種類很多，但蒸汽發生係統和蒸汽處（chù）理係（xì）統基本是相同的。餘熱鍋爐設備是一個比較複雜的（de）調節對象，為保證餘（yú）熱鍋爐設備的安全穩定並提（tí）供合格的蒸汽，餘熱鍋（guō）爐汽包的（de）水位（wèi）控製至關重要。汽包水位過高會影響汽水分離，使蒸汽（qì）帶（dài）液，損壞汽輪機葉片（piàn）；水位過（guò）低會損壞鍋爐，甚至引起爆炸。鍋爐汽包（bāo）水位調節就（jiù）是使給水量與鍋爐的蒸汽量相平衡（héng），並維持汽包水位在工（gōng）藝規（guī）定（dìng）的範圍內。目前汽包水位控製方式有單衝量、雙（shuāng）衝量和三衝量 ３ 種，其中三衝量汽（qì）包水位（wèi）控製是目前汽包水位*佳（jiā）的控製方式（shì）之一。利（lì）用 ＤＣＳ 係統（tǒng）特點，通過編程方式實現：汽包的水位是主衝（chōng）量（主信號），蒸汽流量、給水（shuǐ）量是輔助前饋衝量，根據蒸汽流量、給水量（liàng）的變化及時校正調節閥閥位開（kāi）度。其中，汽包水位是主回路調節控製，給水（shuǐ）量的調節回路是副（fù）回路串級控製，其汽包水位的設定（dìng）值由主（zhǔ）回路來確定，副回路的給定值（即給水流量）由主回路調節器輸出來控製決定；蒸汽流量變化及時提前補償（cháng）副回路給定值，從而實現前饋—串級複雜的係統功能調節。通過（guò） ＤＣＳ 係統的操作站（人機界麵），利用 ＤＣＳ 係統的 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（qì）包水位不同限值、熔（róng）煉爐不（bú）同工況階段，通過 ＤＣＳ 係統可以（yǐ）做到對汽包水（shuǐ）位進行分（fèn）程設定不同的值，實現對汽包水位的穩定控製。
（３）餘熱鍋爐采用 ＤＣＳ係統，不僅延長鍋爐係統（tǒng）的使用年限，而且對餘熱鍋（guō）爐安全運行提供了保障，如：一旦出現汽包水位過低等嚴重情況， ＤＣＳ係統就（jiù）會立刻聯動執行停風、停料、進一步停（tíng）爐（lú）等緊急避（bì）險操作。
２．３ＤＣＳ係統對餘（yú）熱鍋爐水力循環（huán）的控製
爐窯水管式（shì）餘熱鍋爐（lú）水側水力循環分強製循環和（hé）自然循環兩種。對於強製循（xún）環餘熱鍋爐（lú）來說，不僅需要對循環動（dòng）力、循環（huán）軟化水流量、各循環點水（shuǐ）溫進行監控（kòng），還需要對水力循環中的（de）水（shuǐ）質進行監測。因此（cǐ），要綜（zōng）合提高餘熱（rè）鍋爐的應用質量。如：鍋爐內的水酸堿值應該保持在 １０～１２ ；硬度不（bú）易過高，我國（guó）《工（gōng） 業 鍋 爐 水 質 》（ ＧＢ１５７６ - ２００８ ）文件中（zhōng）提（tí）出了嚴格標準；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（zuò）好排汙工作，以免灰塵雜物沉積過多，在鍋爐底部形成結垢，伴隨水循環發生管（guǎn）堵現象。雖然我國（guó）很多企業（yè）在使用鍋爐餘熱資源時已經較為成熟（shú），但（dàn）是ＤＣＳ係統在鍋爐水質自動測控方麵上仍存在一定困難，需要盡快完善監督（dū）管（guǎn）理體係，從而推進我國鍋爐係統應用的不斷發展。
２．４ＤＣＳ係統（tǒng）進行數據（jù）采集監測組網
（１）ＤＣＳ係統能夠對（duì）采集的（de）數據進行實時存貯，對曆（lì）史數據可以按時間（jiān）進行查詢（xún），通過趨勢圖可（kě）以分析故障發生原因，還可以對（duì）測點數據超限通過 ＤＣＳ畫麵發出（chū）聲（shēng）光報警、關鍵（jiàn）測（cè）點數據嚴重超限（xiàn）時可以自動聯鎖停機等。這些功能為技術人員、操作人員（yuán）、儀表維修人（rén）員分析、判斷（duàn）、及時處理設備或工藝故障提（tí）供了很好的工具，為安全生產提供了有力保障（zhàng）。
（２）在有色鉛鋅冶煉過程中，為提高產品的回收率，需要對物料進行多工序冶煉，這就產生出（chū）多種形式的熔煉爐，也就（jiù）配套生（shēng）成了多（duō）台餘熱鍋爐。根據工藝、設備、生產管理等方麵的（de）要求（qiú），需要（yào）對它們（men）進行集中管（guǎn）理與控製。因此，利（lì）用 ＤＣＳ開放的網絡結構和（hé）國（guó）際性的開放現場總線這一特性，可以做到對多台鍋爐（例如：鉛（qiān）鋅冶煉中的（de）底吹爐、側吹爐、煙化爐、鋅碚燒爐的餘熱鍋爐）、配套冶煉（liàn）生產線以及餘熱發電機組進行數據采集監測綜合組網，對每台鍋爐產生的中壓飽和蒸汽進行並網控（kòng）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，實現了公司內各工（gōng）序（xù）之間的本地控製、異地數據共享、統一（yī）調度、餘熱能源*大化利用。
２．５ＤＣＳ係統儀（yí）表設備的選型
對於整套自（zì）動化儀表係統來說，ＤＣＳ 係統是“上層（céng）建（jiàn）築”，而儀表設備是“經濟基礎”，儀表設備的準確性和穩定性對（duì）自動化控製是（shì）十（shí）分重要的。有色（sè）鉛鋅冶煉及餘熱鍋（guō）爐工藝涉及的儀表設備種類繁多：有測溫的，如熱電偶、熱電阻；有測壓的，如壓力和（hé）差壓變送器；有流量測量，如采用差壓式（如孔板、阿流巴等）、渦街、電磁、熱式質量等原理的流（liú）量計；有分析氣體成分的分析（xī）表、水位（wèi）計；有氣動、電動調節閥等執行機構。因（yīn）此，對儀表設備的（de）選型、安裝和使用應注意幾點：
（１）對引（yǐn）風機出口煙氣流（liú）量的測量，可（kě）選用熱式質量流量計；對常壓、常溫、導電液（yè）體介質的流量測量（liàng），可選用煤層（céng）注水流量計；對於（yú）氣體、蒸汽的流量測量，可采用孔板等帶溫壓補償的（de）流（liú）量計。
（２）汽包兩側水（shuǐ）位的測量應采用不同原理製造的水位計。傳統的測量方法是采用平衡容器（qì）差（chà）壓式水位計，由於該測量方式（shì）的引壓管道在冬天（tiān）時管道內易結冰（bīng），不能正常工作，因此需要對引壓管道進行伴（bàn）熱保溫。同時，它也不能實施全工況測量（liàng），存在“假水位”測量（liàng），例如在鍋爐（lú）啟停、連排、排空、事故等不穩定運行工況下建立穩（wěn）定差壓條件時間（jiān）較長，恢複時間較長或幹脆不能建立（lì）正常差壓，需要人工幹預等。汽包水位*佳的測量方法是（shì）采用智能汽包電容液位（wèi）計或導波雷達液（yè）位計（jì），雖（suī）然價格略高，但生產中無須對管道（dào）伴熱保溫且平時基本（běn）不需要（yào）維護。但（dàn）要注意的是，由於汽包內的水在不同壓力和溫度下（xià）對汽包電液位計形（xíng）成的電容值略有不同，或對導波雷達液位（wèi）計的電磁波吸收略（luè）有不同，因此在（zài）汽包電容液位計或導波雷達液位計安裝完成後，需根據實際工況進行遷移校正。
（３）在鍋爐設備的（de）安裝調試期，設備全部安裝完成（chéng）後進行水壓試驗前，*好將安裝好的鍋爐儀表如（rú）調節閥、流量計等先（xiān）拆卸下來，用短接連（lián）接；或將儀表設備前後的手動閥關閉，將旁路閥打開。這是由於鍋爐設（shè）備在（zài）焊接時會留下（xià）許多焊渣或鐵塊在管道內，水壓試驗時這（zhè）些焊渣或鐵塊會損壞儀表設備，如調節閥的閥芯或閥體，從而導致閥門關不嚴，嚴重時甚至（zhì）影響正常生產。
３ 結語
在工業自動化控製係統發展過（guò）程中（zhōng）， ＤＣＳ係統的應用對於控製餘熱鍋爐正（zhèng）常（cháng）運（yùn）行是十分關鍵（jiàn）的。近幾年（nián），餘熱鍋爐的資源利用率不斷提高， ＤＣＳ 係統的應用範圍也更為廣泛，為企業取得了良好的經濟效益。

上一篇：關（guān）於蒸（zhēng）汽（qì）流量計改進方案和具（jù）體實施步（bù）驟

下一篇：超純水流量計的概述與在人機界麵的應用