焦?fàn)t廢熱回收中煙道吸力與熱載體溫度控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及涉及焦化行業(yè)焦?fàn)t熱工控制與廢氣余熱利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及廢氣余熱回收中煙道吸力與熱載體溫度進(jìn)行控制的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在焦化行業(yè)，焦?fàn)t煙道廢氣余熱回收利用潛力大(以2 X 55孔JN60-6型焦?fàn)t為例，換熱后煙氣溫度最小降至105°C計(jì)，節(jié)能14674t(ce)/a)，可利用性高(比如煙氣從230°C降至105°C，回收的是其顯熱，工程上極易實(shí)現(xiàn)；回收熱能方式一是直接利用廢氣余熱進(jìn)行煉焦煤調(diào)濕，二是加熱熱載體如低壓蒸汽或高溫?zé)崴?、?dǎo)熱油等二次能源介質(zhì)再利用)。煙道廢氣余熱回收利用是焦化行業(yè)節(jié)能減排的重要技術(shù)手段。無論采用何種方式回收利用焦?fàn)t煙道廢氣余熱，工程控制上必須保證回收與利用二者之間熱量平衡與穩(wěn)定且回收的余熱量最大化，還必須滿足焦?fàn)t生產(chǎn)與回收工藝各自運(yùn)行安全與穩(wěn)定。
[0003]對生產(chǎn)低壓蒸汽或高溫?zé)崴?、?dǎo)熱油等二次能源介質(zhì)(熱載體)再利用的裝置(圖
2、3)，工藝上既要求盡可能多的回收煙道廢氣余熱，又必須保證煙道吸力符合焦?fàn)t設(shè)計(jì)和生產(chǎn)需要且保持穩(wěn)定，同時(shí)還必須保證換熱器熱載體出口溫度穩(wěn)定以滿足用熱器(戶)工藝需求。圖2中的執(zhí)行器為:廢氣引風(fēng)機(jī)出口電動(dòng)調(diào)節(jié)閥5、煙道廢氣吸氣總管電動(dòng)閥3、1#位焦?fàn)t總煙道閘板1_1、2#位焦?fàn)t總煙道閘板1-2及風(fēng)機(jī)變頻器；圖3中的執(zhí)行器為:廢氣引風(fēng)機(jī)出口電動(dòng)調(diào)節(jié)閥5、煙道廢氣吸氣總管電動(dòng)閥3、1#位焦?fàn)t總煙道閘板1_1、2 #位焦?fàn)t總煙道閘板1-2及風(fēng)機(jī)變頻器。
[0004]該類裝置現(xiàn)有控制系統(tǒng)(圖1)為單回路反饋控制:①煙道吸力控制方面:以煙道廢氣吸氣總管吸力P3為被控參數(shù)，通過檢測P3實(shí)際吸力與輸入的設(shè)定吸力如(550?600)±50Pa經(jīng)PLC比較后，向執(zhí)行器發(fā)出PID調(diào)節(jié)指令，實(shí)現(xiàn)P3吸力的控制。②熱載體溫度控制方面:以熱載體一(廢)氣換熱出口之熱載體溫度T4為被控參數(shù)，通過檢測T4實(shí)際溫度與輸入的設(shè)定溫度經(jīng)PLC比較后，再向煙氣吸力控制系統(tǒng)發(fā)出PID調(diào)節(jié)指令，通過增加或減少進(jìn)入換熱器高溫廢氣量來實(shí)現(xiàn)出口熱載體溫度控制。
[0005]現(xiàn)有焦?fàn)t煙道廢氣余熱回收利用裝置其控制方面都存在焦?fàn)t煙道吸力不穩(wěn)定和余熱回收不能最大化問題；對加熱熱載體(蒸汽或高溫?zé)崴?、?dǎo)熱油等)供二次利用的裝置，還存在二次熱載體(特別是生產(chǎn)高溫?zé)崴畷r(shí))升溫速度難控制問題。主要體現(xiàn)在:
(I)煙道吸力以煙道廢氣吸氣總管為控制對象，因現(xiàn)場管線布置等原因造成1#、2#總煙道爭奪吸力而分配不均且不穩(wěn)定；其PU P2之設(shè)定值±30Pa穩(wěn)定率僅75%?80%。
[0006](2)焦?fàn)t煙道廢氣溫度和余熱總供給量是相對穩(wěn)定的，但用熱系統(tǒng)因受多種因素制約其熱量需求是不太穩(wěn)定的，為實(shí)現(xiàn)二者熱平衡，同時(shí)又需保持煙道吸力，因此除調(diào)節(jié)K5、K6或引風(fēng)機(jī)頻率外，還需頻繁調(diào)節(jié)總煙道閘板K1、K2，因存在調(diào)節(jié)響應(yīng)滯后情況，加劇了總煙道吸力波動(dòng)；此外總煙道閘板重達(dá)數(shù)噸，KU K2電動(dòng)執(zhí)行器因長期頻繁工作易疲勞損壞。
[0007](3)蒸汽/高溫?zé)崴?、?dǎo)熱油等二次熱載體溫度穩(wěn)定性要求高(以高溫?zé)崴疄闊彷d體為例，其工藝一般要求T4=140± 10°C )，簡單采用T4溫度與P3吸力串級控制，一方面P3與T4間經(jīng)常存在顧此失彼情況(如:為提高T4需要加大引風(fēng)機(jī)風(fēng)量以提高廢氣余熱采出量時(shí)，焦?fàn)t煙道吸力同步增大而無法穩(wěn)定；同樣為了降低T4需要減少引風(fēng)機(jī)風(fēng)量以降低廢氣余熱采出量時(shí)，焦?fàn)t煙道吸力同步減少而無法穩(wěn)定)；另一方面，因?yàn)檎{(diào)節(jié)響應(yīng)的滯后性，存在T4溫度、P3吸力大起大落問題，無法滿足用戶(如間接加熱式煤調(diào)濕系統(tǒng)對熱載體穩(wěn)定性之需要。
[0008](4)焦?fàn)t煙道廢氣余熱回收量受到限制。如前所述，為了穩(wěn)定P3吸力，又要控制T4溫度，現(xiàn)有控制系統(tǒng)不得不采取通過K1、K2配合調(diào)節(jié)。這樣必然有部分高溫廢氣不經(jīng)換熱器、引風(fēng)機(jī)而直接經(jīng)煙囪排放，使廢熱回收不能最大化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的就是提供一種智能選擇型焦?fàn)t廢氣余熱回收中煙道吸力與熱載體溫度進(jìn)行控制的方法。
[0010]本發(fā)明的解決方案是這樣的:
一種焦?fàn)t廢熱回收中煙道吸力與熱載體溫度進(jìn)行控制的方法，其特征在于:
(1)、煙道吸力自適應(yīng)定值控制步驟:以各焦?fàn)t總煙道廢氣吸力Ρ1、Ρ2為被控參數(shù)，通過檢測Ρ1、Ρ2實(shí)際吸力與預(yù)先設(shè)定的各焦?fàn)t總煙道廢氣標(biāo)準(zhǔn)吸力經(jīng)PLC比較后，向1#位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、2#位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥或廢氣引風(fēng)機(jī)之變頻器發(fā)出PID調(diào)節(jié)指令，實(shí)現(xiàn)Ρ1、Ρ2吸力的穩(wěn)定控制；
(2)、熱載體溫度自適應(yīng)定值選擇控制步驟:設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)溫度Τ，檢測Τ4的實(shí)際溫度，當(dāng)Τ4實(shí)際溫度<標(biāo)準(zhǔn)溫度T時(shí)，采用煙道吸力自適應(yīng)定值控制步驟提高廢氣采出量以控制Τ4穩(wěn)定；當(dāng)Τ4實(shí)際溫度彡標(biāo)準(zhǔn)溫度T時(shí)，按Λ T4=±2-4°C溫差，其中Λ Τ4指單位時(shí)間內(nèi)內(nèi)前后2次實(shí)際測量溫度之差，采用上述煙道吸力自適應(yīng)定值控制步驟控制廢氣采出量，同時(shí)利用Τ4 “溫差控制回路”控制進(jìn)入熱載體一一(廢)氣換熱器之熱載體流量，從而實(shí)現(xiàn)Τ4穩(wěn)定。
[0011]更具體的技術(shù)方案還包括:所述步驟(I)中，是采用PLC逐級向1#位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、2#位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥一廢氣引風(fēng)機(jī)之變頻器一I#位焦?fàn)t總煙道閘板、2#位焦?fàn)t總煙道閘板發(fā)出開或關(guān)指令，使Ρ1、Ρ2保持在設(shè)定水平，正常情況下，只有當(dāng)前一級執(zhí)行器無法控制Ρ1、Ρ2穩(wěn)定時(shí)，才啟動(dòng)下一級執(zhí)行器。
[0012]進(jìn)一步的:所述步驟(2)中，是采用系統(tǒng)自動(dòng)檢測Τ4并與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)溫度T進(jìn)行比較；根據(jù)比較偏差的大小及范圍動(dòng)態(tài)、智能地選擇所執(zhí)行的控制方案，使Τ4溫度控制在設(shè)定值的上下允許偏差范圍為T± 10°C。
[0013]進(jìn)一步的:所述的控制方案為:當(dāng)T4彡T時(shí)，按Λ T4=±2_4°C溫差控制，PLC控制系統(tǒng)自動(dòng)向1#位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、2#位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥發(fā)出PID關(guān)小指令，重新調(diào)整P1、P2穩(wěn)態(tài)工作點(diǎn)，使1#位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、2 #位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(2-2)工作狀態(tài)開度< 30%，盡可能減少廢氣采出量；如果1#位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(2-1)、2#位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度已達(dá)到下限5%仍不能使Λ T4降溫幅度要求，PLC自動(dòng)向引風(fēng)機(jī)變頻器發(fā)出降頻指令，進(jìn)一步減少廢氣采出量；如果降頻后Λ Τ4仍不能滿足符合要求，PLC自動(dòng)向電動(dòng)旁通調(diào)節(jié)閥發(fā)出開大指令，以減少熱載體進(jìn)入換熱器流量；如果電動(dòng)旁通調(diào)節(jié)閥開完后仍不能滿足控制要求，PLC自動(dòng)向1#位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、2#位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥發(fā)出開大指令，以減少廢氣采出量，實(shí)現(xiàn)換熱器出水口溫度T4的穩(wěn)定控制。
[0014]進(jìn)一步的:所述的控制方案為:當(dāng)T4 < T時(shí)，T4與P1、P2吸力為自適應(yīng)定值控制，上述煙道吸力定值控制步驟(I)通過通過向1#位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、2 #位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥一廢氣引風(fēng)機(jī)之變頻器一1#位焦?fàn)t總煙道閘板、2 #位焦?fàn)t總煙道閘板發(fā)出相應(yīng)的開大指令，使P1、P2保持在設(shè)定水平，使1#位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、2 #位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥工作狀態(tài)開度多75%，盡可能加大廢氣采出量；如果1#位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、2#位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度已達(dá)到上限95%仍不能使T4提高到設(shè)定值范圍，此時(shí)PLC自動(dòng)向K7發(fā)出PID指令，關(guān)小電動(dòng)旁通調(diào)節(jié)閥以增加熱載體進(jìn)入換熱器流量實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制。
[0015]進(jìn)一步的:所述煙道吸力自適應(yīng)定值控制步驟中，1#位焦?fàn)t總煙道閘板、2 #位焦?fàn)t總煙道閘板正常情況下為常關(guān)。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
(1)煙道吸力穩(wěn)定性大為提高，不再出現(xiàn)P1、P2爭奪P3吸力現(xiàn)象，總煙道閘板K1、K2常關(guān)，不需頻繁工作，其電動(dòng)執(zhí)行器壽命大為提高；P1、P2在設(shè)定值±30Pa之內(nèi)波動(dòng)，穩(wěn)定率提尚到98% ；
(2)熱載體溫度T4:①T4 < 140°C時(shí)，既能保證煙道吸力穩(wěn)定，又能迅速提高溫度滿足用戶需求，同時(shí)增加了煙道廢氣余熱回收總量；②當(dāng)T4彡140°C時(shí)，T4以Λ T4=±2-4°C溫差增、減，能有效防止其溫度大起大落問題，對用熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和換熱器設(shè)備安全意義尤其突出。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)組成示意圖。
[0018]圖2是傳統(tǒng)的煙道吸力控制回路示意圖。
[0019]圖3是傳統(tǒng)的熱載體控制回路示意圖。
[0020]圖4是本發(fā)明對圖1所示系統(tǒng)的煙道吸力控制回路示意圖。
[0021]圖5是本發(fā)明對圖1所示系統(tǒng)的煙道吸力控制回路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合圖1所示的系統(tǒng)對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
本發(fā)明控制系統(tǒng)包括圖4所示的焦?fàn)t煙道吸力控制回路和圖5所示的熱載體溫度控制回路；前者采用自適應(yīng)定值控制，后者采用自適應(yīng)定值選擇控制。
[0023]圖4中執(zhí)行器為:1#位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥2-1、2 #位焦?fàn)t煙道吸氣管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥2-2、引風(fēng)機(jī)變頻器、1#位焦?fàn)t總煙道閘板1-1