用户中心

资讯 > DCS

冶金燃气余热发电体系的控制原理研究

作者:章素华2006.02.24阅读 6608

    我国冶金行业的冶金燃气资源的余热综合利用发电技术已经兴起,采用燃气轮机装置进行冶金燃气资源的余热利用在国内已经有案例www.cechina.cn,但是燃烧低热值煤气的燃汽轮机燃烧器装置需要采用特殊制造工艺。采用蒸汽轮机组发电装置的高炉煤气资源的余热利用,国内也有成功的工程业绩,投资相对低廉。
冶金轧钢生产流程的三种煤气余热资源综合发电供热利用,余热体系既要满足冶金主体生产过程的能量平衡CONTROL ENGINEERING China版权所有,也要满足余热煤气的发电供热生产过程的能量平衡。其工艺发电过程能量平衡及控制原理的研究,对冶金行业综合环保、余热利用、能源优化、经济效益等方面均有很大的社会意义。
一、能量平衡体系与可控边界的分析
   冶金行业生产工艺流程是大规模的连续性生产过程。高炉、焦炉、转炉煤气的生成有很多不确定性,无论煤气种类、气量、热值均会随生产流程的变化而变化。自备电厂的电负荷和热负荷的需求也随冶金生产过程变化而变化。靠工人操作控制,来不及跟踪流程的煤气种类、压力、流量、热值的波动以及负荷多种变量实时变化。
该生产过程是一个非常复杂的多变量对象,自动调配这个庞大的能量平衡体系,自动维系整个能量体

系的输入和输出能量平衡,没有一个成熟地、简单地控制方法可以直接解决这个体系的平衡。

冶金燃气余热发电体系的控制原理研究如图


    根据能量平衡原理,采用DCS的自动控制系统

CONTROL ENGINEERING China版权所有

,首先要界定DCS可调范围概念:正常工况的产气量、热值均会随生产流程在一定允许范围内变化,其发电供热段生产也与之相应,是DCS可调整范围;在特殊情况下气量和热值量会超出变化允许范围,DCS进入报警保护阶段;在冶金工艺生产方式发生变化.会导致电厂的生产方式的变化,不属于自动调整范畴。
例如,停掉一台高炉,工艺流程的冶金燃气就会明显减少,减少的煤气量超出锅炉负荷可调节范围,同时又没有足够的焦炉煤气和转炉煤气的补充CONTROL ENGINEERING China版权所有,就要考虑停掉一台锅炉。电热负荷点的负荷减少,要停掉一台汽轮机。
最大化利用余热,燃气资源要最大化被利用发电、供热,要优先企业内部电、热负荷需求。明确自动控制方案时CONTROL ENGINEERING China版权所有,首先要确定燃气、发电、需求侧各工艺段调控边界,分析如下:
1)冶金生产流程运行方式变化:主体流程运行方式变化是事前变量,要通过调度指令

控制工程网版权所有

,调整电厂的运行方式。
2)需求侧负荷点的大设备的投入、退出:根据工艺生产需要,用电、用热设备的增减,会影响电厂的电、热负荷的输出www.cechina.cn,也要通过调度指令

控制工程网版权所有

,调整电厂的运行方式。
3)主体流程出现故障:由于设有储气罐,在第一时间内,不会波及电厂的燃料层供应,出现故障信息后,电厂要有相应的故障保护措施。调度中心要根据可恢复故障、或不可恢复故障程度迅速发出指令,指导、调整电厂的生
产运行方式。

冶金燃气余热发电体系的控制原理研究如图


    4)发电设备的投退或故障:发电厂的锅炉汽轮机设备的启停和运行方式操作,以值长指令为依据。
如上图所示,根据总体系能量平衡关系,为了便于各段的能量平衡调节控制,我们把这个大体系分成4段相对独立相互关联的子能量平衡体系。
工艺三种煤气的生成,与电厂锅炉燃料消耗平衡,全部煤气送入锅炉;
4台燃气锅炉的入炉燃料,与送到母管蒸汽能量平衡,保证母管压力稳定;
母管蒸汽能量,与各电负荷点的电负荷平衡,内部负荷优先;
母管蒸汽能量,与热网的热负荷平衡,维系热网压力稳定,不影响供电;
要维系主体流程煤气与电厂的大热力体系平衡,在热力体系的可调整范围内,各子段热力体系平衡层面调控原则是:
1)以气定汽:最大化利用炼钢炉的所产生的可燃煤气,把全部生成煤气送入锅炉转化成为蒸汽;
2)气量、含量互补:3种煤气的生成量,以及3种煤气中的热值含量均在一定范围内变化,3种煤气能够自动互补产"气"。即如果测量出某煤气的CO含量偏低,自动增加煤气流量补偿含量的不足,或者通过另外两路煤气CONTROL ENGINEERING China版权所有,自动跟进补充总热值。确保输入锅炉的总热量。
输出总热量=锅炉效率x输入总热量
3)以汽定电:锅炉所产生的蒸汽,要最大化的用于发电,发电优先平衡内部电负荷,电量不够或多余靠电网平衡。冷凝机组专职发电。抽汽机组选择"以电定热",优先保证电负荷,同时维持供热。
4)以热定电、以电定热:抽汽机可以"以热定电或以电定热"方式运行,选择"以热定电",以提供热负荷为主,靠调整汽轮机的调压器,改变所提供的热负荷量,同时提供电负荷。抽汽机组也可以"以电定热",要看哪种负荷对工艺更重要CONTROL ENGINEERING China版权所有,和更有后备保障系统支持来确定。
5)供热网平衡:在机组抽汽负荷可调范围内CONTROL ENGINEERING China版权所有,靠机组调压器调节供热负荷,确保热网压力稳定。超出机组调压可调范围,需要靠减温减压器调节热网负荷。或者靠其它汽源保证。
实现大热力体系的自动化控制,根据DCS中常规PID控制规律的控制域,一定要进行专家解偶一个层面一个回路的进行热力平衡控制。负荷优化分配,包括煤气资源的优化分配,不

标签:炼铁,冶金,
版权声明:版权归控制工程网所有,转载请注明出处!

频道推荐

关于我们

控制工程网 & CONTROL ENGINEERING China 全球工业控制、自动化和仪器仪表领域的先锋媒体

CE全球

联系我们

商务及广告合作
任小姐(北京)                 夏小姐(上海)
电话:010-82053688      电话:18616877918
rendongxue@cechina.cn      xiashuxian@cechina.cn
新闻投稿:王小姐

关注我们的微信

关于我们 | 网站地图 | 联系我们
© 2003-2020    经营许可编号:京ICP证120335号
公安机关备案号:110102002318  服务热线:010-82053688