刘伊莎
飞马智科信息技术股份有限公司 安徽马鞍山 243000
摘要：余热锅炉是余热发电的重要设备之一，它利用烧结环冷机废气作为热源，生产蒸汽用于发电。在锅炉的正常运行中，汽包液位的控制是一个重要的参数。为了克服负荷设定引起的水位波动过大，消除虚假液位的影响，必须事先消除蒸汽对液位的干扰。因此，除了主流体控制回路外，还插入了蒸汽流量（前馈信号）和进水流量（串级副回路为测量信号）两个辅助附加参数。本文的重点是更好地调节供水，水位信号，蒸汽功率信号和给水流量信号。它综合考虑了蒸汽量和给水量相等的原则，又考虑了水位偏差的大小，既补偿“虚假水位”的反应，又纠正给水量的扰动。
关键词：余热发电；PID控制；汽包液位
一、余热发电和工艺流程
1、余热发电
烧结工序是钢铁企业生产流程中的耗能大户，其能源消耗仅次于炼铁工序，占钢铁产业总能耗的10%，而在烧结过程的总能耗中，有近50%的热能通过烧结机排气和冷却液排气的合理热量释放到大气中，不仅消耗热能，而且还消耗环境。这个烧结矿冷却采用辐射带式冷却机。冷却器的特点是排气温度高，流量大排气量。带式冷却机高温废气余热回收利用对有效降低烧结过程能耗，促进公司可持续发展战略具有重要的现实意义。
2、工艺流程
2.1、烟气
来自带冷机0#烟罩的高温废气经预除尘器与1、2#烟罩的废气混合后，被引风机吸引经锅炉入口挡板依次进入过热器、蒸发器、省煤器，锅炉出口废气一部分经循环风机送入带冷机下部循环利用；一部分经烟囱排放。
2.2、水汽
经除盐水站处理后的纯水进入凝汽器由凝泵经轴封凝汽器加热后与闪蒸器内的水混合，由锅炉给水泵送入1、2#锅炉省煤器及回窑锅炉除氧器。省煤器内的水初步加热后分别进入汽包和闪蒸器，汽包内的水经下降管进入蒸发器，进一步加热后的水汽混合物回到汽包进行汽水分离，不饱和蒸汽进入过热器再次加热成过热蒸汽；除氧器内的水经热力除氧后，由回窑锅炉给水泵送入回窑锅炉省煤器，初步加热后进入汽包，汽包内的水经下降管进入蒸发器和水冷壁，进一步加热后的水汽混合物回到汽包进行汽水分离，不饱和蒸汽进入过热器再次加热成过热蒸汽后，与1、2#锅炉主蒸汽混合后送入汽轮机做功，带动发电机运转发电；做功后的乏汽经冷却后回到热井再次循环。
二、现状分析
目前现有烧结余热利用项目，采用的是ABB自动化系统。原系统在运行过程中存在以下几个问题：
1）、系统使用年限较长，设备老化，不易更换备件，故障率高；
2）、系统的软件版本较低，功能不完善；
3）、系统的操作习惯和运行方式都不适合当前操作人员和技术人员的使用，不易维护。
三、升级改进
1、改进方式
1）、原系统有四面控制柜，尺寸与当前主流柜体尺寸有差异。甲方建议沿用四个柜子的柜壳及端子部分，保持柜外接线不变。这样，既减少了施工量，又避免了重新接线配线可能造成的错误；
2）、更换掉柜内的开关、电源、继电器、自动化模块等陈旧设备，采用AB最新的自动化产品。采用新产品后，柜内空间充足，扩展性好；
3）、更换掉原有工控机，采用当前主流配置的工控机，运行速度快，可满足工艺生产的需求；
4）、重做自动化网络系统，组成环形网络，提高数据传输的可靠性和稳定性；
5）、采用AB公司的软件重新编程并重做HMI人机界面，完善系统的软件功能。
2、特点
1）、硬件配置抗干扰能力强、运行稳定可靠；
2）、系统通讯网络成熟、数据传输率高，误码率低、具有扩展功能；
3）、良好的人机界面，操作简便，显示直观形象；软件功能强大、可满足用户需求。
3、意义
1）、使系统符合技术人员和操作人员的使用习惯，便于维护；
2）、使用新一代的自动化产品，易于备件的选择，易于使用，系统稳定性高，符合当前主流技术规格；
3）、完善自动化的网络系统，提高软件的可操作性，使系统更加人性化。
4、控制模型
建立液位3冲量控制模型，再以该模型为依据，根据水流量、蒸汽流量、液位等数据，对给水阀开度进行偏差修正来达到控制效果。
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Hr：水位设定值
W：给水量
H：水位值
Gc1(s)：主调节器
Gc2(s)：副调节器
Gp(s)：被控对象传递函数
Kd：蒸汽流量检测变送器放大倍数
Kw：给水流量检测变送器放大倍数
Kh：水位检测仪表放大倍数
图1余热发电系统
四、结论
改造后系统能及时克服负荷流量（汽流量）和水流量的影响，控制精度高，适用于低蒸汽量、高负荷和进水的情况是的。单个冲量适用于大汽包容积和低负荷变化不大的情况。因此在整个供水自动控制过程中，设计了两个控制系统，以实现相互转换。主要原因是在启停过程中，当负荷小于满负荷的20%时，蒸汽流量信号很小，测量误差较大。当一旦满足运行条件，当前将单个冲量控制更改为三个冲量控制。实践证明，在运行过程中的液位控制效果明显，具有很好的控制效果。
参考文献：
[1]钟桂龙;余热发电技术[J];热能动力工程;1991年02期
[2]李绍俊;烧结余热发电技术的应用[J];矿业工程;2013年01期
[3]饶清平;余热发电技术改进[J];中国水泥;2010年08期
[4]赵荣岩;创新型余热发电技术[A];2009中国水泥技术年会暨第十一届全国水泥技术交流大会论文集[C];2009年
?作者简介：刘伊莎（1990-01），女，汉族，籍贯：湖南双峰县，学历：研究生，职称：助理工程师，研究方向：控制理论与控制工程。??