Автоматизированная система управления пароструйным компрессором

Целью создания АСУ является поддержание заданных параметров работы пароструйного компрессора при различных режимах работы технологического оборудования.

Основным регулируемым параметром является давление рабочего пара на входе компрессора. Поддержание давления рабочего пара на заданном уровне позволяет обеспечить требуемый расчетный коэффициент инжекции аппарата без смены рабочего сопла.

Дополнительным регулируемым параметром, накладывающим ограничения на контур регулирования давления рабочего пара, является давление пара на выходе компрессора, поддержание которого на уровне не менее 4 кгс/см² необходимо по техническим условиям работы системы деаэрации.

Рассмотрим функции автоматизированной системы регулирования режимов компрессора:

– поддержание заданного значения давления рабочего пара на входе пароструйного компрессора;

– ограничение давления смешанного пара на выходе компрессора в допустимом диапазоне;

– сигнализация о выходе параметров пара на входе и выходе компрессора за установленные допустимые пределы;

– автоматизированный контроль и управление работой пароструйного компрессора с ПЭВМ диспетчера энергокорпуса.

Система автоматического регулирования режимами пароструйного компрессора включает в себя: пароструйный компрессор; регулирующий клапан с электромеханическим исполнительным механизмом У1, расположенный на подводящем паропроводе рабочего пара; датчики температуры пара ТЕ1-ТЕ3 на входах и выходе компрессора; датчики давления пара РЕ1-РЕ3 на входах и выходе компрессора; датчики расхода GE1-GE2 на трубопроводах инжектируемого и смешанного пара.

Рис. 11.6. Структурная схема АСУ пароструйного компрессора

Структурная схема АСУ пароструйного компрессора представлена на рис. 11.7. Как видно из рис. 11.6, сигналы с датчиков давления, температуры и расхода пара передаются в микропроцессорный контроллер, который обеспечивает выполнение функций автоматического регулирования давления пара, сигнализации выхода параметров за установленные допустимые пределы, передачи текущих данных по параметрам пара и приема команд управления с рабочей станции диспетчера.

Установка пароструйного компрессора с автоматизированной системой управления, осуществляющего смешение низкопотенциального пара с промотборов турбин давлением 2,0 – 2,7 кгс/см² с высокопотенциальным паром давлением 12,5 – 16,0 кгс/см², дает возможность получить на выходе компрессора пар давлением около 4,0 – 4,7 кгс/см², который может быть использован для подачи на деаэраторы.

Схема включения пароструйного компрессора в технологическую схему пароснабжения представлена на рис. 11.7. Как видно из схемы на рис. 13.7 паровой компрессор включен параллельно существующей автоматической редукционной установке (1), настроенной на поддержание давления пара на выходе равным 4 кгс/см² (РУ 16/4). При нормальном режиме работы давление пара на выходе компрессора превышает 4 кгс/см², в результате чего РУ (1) закрыто. Расход пара с промотборов турбин идет через компрессор на деаэраторы.

Рабочий режим компрессора обеспечивается регулирующим клапаном (3) по сигналу с датчиков давления рабочего и смешанного пара (см. рис. 11.7). Если (в случае недостаточной подачи рабочего пара) давление на выходе компрессора становится меньше 4 кгс/см², то РУ (1)
автоматически открывается, обеспечивая требуемое давление и расход пара на деаэраторах 4 кгс/см² за счет использования высокопотенциального пара (существующий режим). При этом, однако, снижается полезная подача пара на выработку электроэнергии.

Для защиты паровых турбин от повышенного давления в промотборе, связанного с изменением режимов работы парового компрессора в результате аварийных либо плановых остановов технологического оборудования энергокорпуса, предусмотрен предохранительный клапан (2).

Избыток пара с промотборов может также использоваться в сетевых бойлерах для нагрева теплофикационной воды.

Рис. 11.7. Структурная схема включения пароструйного компрессора

Паровой компрессор позволяет повысить давление инжектируемого потока низкопотенциального пара без непосредственных затрат механической энергии путем непосредственного смешения с паром более высоких параметров. Благодаря этому качеству паровой компрессор может быть использован для утилизации отработанного пара в различных отраслях промышленности, в том числе в металлургическом производстве.

В этой связи проведен расчет и анализ режимов работы парового компрессора, предназначенного для подачи пара в деаэраторы энергокорпуса промышленного проедприятия.

При этом для выявления диапазона допустимого снижения давления пара, подаваемого в систему деаэрации, был проведен производственный эксперимент, который показал, что давления пара 4 кгс/см² достаточно для нормальной деаэрации при изменении расхода питательной воды в широком диапазоне (от 100 до 400 т/ч).

В результате было получено максимальное расчетное давление пара на выходе компрессора 4,79 кгс/см² при коэффициенте инжекции u=1, давлении рабочего пара 12,5 кгс/см² и инжектируемого пара 2,5 кгс/см². При снижении давления инжектируемого пара до минимального значения 2,0 кгс/см² расчетное давление на выходе компрессора составляет 4,05 кгс/см², что также выше допустимого порога давления на деаэрацию, выявленного в ходе эксперимента.

Для подержания заданного рабочего состояния пароструйного компрессора при различных режимах работы технологического оборудования энергокорпуса необходимо производить
автоматизированное регулирование работы аппарата путем изменения подачи рабочего пара.
С этой целью разработана микропроцессорная система автоматического регулирования режимов пароструйного компрессора. Регулируемым параметром является давление рабочего пара на входе компрессора. Дополнительным регулируемым параметром, накладывающим ограничения на контур регулирования давления рабочего пара, является давление пара на выходе компрессора, поддержание которого в допустимом диапазоне необходимо по условиям технологии.

Практическое использование разработанной автоматизированной компрессорной установки позволит утилизировать низкопотенциальный пар с промотборов турбин путем его использования в системе деаэрации энергокорпуса, и тем самым повысить эффективность существующей системы пароснабжения потребителей помышленного предприятия.

12. Оптимизация управления вельц-процессом с учетом нечеткой информации[43]

Вельц-печи представляют собой агрегаты, в которых протекают весьма сложные технологические и теплотехнические процессы. Наряду с противоточным движением шихты и газового потока протекает значительное количество химических реакций, имеется тепло- и массообмен. Технологический процесс состоит из следующих операций: фильтрация кеков в отделении пресс-фильтров; сушка песков; шихтовка и загрузка шихты в вельц-печь; возгонка металлов; улавливание возгонов и очистка газов; гранулирование и складирование клинкера; количественный учет материалов; промывка вельц-печей от настылей. На рис. 12.1 представлена технологическая схема вельц-процесса.

Исходная пульпа цинкового кека готовится в выщелачивательном цехе. Пульпа гетитного кека закачивается совместно с цинковой пульпой в бак с определенной автоматической дозировкой. Далее пульпа закачивается на фильтр-прессы, где осуществляется процесс фильтрации циклично в автоматическом режиме с программным управлением. Отфильтрованный, промытый кек разгружается на ленточные конвейеры, установленные под фильтрами, и далее по галерее, соединяющей отделение фильтрации с вельц-цехом, транспортируется в скиповую яму. Сушка песков проводится в отапливаемом природным газом сушильном барабане, температура газов в нижней головке составляет (200¸400) ^оС. Отходящие газы сушильных барабанов направляются на пылеулавливание в скруббер ударного действия, где проводится мокрое пылеулавливание и осаждение пыли. Кек из отделения фильтрации поступает в бункер, находящийся в скиповой яме. Сюда же могут загружаться цинксодержащие отходы. Из бункера подсушенные кеки автоматически выпускаются в скиповой подъемник и подаются наверх в промежуточный бункер, а из него ленточным питателем – на распределительный ленточный транспортер и при помощи плужковых сбрасывателей разгружаются в расходные бункера вельц-печей. Коксовая мелочь используется при вельцевании в качестве восстановителя, для впитывания штейно-шлакового расплава («осушка шихты») и топлива. В качестве флюсующих добавок, позволяющих оптимизировать вельц-процесс при переработке цинковых кеков различного состава применяют известняк и формовочный песок. Добавление песка позволяет при переработке материалов с высоким содержанием железа избежать осложнений технологий, связанных с восстановлением последнего до металлического состояния (образования металлизированных настылей и агломератов). Коксовая мелочь, флюсовой известняк и формовочный песок, поступающие в полувагонах, выгружаются на складе вельц-цеха, где производится их перемешивание в соответствии с заданной дозировкой. Приготовленная смесь мостовым краном подается в бункер скипового подъемника и далее на ленточный транспортер. С ленточного транспортера коксовая мелочь с помощью сбрасывателей распределяется в бункера над печами, откуда ленточным питателем через течки загружается в печи. Подача кека и коксовой мелочи в печь регулируется изменением слоя на питателе. Кек и коксовая мелочь на определенной длине ленты взвешивается с помощью ленточных весов. Для обеспечения нормального хода процесса вельцевания и во избежание залегания шихты расход смеси коксовой мелочи или другого твердого углеродистого восстановителя с флюсующей добавкой поддерживают на уровне 40¸60 % к весу кека в зависимости от его качества (крупность, зольность), вида и дозировки флюса. Загрузка шихты в печь должна быть равномерной, чтобы исключить нарушение температурного режима и образование по этой причине настылей и преждевременный износ футеровки печей. Ценные компоненты, поступающие с цинковыми кеками на переработку в вельц-печи, можно разделить на две группы: а) летучие, переходящие в вельц-окись – цинк, кадмий, свинец, индий, серебро (частично), б) нелетучие, переходящие в клинкер – медь, золото, серебро, железо. Цинк в кеках, поступающих на вельцевание, содержится в форме ферритов, сульфида, частично силикатов, сульфата и небольших количеств свободной окиси. Основными реакциями, определяющими переход цинка в возгоны, являются восстановление его окиси, силикатов и ферритов. Все процессы, сопровождающиеся переходом цинка в газовую фазу, протекают в слое шихты, который непрерывно перемешивается при вращении печи. При выходе из слоя шихты пары металлического цинка и окиси углерода попадают в газовую фазу, где сгорают за счет свободного кислорода печных газов. Для регулирования и интенсификации процесса в печь подается воздух. Подача воздуха в печь производится через нижнюю ее часть (разгрузочный конус) одновременно двумя отдельными струями, одна направлена на слой материала, а другая подается в газовое пространство вдоль оси печи. Распределение воздуха производится в зависимости от качества клинкера по цинку (визуально). Вельц-окись, уносимая газами из печи, проходит по газоходам через трубчатые воздушные холодильники – кулера, из них по системе газоходов направляется на улавливание в рукавные фильтры, откуда шнеками подается в сборный шнек, а из него в приямок элеватора, которым поднимается на эстакаду и далее шнеками подается в гидрометаллургический цех. Клинкер, представляющий остаток после возгонки металлов из кеков и содержащий недоиспользованную коксовую мелочь из печей, сходит в желоба, из которых водой смывается в зумпфы. Из зумпфов клинкер выгружается на площадку для обезвоживания, после чего подается на площадку готовой продукции и оттуда загружается в полувагоны для отправки потребителю. Клинкер, некондиционный по цинку, с высоким содержанием углерода, подшихтовывается на загрузку вельц-печей.

Обобщенная структура собственно процесса вельцевания цинковых кеков представлена на рис. 12.2. Цинковый кек содержит около 20% цинка, индий, кадмий, свинец, медь. Для извлечения этих металлов его смешивают с коксовой мелочью и нагревают до 1250 – 1350°С в вельц-печи. Тепло выделяется за счет сгорания коксовой мелочи и экзотермических реакций. В качестве корректирующих добавок используются известняк и формовочный песок. Технологический воздух используется для интенсификации процессов горения углерода и окисления паров цинка, свинца и кадмия, поддержания необходимой температуры в реакционной зоне. Принудительная подача воздуха используется также для эффективного сжигания природного газа при разогреве печи. Природный газ используется для сушки и разогрева футеровки печи при ее пуске, а также для разогрева материала после остановок печи и технологических нарушений. Оптимальным является ведение процесса без использования природного газа.

Рис. 12.1. Технологическая схема вельцевания цинковых кеков

Продуктами вельцевания являются вельц-окись, которая возгоняется, охлаждается и улавливается рукавными фильтрами, и медистый клинкер. В вельц-окиси содержится около 75% оксида цинка, оксиды кадмия, индия и свинца. Медистый клинкер содержит 3–4% меди и 30–35% железа. Вельц-окись направляется на выщелачивание, а клинкер отгружается на медеплавильные предприятия.

Рис. 12.2. Общая структура процесса вельцевания цинковых кеков

Дата добавления: 2014-12-29