石灰石-湿法脱硫装置及湿式球磨机系统浆液密度自动控制
以广东河源电厂脱硫湿式球磨机浆液密度的自动调节为核心内容，介绍了石灰石浆液制作的流程，PID调节原理及湿式球磨机浆液密度调节参数如何设置等进行讲述和探讨，减少运行人员在磨机系统运行中对浆液密度的人为干扰，较好控制了石灰石成品浆液品质。
关键词：脱硫、球磨机、浆液密度、自动控制
在发电厂烟气脱硫系统中，湿式球磨机系统的作用是将石灰石颗粒磨制成脱硫所需的石灰石浆液，因石灰石分布广且价格便宜，所以湿式球磨机系统在电厂中被广泛采用。
首先，简要介绍一下石灰石进入电厂到磨制成浆液的流程，石灰石通过卡车拉至石灰石上料系统的振动筛，卡车将石灰石倒入振动筛内，振动筛通过振动筛选出合格的石灰石进入料斗，然后通过振动给料机将料斗的石灰石送入斗式提升机掉入石灰石仓，在石灰石仓底设置有变频称重皮带给料机，将石灰石送入湿式球磨机，在湿式球磨机内用钢球将石灰石与加入的水混合磨制成石灰石浆液，然后流入浆液循环箱，通过循环泵打入石灰石浆液旋流器分配，将合格的浆液分配至成品浆液箱，不合格的分配至磨机重新磨制。
在磨机循环泵出口的循环管路上设有一段旁路管路，在这段旁路管路上安装有密度计，磨机系统就是通过这只密度计控制旋流器分配至成品浆液箱的浆液密度，循环管内的浆液密度与成品浆液密度有着对应关系，以广东河源电厂湿式球磨机为例，正常情况下成品浆液的密度控制在1220kg/m3左右，此时需将浆液循环管浆液的密度控制在1450 kg/m3左右，旋流器入口压力为120kpa。密度左右偏差不宜超过30 kg/m3，浆液循环管的密度过大，成品浆液的颗粒度就会变大，还会造成管道堵塞，浆液循环管浆液的密度过小，又会影响成品浆液的浓度，降低磨机出力，因此需要控制循环箱补水流量来控制浆液循环管浆液密度在一个合理范围，保证成品浆液的品质。然而，因浆液密度不是在加入循环箱的水量变化后迅速反应出来，如果在PID参数设置上不符要求，那么此密度调节将无法按设定值正常调节，时而需要人为干预，增加了运行人员的工作量。
下面以广东河源电厂2*600MW烟气脱硫系统湿式球磨机为例介绍湿式球磨机浆液密度的PID调节及其参数设置。磨机系统自动调节控制示意框图如下：
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磨机系统自动调节控制示意图 |
广东河源电厂2*600MW烟气脱硫系统湿式球磨机出力为10T/h，如果按照成品浆液浓度为30%计算，那么每台磨机每小时用水量大概为33T，除去磨机头部机封冲洗水及头部补水约10T/h，那么另外需加23T/h 水量，根据此值我们可确定上限流量大约为23T。另外磨机正常运行时，其出力都会大于40%以上，因此我们计算正常使用时下限总流量值在14T左右，减去机封水流量约10T，那么下限流量为4T/h，有了这两个参数以后，我们可以对PID串级调节中主调节输出范围进行限制，即限制输出为4—23，此输出限制在参数设置中是比较关键的一步。
下面要讲的是PID串级调节中其它参数的设置，主调节的PV值是密度，副调节的PV值是流量，因密度在调节过程中变化比较缓慢，因此参数设置时同时用到PID调节中的比例调节、积分调节和微分调节。
下面先简单介绍一下ABB DCS分散控制系统PID控制器的控制原理。比例调节作用是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用以减少偏差，比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定，每设定一次参数后，需经过较长时间的观察和调整，直至调节效果满足实际要求，经过多次的设定观察调整，最终河源电厂磨机系统的比例调节参数设置为增益放大倍数K=0.01, 比例增益KP=1。
从积分调节公式可以看出积分调节可使系统消除稳态误差，提高无差度，因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值，积分作用的强弱取决于积分时间常数，积分时间常数越小，积分作用就越强，反之积分作用就弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢，经过几次调整观察，最终河源电厂积分时间常设置为Ki=10。
从微分调节公式可以看出微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能，在微分时间选择合适的情况下，可以减少超调，减少调节时间。在河源电厂中，最终微分调节常数Kd=5。
副调节的作用对象为补水流量，因流量反应速度快，因此在流量调节中不需要加入微分调节，仅调节偏差，并且要求响应速度相应较快，其参数设置为增益放大倍数K=0.1，比例增益KP=1，积分时间常数为5。
另外就是正反作用的设置，正作用为控制器输出增加引起过程变量减小，反作用为控制器输出增加引起过程变量增大，因此主调节应设为正作用，副调节应设为反作用，这样，密度增大或减小时，流量会相应的增大或减小，并最终把密度控制在设定值左右。
从河源电厂运行情况看，平时密度设定置为1450 kg/m3，实际密度值均控制在1430 kg/m3-1470 kg/m3之间，中间过程不需要运行人员人为干扰，运行十分稳定。
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