Файл: Смирнов А.А. Основы автоматизации целлюлозно-бумажного и лесохимического производств учебник для техникумов.pdf

Рис. 98. Упрощенная функциональная схема автоматического контроля и регулирования процесса реге­ нерации извести:

мазута в баке 1 регулируется П-регулятором (поз /). ПИ-регуля- тором (поз. 2) стабилизируется соотношение между сжигаемым мазутом и воздухом. Регулирующий клапан этого регулятора уста­ навливается на линии возврата несгоревшего мазута. Для сжига­ ния его используется воздух, охлаждающий известь во вращаю­ щемся холодильнике 3. Кроме того, ПИ-регулятором стабилизиру­ ется расход воздуха на горение (поз. 6).

Температура подогрева мазута в подогревателе 2 регулируется П-регулятором прямого действия (поз. 3), а давление контроли­ руется манометром (поз. 5). Температура в известерегенерацион­ ной печи должна быть постоянной, так как ее понижение приво­ дит к неполному сгоранию мазута, а повышение ухудшает обжиг. Регулирование температуры в печи осуществляется ПИ-регуля­ тором (поз. 4) в комплекте с радиационным пирометром.

Давление в печи поддерживается ПИ-регулятором (поз. 7), воз­ действующим на отсос дымовых газов из пыльной камеры 6 в га­ зовый скруббер 7.

Уровень воды в газовом скруббере стабилизируется пропорцио­ нальным регулятором (поз. 8).

Посредством ПИ-регулятора в комплекте с расходомером пе­ ременного перепада стабилизируется расход воды на газовый скруббер (поз. 9).

поддерживаются на заданной высоте ПИ-регуляторами в комплекте с пьезометрическими уровнемерами. Осуществляется сигнализация предельного положения уровня в дозаторе 12 для шлама (поз. 15).

ПИ-регулятором стабилизируется расход механически очищен­ ной воды на спрыски вакуум-фильтра для шлама (поз. 12).

Расходомером переменного перепада измеряется расход воды

(поз. 16).

Кроме того, записывается температура в нескольких точках по длине известерегенерационной печи, измеряется давление в различ­ ных трубопроводах и контролируются другие параметры.

Применяются устройства дистанционного управления регули­ рующими органами.

Автоматизация процесса сжигания черного щелока. На рис. 99

приведена функциональная схема автоматического контроля и ре­ гулирования парового котла содорегенерационного агрегата. В ка­ честве топлива используется черный щелок, а при необходимости подсвечивания при помощи пара распыляется мазут. Черный ще­ лок, содержащий 52—56% сухих веществ, в подогретом состоянии насосом через форсунки подается на сжигание в топку. Особен­ ностью щелока как топлива, помимо большой влажности, является значительное содержание золы, которая в процессе работы непре­ рывно осаждается на защитных трубках первичных измерительных преобразователей, что сопровождается ухудшением динамических свойств систем контроля или регулирования. Кроме того, зола

266

забивает приемные отверстия импульсных трубок тягомеров и поверхности фильтров газоанализаторов. Очевидно, необходимо предусматривать обдувку защитных трубок и приемных отверстий сжатым воздухом, а также систематически вручную очищать от золы эти устройства.

Потребление пара на производственные нужды крайне неустой­ чиво, так как полное или частичное изменение расхода пара круп­ ных потребителей (например, прекращение расходования пара на сушку при обрыве бумажного полотна) приводит к его резкому увеличению или уменьшению. Нестандартность топлива, в том числе черного щелока, часто вызывает изменение тепловой на­ грузки топки, а отсюда паропроизводительности котла.

Изменения расхода пара из котла, тепловой нагрузки топки, давления пара в барабане и подачи питательной воды не только вызывают нарушения технологических процессов при выработке бумаги, целлюлозы и картона, но и могут привести к тяжелым ава­ риям котельных агрегатов— перепитке котла или упуску уровня воды в барабане.

Задачей автоматического регулирования процессов выработки пара в паровых котлах является поддержание такого соотношения между количествами топлива, воздуха и воды, подаваемых в ко­ тел, при котором в любой момент времени паропроизводительность агрегата соответствовала бы нагрузке, т. е. количеству пара, отби­ раемому потребителями. При этом необходимо поддерживать дав­ ление и температуру пара на оптимальных значениях, что важно как с экономической, так и с технологической точек зрения.

Для решения этой задачи паровые котлы оснащаются автома­ тическими регуляторами процесса горения в топках, которые управ­ ляют подачей топлива, воздуха и тягой, и автоматическими регу­ ляторами питания, которые управляют подачей питательной воды в котел с целью поддержания постоянного по высоте уровня в ба­ рабане.

Автоматизация процессов горения и питания приводит к повы­ шению коэффициента полезного действия теплоэнергетической ус­ тановки, созданию безаварийных условий работы и облегчению труда обслуживающего персонала при некотором численном его сокращении.

В общем случае в паровых котлах автоматическое регулирова­ ние процесса горения осуществляется тремя контурами регулиро­ вания: контуром регулирования давления пара и нагрузки котель­ ного агрегата, контуром регулирования экономичности сжигания топлива и контуром регулирования разрежения в топочной камере.

Каскадное регулирование давления пара в общей паровой ма­ гистрали группы паровых котлов осуществляется электронным главным корректирующим ПИ-регулятором. На каждом из паро­ вых котлов устанавливаются подчиненные главному электронные ПИД-регуляторы тепловой нагрузки. Регуляторы нагрузки изме­ няют подачу топлива на сжигание в соответствии с изменением, вопервых, расхода пара из данного котла, и, во-вторых, скорости из-

268

мененпя давления пара в барабане. Главный регулятор корректи­ рует задание регуляторам тепловой нагрузки всех котлов, которые соответственно управляют подачей топлива. Желаемое распределе­ ние нагрузок между котлами устанавливается задатчиками регу­ ляторов нагрузок.

В целях упрощения системы автоматизации парового котла со­ дорегенерационного агрегата регулирование расхода сжигаемого черного щелока осуществляется электронным ПИ-регулятором (поз. 7), который стабилизирует давление в трубопроводе перед форсунками. Такое регулирование основано на предположении, что при определенном давлении через калиброванные отверстия форсу­ нок будет проходить определенное количество щелока. Отсутствие регулирования давления пара является недостатком этой системы и приводит как к ухудшению показателей технологических устано­ вок производственных цехов, так и к ухудшению условий работы регулятора питания парового котла.

Регулирование экономичности процесса горения должно обес­ печить поддержание заданного оптимального избытка воздуха. Из­ быток воздуха может быть определен по данным газового ана­ лиза. Часто избыток воздуха подсчитывают по содержанию С 02т что без дополнительного определения содержания СО в топочных газах не может считаться удовлетворительным. Дело в том, что при уменьшении избытка воздуха содержание С 02 растет лишь до определенного предела, после чего начинает уменьшаться за счет появления в дымовых газах СО. Кроме того, при изменении со­ става топлива одному и тому же избытку воздуха соответствует значительно отличающиеся между собой содержания С 02 в газах. Поэтому принято регулировать экономичность процесса горения не по размеру С 02, а по содержанию свободного кислорода в дымо­ вых газах, которое однозначно характеризует избыток воздуха и лишь незначительно зависит от состава топлива.

Известны системы регулирования экономичности по различным соотношениям топливо — воздух, тепло — воздух, пар — воздух или по содержанию 0 2 в дымовых газах. В данном случае рассматри­ вается система топливо — воздух с коррекцией по содержанию сво­ бодного кислорода (поз. 10).

В системе регулирования используется электронный ПИ-регуля- тор, исполнительный механизм которого воздействует на на­ правляющие аппараты вентилятора первичного воздуха. Расход фактически сжигаемого черного щелока определяется по разности расходов подаваемого на сжигание и рециркулирующего щелока. Расходы щелока измеряются электромагнитными расходомерами. Расход первичного воздуха определяется расходомером перемен­ ного перепада. Содержание 0 2 измеряется магнитным кислородоМеРом, работающим в комплекте с электронным корректирующим ПИ-регулятором.

С выхода регулятора через упреждающую динамическую связь

269

воздействует на направляющие аппараты дымососа. Назначение упреждающей связи состоит в том, чтобы обеспечить изменение ре­ жима работы дымососа одновременно с изменением режима работы вентилятора, не ожидая отклонения разрежения. Она выполнена динамической, т. е. снимающейся во времени, чтобы не оказывать остаточного воздействия на измерительную систему регулятора. В противном случае разрежение в топочной камере поддержива­ лось бы с остаточным отклонением в зависимости от воздушного режима котлоагрегата.

В случае, если корректирующий регулятор выключен, первый регулятор поддерживает заданный задатчиком избыток воздуха, т. е. увеличивает или уменьшает подачу первичного воздуха в топку

взависимости от изменения количества сжигаемого черного ще­ лока. Одновременно вторым регулятором изменяется количество отсасываемых дымососом дымовых газов с тем, чтобы разрежение

втопке оставалось постоянным.

При режиме работы с корректирующим воздействием по содер­ жанию О2 в дымовых газах регулятор, получая управляющий сиг­ нал от магнитного кислородомера, воздействует на первый регуля­ тор, а через него на второй, автоматически корректируя заданное соотношение топливо—-воздух и тем самым обеспечивая наи­ более экономичный режим сжигания черного щелока.

Для улучшения сжигания топлива предусматривается автома­ тическое регулирование расхода вторичного воздуха, для чего устанавливается электронный ПИ-регулятор соотношения расхо­ дов первичного и вторичного воздуха (поз. 8), исполнительный ме­ ханизм которого управляет направляющими аппаратами вентиля­ тора вторичного воздуха, а первичными измерительными преобра­ зователями являются расходомерные диафрагмы.

Для более точного суждения о правильности соотношения пер­ вичного и вторичного воздуха, обеспечивающего максимальное вос­ становление плава в содорегенерационных агрегатах, в дымовых газах после водяного экономайзера измеряется содержание серусодержащих компонентов. Размер концентрации сероводорода и других восстановленных соединений в дымовых газах характери­ зует степень восстановления сульфата, высоту подушки, конвек­ цию газов в топочном пространстве, работу форсунок черного ще­ лока, удельную паропроизводительность и т. п. Для измерения концентрации серусодержащих компонентов (для чего достаточно измерять содержание сероводорода в топочных газах) могут приме­ няться электрохимические, фотоколориметрические или иные высо­ кочувствительные газоанализаторы (на схеме не показаны). В оте­ чественной практике такие измерения пока не производились.

Положение уровня в барабане котла зависит от совместного влияния, с одной стороны, небаланса между притоком воды и рас­ ходом пара и, с другой стороны, от изменения паросодержания па­ роводяной смеси циркуляционного контура. Кроме того, при нали­ чии кипящего экономайзера на уровень в барабане оказывает влияние изменение парообразования в экономайзере. Паросодер­

270