唐章富

（河鋼邯鋼能源中心，河北邯鄲 056003)

1 最優(yōu)節(jié)能排污控制的作用原理

蒸汽鍋爐最優(yōu)排污節(jié)能控制是對(duì)鍋爐水中的含鹽量進(jìn)行有效控制，這樣不僅能夠保證蒸汽鍋爐的運(yùn)行具有較高安全性，而且還能最大限度降低蒸汽鍋爐生產(chǎn)過(guò)程中的排污量，從而有效實(shí)現(xiàn)最佳節(jié)能控制目標(biāo)。

從作用機(jī)理角度而言，在蒸發(fā)作用下鍋爐水具有的鹽濃度逐漸上升，所以可以對(duì)蒸汽流量D進(jìn)行測(cè)試，然后根據(jù)具體公式計(jì)算出想要保證鍋爐水鹽濃度達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，具體排污流量W的計(jì)算見(jiàn)式（1）。

式中，SP表示鍋爐在運(yùn)行狀態(tài)下所允許鍋爐水中鹽含量，Sg代表補(bǔ)給水中鹽含量。

將蒸汽流量D連續(xù)調(diào)節(jié)排污法具有的開(kāi)度作為依據(jù)，能夠保證排污流量W的具體數(shù)值隨著蒸汽流量D的變化而變化，從而呈現(xiàn)出完整的排污流量與蒸汽流量比例控制系統(tǒng)。這樣可以保證在排污量最小的環(huán)境下，鍋爐水中具有的鹽濃度始終保持在允許范圍內(nèi)的最大值，從而使蒸汽鍋爐節(jié)能減排效果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求[1]。

在蒸汽鍋爐實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，不僅鍋爐表面需要排污，鍋爐底部的沉積物也需要定期排污。然而在傳統(tǒng)排污方式開(kāi)展過(guò)程中，排污數(shù)量和排污時(shí)間都是由人工決定，缺乏必要的科學(xué)性，導(dǎo)致鍋爐水中的鹽濃度無(wú)法準(zhǔn)確控制。與此同時(shí)，具有明顯變化性的因素還有鍋爐給水的鹽濃度Sg，從而導(dǎo)致公式具有的比例關(guān)系發(fā)生變化。為了將這個(gè)問(wèn)題有效解決，使鍋爐水中具有的鹽濃度保持在穩(wěn)定狀態(tài)，不僅要根據(jù)式（1）的比例關(guān)系構(gòu)建開(kāi)環(huán)補(bǔ)償控制系統(tǒng)，還需要增設(shè)電導(dǎo)率閉環(huán)控制回路系統(tǒng)，將控制鍋爐水的電導(dǎo)率作為目標(biāo)，并對(duì)其按照比例—積分—微分的控制方式進(jìn)行計(jì)算，調(diào)整排污流量，從而有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排控制目標(biāo)[2]。

2 最優(yōu)節(jié)能排污控制系統(tǒng)

如圖1所示，該系統(tǒng)中只有兩個(gè)控制通道，其中一組系統(tǒng)根據(jù)蒸汽鍋爐具有的實(shí)際蒸汽流量，結(jié)合式（1）具有的比例關(guān)系，對(duì)實(shí)際排污流量進(jìn)行控制，使其形成開(kāi)環(huán)的前饋控制通道。另一組系統(tǒng)對(duì)控制器A進(jìn)行掌控，將給定值與通過(guò)導(dǎo)電率測(cè)量出的數(shù)值進(jìn)行比較，形成閉環(huán)控制回路。然后這兩組系統(tǒng)在加法運(yùn)算器的作用下有效結(jié)合，組成一套完整的前饋—反饋復(fù)合系統(tǒng)，對(duì)蒸汽鍋爐排污量進(jìn)行控制。這樣的方式能夠?qū)Ω鞣N影響因素進(jìn)行合理控制，從而使鍋爐水具有的鹽濃度始終被控制在額定范圍內(nèi)。

圖1 最優(yōu)節(jié)能排污控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖

根據(jù)對(duì)式（1）的分析能夠知道，想要保證前饋控制通道有效運(yùn)行，必須保證各執(zhí)行器具有較高的連續(xù)控制能力，特別是針對(duì)使用兩位式開(kāi)關(guān)閥的系統(tǒng)，必須將閥位變速器設(shè)置其中，從而在閥位反饋的控制作用下，使調(diào)節(jié)閥具有的開(kāi)合度能夠滿足控制信號(hào)在連續(xù)作用下具有的變化需求。與此同時(shí)，為了使控制信號(hào)具有的線性跟隨需求能夠在排污流量的作用下得到有效控制，應(yīng)該將圖1中控制器B作為副調(diào)節(jié)器，并且通過(guò)與排污閥組、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、排污流量計(jì)組成完善的副環(huán)反饋回路，這樣控制器B就能與控制器A組成電導(dǎo)率—排污流量串級(jí)控制系統(tǒng)。

根據(jù)圖1的設(shè)計(jì)原理將其運(yùn)用在我國(guó)某企業(yè)次高壓蒸汽鍋爐相關(guān)工作中，可以與鍋爐系統(tǒng)中原有的DCS裝置有效結(jié)合，組成完整的前饋—反饋復(fù)合控制系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行合理調(diào)試，從而使控制蒸汽鍋爐排污效果達(dá)到令人滿意的程度。如圖2所示，根據(jù)對(duì)前饋—反饋復(fù)合控制系統(tǒng)中DCS運(yùn)行趨勢(shì)記錄曲線畫面截圖展開(kāi)的大量實(shí)際調(diào)查分析能夠明確了解，該圖中最上方曲線代表的是蒸汽鍋爐實(shí)際排污量，中間曲線代表的是產(chǎn)生蒸汽的流量，下方曲線代表的是蒸汽鍋爐水具有的實(shí)際導(dǎo)電率。通過(guò)分析可知，蒸汽鍋爐產(chǎn)生的蒸汽流量直接影響排污流量大小，因此有效控制蒸汽流量，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鍋爐水進(jìn)行按需稀釋的目標(biāo)。除此之外，針對(duì)鍋爐水區(qū)的鹽濃度以及鍋爐實(shí)際排污能力而言，會(huì)對(duì)蒸汽鍋爐排污節(jié)能控制產(chǎn)生一定影響，采用電導(dǎo)率閉環(huán)控制方式，能夠?qū)⑦@個(gè)問(wèn)題有效解決。在圖2，5h的記錄過(guò)程中，能夠發(fā)現(xiàn)在連續(xù)控制作用下蒸汽鍋爐中鍋爐水具有的導(dǎo)電率變化范圍比較穩(wěn)定，最大值之間的變化幅度始終在±2.5%。

我國(guó)次高壓蒸汽鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求曾經(jīng)明確提出，在運(yùn)用目標(biāo)水源以及處理方法的環(huán)境下，固形物TDS的溶解與導(dǎo)電率之間有一定的比例關(guān)系，這種比值被稱為固導(dǎo)比，其中固形物可以定性為鍋爐水中的含鹽量。固導(dǎo)比的具體數(shù)值受到酸、堿、鹽實(shí)際種類的影響較大，電導(dǎo)率1μS/cm對(duì)應(yīng)的TDS含量在0.55～0.90mg/L。目前電導(dǎo)率控制指標(biāo)作為大部分企業(yè)蒸汽鍋爐自動(dòng)排污技術(shù)的依據(jù)，結(jié)合利用人工進(jìn)行固形物TDS檢測(cè)作為附件模式來(lái)實(shí)現(xiàn)控制蒸汽鍋爐排污節(jié)能效果的有效手段。然而該企業(yè)卻一直將鍋爐水總堿度作為節(jié)能控制的主要依據(jù)，其中，總堿度主要指的是化驗(yàn)OH mol/L、CO3mol/L、HCO3mol/L三項(xiàng)濃度后相加。從該措施的原理角度進(jìn)行分析，鍋爐水中導(dǎo)電離子的數(shù)量能夠通過(guò)電導(dǎo)率呈現(xiàn)出來(lái)，因此也可以說(shuō)明總堿度與TDS是通過(guò)兩種不同的方式對(duì)同一個(gè)問(wèn)題進(jìn)行表述，二者具有相同的內(nèi)涵。根據(jù)對(duì)該廠蒸汽鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況展開(kāi)的大量實(shí)際調(diào)查研究可知，當(dāng)蒸汽鍋爐水舊的電導(dǎo)率被控制在±25%時(shí)，通過(guò)人工分析得出的全堿度具有的變化范圍不超過(guò)±5%，這里之所以全檢都會(huì)出現(xiàn)大于電導(dǎo)率波動(dòng)的現(xiàn)象，主要原因是鍋爐水中氯離子含量也會(huì)對(duì)電導(dǎo)率大小造成一定影響，并且在對(duì)鍋爐水質(zhì)進(jìn)行分析時(shí)，沒(méi)有將氯離子濃度與全堿度進(jìn)行綜合分析，而是作為兩個(gè)獨(dú)立存在的指標(biāo)分別進(jìn)行分析，從而使電導(dǎo)率儀全堿度對(duì)應(yīng)關(guān)系受到嚴(yán)重干擾。

通過(guò)對(duì)實(shí)踐分析展開(kāi)的實(shí)際研究可知，該廠使用的蒸汽鍋爐排污方案具有較高的有效性和可行性，不僅使用的各項(xiàng)技術(shù)具有較高先進(jìn)性，而且最終的控制效果能夠始終保持在穩(wěn)定狀態(tài)。通過(guò)對(duì)該方式的有效利用，能夠比傳統(tǒng)通過(guò)人工手動(dòng)排污方式減少20%～40%的排污量，保證蒸汽鍋爐中爐水的鹽度始終接近最大允許范圍，從而有效實(shí)現(xiàn)最優(yōu)節(jié)能控制目標(biāo)。

針對(duì)次高壓鍋爐排污量而言，行業(yè)中一般將排污控制在5%～10%之間作為合格標(biāo)準(zhǔn)，然而結(jié)合實(shí)際情況能夠發(fā)現(xiàn)，一部分企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中軟化水具有的全堿度在2%以內(nèi)。我國(guó)鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求中規(guī)定，當(dāng)壓力在1.0～1.6PMa之間時(shí)，鍋爐中如果設(shè)有蒸汽過(guò)熱器，全堿度具有的最高值應(yīng)該保持在5%以內(nèi)。然而大部分企業(yè)對(duì)全堿度最大上限設(shè)置為13mol/L，這樣通過(guò)式（1）能夠計(jì)算出，即使嚴(yán)格按照最優(yōu)節(jié)能措施執(zhí)行，從理論上來(lái)看，不考慮人工因素影響，最低排污量也會(huì)達(dá)到20.4%，如果將人工影響因素結(jié)合其中，會(huì)使排污量增加30%，從而導(dǎo)致具有較高溫度和較高壓力的鍋爐水排放量超過(guò)6%，因此應(yīng)該將蒸汽鍋爐自動(dòng)排污以及人工測(cè)定溶解固形物的方式有效結(jié)合，保證各項(xiàng)系統(tǒng)功能正常運(yùn)行，這樣才能使蒸汽鍋爐排污節(jié)能控制效果達(dá)到最佳狀態(tài)。

3 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)蒸汽鍋爐排污的最優(yōu)節(jié)能控制措施詳細(xì)分析和系統(tǒng)性研究。作為蒸汽鍋爐排污的最優(yōu)節(jié)能控制措施，不僅應(yīng)該結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)理念以及科學(xué)的技術(shù)措施，而且必須具備比較明顯的節(jié)能效果、節(jié)水效果。在此基礎(chǔ)上，將各種回收排污水余熱的措施結(jié)合其中，能夠使一臺(tái)6.08MPa，流量77t的次高壓鍋爐具有的熱效率提高。不僅如此，通過(guò)對(duì)蒸汽鍋爐排污措施的節(jié)能控制，能夠有效降低對(duì)水資源的利用，減少對(duì)水資源的處理費(fèi)用，真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。