俎继兵
【摘 要】褐煤滚筒干燥系统中的控制系统，对整个控制过程极为重要。本文尝试以解耦控制为核心、以达到调整控制阀开度并控制系统温度值和氧量达到工艺要求。在本文写作过程中，力图从保证系统温度和氧量角度出发，分析各控制回路，发现多参数有耦合关系，应用解耦控制来作为褐煤干燥关键参数控制的新方法，并分析其可行性使褐煤干燥能够安全可靠地进行。
【关键词】褐煤 滚筒干燥 控制策略
由于褐煤滚筒干燥工艺的生产规模和复杂程度不断增加，单靠哪些相互独立的控制回路来保持整个生产过程的安全、稳定、经济运行越来越困难，褐煤滚筒干燥系统的总体控制要求是将滚筒的出口温度、氧量都控制在规定范围内，而又维持较高的处理能力[1]。
1 褐煤滚筒干燥技术设备与工艺
干燥装置的热源设备为热烟气发生炉，燃用经干燥后的煤粉收集器收集的细煤粉。采用烟气再循环配风技术，向干燥装置提供约700℃的烟气。原煤经烟气干燥后，烟气携带干燥析出的水分和细煤粉被负压吸入煤粉收集器。含热烟气发生炉在内的干燥系统通风方式为平衡通风，干燥装置微负压运行[2]。
2 实际存在的问题
由于褐煤具有自燃性，在密闭空间内氧量、褐煤粉尘浓度达到一定量时[3]，遇有火星就会发生爆燃严重时将会爆炸。褐煤滚筒干燥工艺系统氧量、温度直接关系到整个机组的安全性和经济性。内蒙古某厂在2012年发生一起爆燃事故，造成设备及生产厂房的严重损坏。
3 褐煤滚筒干燥系统及特性
运行时系统煤粉浓度比较难控制也没有装置可以测量。明火的控制主要是通过对系统温度的控制。系统氧量主要是通过炉膛配风及燃烧情况进行控制，烟气温度主要是通过再循环风风量进行控制。实际运行中主要监测滚筒干燥机入口温度和出口氧量，确保不超允许范围[4]。
炉膛设计漏风率1.2，根据漏风率和氧量的关系得出炉膛出口氧量为3.5%。炉膛调温室到滾筒入口之间温降是一定的，所以正常运行时只要保证了热风炉调温室出口的温度和氧量就能保证滚筒干燥机的安全运行。
经过对比分析得出，在滚筒干燥系统的控制回路中，存在着相当严重的耦合，不进行解耦的系统是不可能获得良好的控制品质的，即使改变变量配对，也不能彻底解决问题。
3.1 二次风量对热烟气发生炉出口温度的影响
二次风作为炉膛燃烧调整用风，在保证燃烧的同时会对热风炉温度产生影响，二次风量增加，炉膛温度下降。
3.2 二次风量对热烟气发生炉出口氧量的影响
二次风对热风炉氧量的影响主要是因为空气过剩系数大导致。二次风量增加，热烟气发生炉出口氧量增加。
3.3 再循环风量对热烟气发生炉出口温度的影响
热烟气发生炉出口温度主要是靠再循环风量进行调节，控制在700℃。再循环风量风量增加，热烟气发生炉出口温度下降。
3.4 再循环风量对热烟气发生炉出口氧量的影响
再循环风量增加，热烟气发生炉出口氧量降低。
通过以上分析我们得知，热烟气发生炉是一个典型的多输入多输出系统，它的输入量是二次风量和再循环风量，输出量是热风炉出口温度和热风炉出口氧量。
热风炉出口温度和热风炉出口氧量很容易测量，热风炉系统对象特性可用如下传递函数：[5]
式中：T代表热烟气发生炉出口温度，O代表热烟气发生炉出口氧量。U代表再循环风风门开度，V代表二次风风门开度。
4 关键参数控制策略
目前是将控制系统设计为三个互为独立的控制回路，再循环风控制炉膛出口温度，二次风量控制炉膛出口氧量，调节引风量维持炉膛负压三套独立的控制回路。
4.1 热烟气发生炉烟气温度控制
为了及时响应二次风量对调温室烟气温度的影响，本文引入前馈解耦。二次风量作为前馈信号对再循环风门电动执行器进行调节。重新设计后的前馈解耦控制模型如图1所示。
4.2 热烟气发生炉出口氧量控制
热烟气发生炉出口氧量主要受二次风影响，但同时再循环风对系统氧量影响比较大，针对褐煤干燥过程中具体问题，在原控制系统上引入再循环风前馈。其控制原理图如图2所示。
4.3 热烟气发生炉炉膛负压控制
保证炉膛负压是为了保证热系统不发生喷火和吸入冷风。原负压控制系统主要是由引风机进行调节。实际运行中再循环风对负压影响迅速，所以引入再循环风前馈控制，通过检测再循环风量对引风机入口门电动执行器进行调节如图3所示。
5 结语
本文整个控制以解耦控制作为核心，通过分析各控制量的耦合关系，建立控制模型，引入前馈解耦控制，通过实际改造对工程实际有指导意义。
参考文献：
[1]李先春，余江龙，胡广涛等.印尼褐煤干燥和水分再吸收特性的试验研究[J].现代化工，2009，29（Z1）：5-7.
[2]张魁生.对河北省褐煤开发利用的几点建议[J].河北煤炭，2001（3）：60-61.
[3]李宝文.中储式球磨机制粉系统先进控制和优化应用研究[D].济南.山东大学.2009.
[4]王禹朝.褐煤干燥与火力发电厂系统集成及性能分析[D].北京.华北电力大学.2012.
[5]邢召良，马训强，史元芝等.易燃易爆煤粉干燥工艺的研究与应用[J].山东化工，2007（36）：31-34.
