蒸汽吸热器给水全程控制系统的设计.pdf

第 3 3卷第 1 期 2 0 1 2年 2 月 电 力与 能源 7 7 腔式太阳能水 庶 汽吸热器给水 全程控制 系统的设计 郭铁铮 ， 刘 国耀 ， 刘德有 ， 许 昌 ， 郭 苏 ( 1 ． 河海大学 动力工程系 ， 江苏 南京2 1 0 0 9 8 ； 2 ． 南京科远 自动化集团股份有 限公 司 ， 江苏 南京2 1 1 1 0 0 ) 摘要 ： 介绍 了一种应用于塔式太 阳能热发 电系统 中的腔式水 ／ 蒸 汽吸热器 给水全 程控制 系统。提 出了系统 运行对控制系统 的控 制要 求 ， 给 出了吸热器的给水压力 控制系 统和给水 泵转速控 制系统 的设计 和研制方法 。 同时指 出， 为了避免两个系统之 间的互相干扰 ， 使各 系统尽可能地协调 动作 ， 在给水压 力控 制系统 中引入 了水 泵 转速偏差前馈信号 ， 在转速系统 中引入压力偏差前馈 信号 ， 使系统 的给水压 力调节 和给水泵转 速控制互 相 联 系起来 ， 加快 汽包水位的调节速度 。 关键词 ： 太 阳能 ； 腔式 ； 水／ 蒸 汽吸热器 ； 汽包 ； 给水控制 基金项 目： 国家 8 6 3高技术基金项 目( 2 0 0 6 AA 0 5 0 1 0 4 ) 中图分类号 ： TK3 2 3 文献标 志码 ： A 文章 编号 ： 2 0 9 5 —1 2 5 6 ( 2 0 1 2 ) 0 1 —0 0 7 7 —0 5 F e e d wa t e r C o n t r o l S y s t e m De s i g n o f Ca v i t y Ty p e S o l a r Wa t e r ／ S t e a m Re c e i v e r Guo Ti e z he n g ～，Li u Guo yao ，Li u De yo u ，X“Ch an g ，Gu o Su ( 1． De pa r t me nt of Po we r Engi ne e r i ng， He ha i U n i ve r s i t y， Na i ng 21 00 98， Chi n a； 2 ． Na n j i n g S c i y o n Au t o ma t i o n Gr o u p C o ．， Lt d ． ， Na n j i n g 2 1 1 1 0 0 ， Ch i n a ) Ab s t r a c t ：F e e d wa t e r c o n t r o l s y s t e m o f a c a v i t y t y p e wa t e r ／ s t e a m r e c e i v e r f o r s o l a r p o we r t o we r p l a n t wa s i n — t r o duc e d，a s we l l a s c on t r ol r e qu i r e me nt s o f f e e dwa t e r c o nt r ol s y s t e m we r e pu t f o r war d ． Be s i de s，f e e d wa t e r pr e s s ur e c o nt r o l s y s t e m o f r e c e i v e r a n d s pe e d c o nt r o l s ys t e m of f e e d wa t e r pump we r e de s i gne d a nd de v e l o pe d． At t h e me a nt i me，i n o r d e r t O a vo i d i nt e r f e r e n c e wi t h e a c h o t he r be t we e n t wo s y s t e rns a nd ma ke t wo s ys t e ms c o op er a t i on i n h a r mo ny，s pe e d de vi a t i o n f e e d — f or wa r d s i gna l of f e e dwa t e r pump wa s i mpo r t e d t O f e e d wa t e r pr e s s ur e c on t r o l s y s t e m ，a nd pr e s s ur e d e vi a t i on f e e d — f o r war d s i gna l wa s a dd t O s p ee d c ont r ol s ys t e m．By us i ng a b o v e me n t i o n e d me t h o d s t O ma k e a d j u s t me n t f o r f e e d wa t e r p r e s s u r e a n d s p e e d c o n t r o l o f f e e d wa t e r p u mp c o mb i n e d a n d c o o p e r a t e d ，S O t h a t a d j u s t me n t s p e e d f o r d r u m wa t e r l e v e l c a n b e q u i c k e n ． Ke y wo r d s ：s o l a r ；c a v i t y ；wa t e r ／ s t e a m r e c e i v e r ；s t e a m d r u m ；f e e d wa t e r c o n t r o l 作 为塔 式太 阳能热发 电系统 关键 设备 之 一 的 吸热 器 ， 用 于吸 收 由 定 日镜 场 反 射 来 的高 能 流 密 度 太 阳能 ， 并 将 其 转 化 为 工 作 介 质 的 高 温 热 能 。 吸热 器按 外 形 特 点 可 分 为 外 部 式 和 腔 式 两 种 结 构 。外 部式 吸热 器 的 吸热 面 暴 露 于 空 气 中 ， 太 阳 辐射 能 直接 与 吸热 面进 行 热 交 换 ， 优 点 是 结 构 简 单 、 镜 场 有 效 面积 大 ， 缺点 是 吸 热 器 热损 失 较 大 。 腔式 吸 热器 的 吸热 面置 于腔 内 ， 太 阳辐 射 能 进 入 腔体 内 ， 在 腔 内与工 作介 质 进行 热交 换 ， 可 以减少 吸 热器 表 面的对 流 和溢 出损 失 ， 提高 热效 率 。 水的热导率高 ， 以水作 为吸热器 的吸热和传 热 介质 具有 其他 工 质难 以代 替 的优 点 ， 已经 在 太 阳能 热 发 电站 中得 到 广泛 的应 用 。例 如 2 O世 纪 8 O年 代 ， 美 国 的 S o l a r On e 、 西 班 牙 的 C E S A 一 1和 欧共 体 的 E URE L I OS试 验 电站 ， 以 及 世 界 上 第 一 座塔式太阳能商业 电站 ， 即由西班牙建造并于 2 0 0 7年投 入商 业 运行 的 1 O Mw 的 P S 1 0电站 ， 都 采 用 了水／ 蒸 汽 吸热 器 。水／ 蒸汽 吸热 器 的热力 系 统 常见 有直 流形 式 和汽 包形 式 ， 欧共体 的 EUR E — L I OS电站采用 了直 流形式 ， 但 运行 中出现以下 问题 ： 电站启 动 时 间长 ； 随着 能流 密度 的变 化 以及 负 荷 变 化 ， 吸 热 器 的 出 口 温 度 很 不 稳 定 。F ． Ai e l l o 等 人认 为 这是 卣流 形 式所 特 有 的功 能 性 问 题 。另 外 ， 直流 形式 过 长 的管 路 导致 的长 时延 ， 对 7 8 郭铁铮 ， 等 ： 腔式太阳能水／ 蒸 汽吸热器 给水全程控制 系统 的设计 吸 热器 的动 态特性 影 响较 大 ， 以及 随着负 荷变化 ， 水与蒸汽之间的相变点来 回变化 ， 从 而使直流形 式 控制难 度 较 大 。 因而 目前 直 流 型水 ／ 蒸 汽 吸 热 器 应用 较少 ， 大 多塔 式 太 阳能 热 发 电 站采 用 汽 包 型 水／ 蒸 汽 吸热器 。国 内外 学者 针对 水／ 蒸 汽 吸热 器 的热 力性 能 、 动态 特性 、 运行模 式 等进行 了大量 的研究 ， 但 对汽包 型水 ／ 蒸 汽 吸热器 的控 制系统 研 究 报告 文献 报 道 很 少 。本 文 将 对腔 式 汽 包 型 水／ 蒸 汽 吸热器 的结 构 特 点 进 行 分 析 ， 给 出 吸热 器 结 构 的设 计方 法 ， 提 出吸热器 的给水全 程控 制策 略 ， 并 在 这个基 础上 建立 有效 的控 制 系统 。 1 汽包型水／ 蒸汽吸热器 的结构设计 腔式水 ／ 蒸 汽 吸热 器 窗 口通 常 为矩 形 或 正 方 形 ， 并 且 向镜场 方 向有一 定 的倾斜 角 ， 太 阳光 束经 吸热 器窗 口进 入 腔 内 ， 与 吸热 器 的工 作 介 质在 腔 体 内发生 热交 换l l 1 ] 。吸热 器如 图 1所示 。 左前墙 底部 ( b )南一 北纵剖图 ( c )俯视图 图 l 腔 式 水 ／ 蒸 汽 吸热 器不 惹 由图 1 可 以看 到 ， 吸热器 由前 窗 ( 采 光 口) 、 后 墙 、 左后 墙 、 右 后 墙 、 左 前 墙 和 右 前 墙 六 面 组 成 。 根据文献[ 2 ] 所述 ， 吸热器后墙辐射能流密度分布 最强 ， 左 后 墙 和 右后 墙 次 之 ； 底部 、 左 前 墙 和 右前 墙最 弱 ； 后 墙 、 左后墙 和 右后墙 的中心 附近 的能流 密度 最强 ， 往 四周 能流 密度依 次减 弱 。 根据 吸热 器 中热 流 分 布 的 特点 ， 吸 热器 工 作 介质 管路 可 以分为 预热 区 、 蒸 发 区和过 热 区 ， 如 图 2所 示 。 蒸发段管口 图 2吸热 器 管 路 布 置 不 蕙 图 为 了最 大 限度 地 提 高 吸热 器 传 热 效 率 ， 预 热 区 的管 路布 置从 吸热 器辐 射能 流密度 最低 的底 部 开始 ， 并沿辐 射 能 流密 度 最 低 的左前 墙 和右 前 墙 上升 连至 汽包处 。蒸 发 区管路 安排 在辐 射能 流密 度 最 高 的后 墙 、 左后墙 和 右后墙 上 ， 竖直 方 向并行 排列 。过热 段 管路 安 排 在 左 后墙 、 后 墙 和右 后 墙 上 ， 水 平方 向并 行排列 。 2给水过程的全程控制 受启停 、 正常运 行 、 云遮运 行 、 负荷变 化 ， 以及 频繁 的光 功率 扰 动 等 的影 响 ， 吸热 器 的 运 行 工况 比较复杂 ， 如果仅靠人工操作 、 监视的方式很难保 证 吸热器 稳定 和 安 全运 行 ， 为 此必 须 建 立 一 个 自 动控 制 系统 ， 对 吸热器 的给水 过 程进行 全 程控 制 。 吸热器给水的全程控制， 要求在对吸热器的冷、 热 态 冲洗 过 程 ， 吸 热 器启 动 时 的 升温 、 升 压 过 程 ， 以 及 吸热 器停机 时 的冷却 降温 、 降 压过 程进 行控 制 ， 并 保证 在带小 负荷 运行 和带 大 负荷运 行 吸热 器都 可 以在 额定 工况 下 正 常 运 行 ， 此 外还 要 求 在 云 遮 工 况 吸热 器 自动 下 降 到小 负 荷 运 行 。在 上 述 过 程 ， 只 要控制 设备 能够 正 常运转 ， 就 可保证 汽包 水 位 在允 许 的范 围 内。 由于机 组 的运 行 与 负荷 有 关 ， 因此 吸热 器 给 水 的动态特 性 随着 负 荷 变 化 而不 同 ， 吸 热器 在 高 负荷 和低 负荷 运行 时必 须 采 用 不 同 的控 制 系统 。 当 吸热器 在低 负荷 运 行 时 ， 蒸 汽 流 量 一 般低 于额 定值 的 3 0 ， 机 组 处 于 滑 压 运 行 过 程 ， 参 数 低 负 荷变 化范 围小 ， 虚假 水位 不太严 重 ， 因此 可 以采用 单 冲量 的控 制方 式 ， 即利用 取水 位 H 给 出一 个反 馈信 号 ， 构 成单 回路 控制 系统 。但是 ， 吸热器 在高 负荷 运行 时 单 冲量 的 控 制 方 式 不 能 满 足 控 制 需 要， 必须采用复杂的三冲量控制系统 。另外 ， 由于 控制 系统是 通 过控制 变速 给水泵 的转速来 实 现给 水量 的全程 控 制 ， 因 而在 全 程 控 制 过程 中 除 了要 满足 给水量 控 制 的要 求 ， 还 要 保 证 给水 泵工 作 在 安全 工作 区 内。 西 上 墙 郭铁铮 ， 等 ： 腔式太 阳能水／ 蒸汽 吸热器给水全程控制 系统 的设计 7 9 2 ． 1控 制策 略 吸热 器 的给水 全 程控 制 系统采 用 变速泵 调 节 水 流 量 ， 对给 水泵 的转 速 、 流量 和压 力 的控制 有 一 定 的要求 。首 先 ， 为 了让 吸热 器 始 终 取 得 稳 定 的 给水 流量 ， 要 求变 速 泵 能 够 迅 速 地 根 据 吸 热 器 负 荷和 光 功率 的 扰 动 程 度调 节 转 速 。其次 ， 为 了 保 证给 水泵 工作 点 不 落 在 上 限 特 性 曲线 的外 边 ， 在 低负 荷 时要求 变 速泵增 大 再循 环流 量维 持水 泵 流 量 ， 保 证 水泵 最小 流量 不低 于设 计值 。再次 ， 为 了 保证给水泵工作点不落在最低压力线下和下限特 性 曲线之 外 ， 给水 调 节 阀 的开 度 调 节 必 须 维 持 在 安全供 水 所需 的 变速泵 出 口压 力 。 根据 上述 这 些 控制 要 求 ， 可 以把 给水 全 程 的 控制 分 为吸热 器 给水压 力 控制 和给 水泵 转速 控 制 两部 分 。在 给水压 力控 制 系统 中引 入水 泵转 速偏 差 前馈 信 号 ， 在 转 速 系统 中引 入 压 力 偏差 前 馈信 号 ， 使 系 统 的给水 压 力 调 节 和 给 水 泵 转 速控 制联 系起来 ， 保 证 两个 系统 之 间协调 地工 作 ， 并加 快 汽 包 水位 的调节 速度 。 2 ． 2给水 压 力控 制 吸热器 的 给水 压力采 用 P I 控 制器 控制 ， 系统 的工作 原理 如 图 3 所 示 。该 系统 引入 了给水 泵转 速 控制 偏差 的微 分信 号 ， 在启 动 和低 负荷 工况 时 ， 可 以把 水泵 出 口的母 管 压 力 维 持 在 安 全 范 围 内 ， 还 可协 调 给水泵 的转 速控 制 ， 稳定 汽包 水位 。 图 3 吸 热 器 给 水 压 力 控 制 系统 原 理 图 当吸热 器处 于冷 启动 、 热 启动 或者 云遮 运 行 、 正 常运 行 时 ， 为 了 让 给水 泵 运 行 参 数 保 持 在 安 全 区 内， 控制 系统 会 对 给 水 泵 的 出 口压 力 和 给 水 母 管 压力 进行 比较 ， 并 选 择 其 中 较 小 的压 力 经 过 一 阶惯性环 节滤波后 ， 作 为给水压力 的测 量信号 。 当机组 正 常运 行 和 冷 态启 动 时 ， 高压 加热 器 出 口 的给水 压力 总是 低 于泵 的 出 口压 力 ， 因此 被 作 为 旁路阀门控制的被控量 调节旁路 阀门开度 ， 把给 水母管压力维持在设定值附近。但是在机组热启 动 时 ， 给水 泵 的 出 口压 力 反 过来 低 于 加热 器 出 口 的给水压力 ， 被作为旁路阀门控制的被控量 ， 保证 两 个 阀 门在 水 泵 出 口给水压 力 升压 的过 程 中都 处 于关 闭状态 ， 直 到 给 水 泵 出 口压力 大 于 给水 母 管 压 力 时转换 成 按照 高压 加热 器 出 口的给水 压力 进 行 调节 ， 控 制 阀 门的开 度 ， 保 证 给水泵 在 热启 动过 程 中安 全运 行 。 1 )给水 压 力给 定值 P 。的确 定 为 了保 证 吸 热 器正 常供 水 及 给水 泵 的安 全 运 行 ， 给水 压 力 的 设 定 与 给水 泵 最小 压 力 P ⋯ 、 保 护 压 力 和 主 蒸 汽 压 力要 求 的给水 泵压 力 P 有 关 ] ， 并取 三 者 中最 大 值作 为设 定 值 P 。 。其 中给 水 泵 的 最小 压 力 由 给水泵的安全工作特性 曲线决定 ； 保护压力 由给 水泵下限特性曲线确定 ， 这是 为了保证给水泵出 口压力 始终 大 于对应 流量 下 的最 小压 力值 。当给 水 泵运行 在 特性 曲线 安 全 区 的最 大 流 量 时 ， 说 明 给水 泵 出 口压 力 偏 低 。机 组 启 动 后 ， 随 着 机 组 负 荷 的增加 ， 汽包压 力 不断上 升 ， 主 汽压力 也 跟着上 升 ， 要求 在任 何 负荷 下给水 压 力都 应满 足 ： P 一 P T+ △p+ f1 ( D) 式中 ： P 为主汽压力要求 的给水压力 ； P 为主蒸 汽压力 ； A p为 给水 管道压力损失 ； f l ( D) 为主蒸汽管道阻力 。 给水 管道 压力 损 失包 括给 水泵 出 口至汽 包水 面垂 直距 离 的静 压 差 ， 即泵 出 口压 力 与 汽包 压 力 P 之差 。只要 能 满 足式 ( 1 ) ， 给 水 压 力 就 可 在 任 何工 况下 等 于汽 水 行 程 中各项 压 力 损 失 之 和 ， 保 证正 常供 水 。为 了求 取 △ 声必 须先 知 道 汽 包压 力 P ， 为此 可 以在汽 包 中选取 三处 测点 ， 然 后用 均值 器 AVG对 三个 测 点 的 压 力 测 量 值 求 平 均 ， 把 平 均值作 为 汽 包 当 下 的压 力 。在 控 制 方 案 的 设 计 中 ， 考 虑 到如果 三 个 测 点 中 的某个 压力 变 送 器 发 生故障时 ， 则很可能导致控制系统的误操作 ， 为此 控 制 系统 中安 装 了相关 的声 光报 警 。一 旦发 生这 类故障， 故障测量值必然与 P 值相差很大 ， 在报 警 的同 时控 制 系 统 自动 切 除故 障信 号 。另 外 ， 取 其余正常工作信号 的均值作为汽包 压力值 ， 并将 控制系统切手动 ， 待人工切除故障后， 系统再切人 自动运行 。 2 )给 水 泵 转速 控 制 偏 差 微 分 前馈 信 号 给 8 0 郭铁铮 ， 等 ： 腔式太 阳能水／ 蒸汽吸热器给水全程控制系统的设计 水泵 转速 控 制 系统 中 加 入 了偏 差 的微 分 前 馈 信 号 ， 当实际水位低于设定值较 多给水泵转速的偏 差较大时， 微分前馈信号根据偏差变化速度的增 加 ， 提 前开 大 给 水启 动 阀 ， 尽 快增 加 给 水 流量 ， 确 保转 速控 制 系统能 够增 加给 水流量 。 3 )调 节 阀切 换 回路 在升 负荷 过程 中 ， 当 负 荷大于 3 0 、 旁路调节阀开度大于 7 5 时， 调 节 阀切换 回路 ， 打 开 主 给 水调 节 阀 。这 时给 水 泵 已 经 有较 高转 速 ， 主 给水 调 节 阀打 开 后管 道 阻 力 会 突然减 小 ， 此时要 求 给水 流量波 动不 能太 大 ， 由旁 路调节 阀自动跟踪给水压差， 直到旁路调节 阀全 关 。在 降 负荷 过 程 中 ， 当 负荷 小 于 3 0 后 ， 先 开 旁路 调节 阀 ， 再 关 主给水 调节 阀 ， 同时根 据汽包 水 位 的变化 趋 势 和蒸 汽 流 量 与 给 水 流量 的 对 应 关 系 ， 逐渐开大旁路调节阀， 由给水压力控制系统 自 动 跟踪 给水压 差 ， 直到 主给水 调节 阀全 关 。 2 ． 3给水泵 转速 控制 给水泵 转速 控制 系统 如 图 4所示 。 6 给 水 泵 转 速 控 制原 理 幽 该系统在启动 、 停 机和低负荷工况 时采 用单 冲量控制 ， 高负荷工况时采用 串级三 冲量控制 。 其 中单 冲量控 制器 采用 P I 控 制器 ； 串级 三 冲量 主 控器采用 P I 控制器 ， 保证水位无静态偏 差； 副控 制器采用 比例控制器 ， 以保证副 回路 的快速性 。 运行 中当蒸 汽 流 量 D 小 于 3 0 时 ( 即 低 负 荷 工 况 ) ， 该 系统采 用单 冲量 控制 系统 调节 给水 泵转速 以维持汽包水位等于其设定值 ( 即 H= = = H。 ) 。由 于机 组启 动及 低 负 荷 阶段 ， 给水 泵 的工 作 点很 容 易滑 出安 全工 作 区 ， 所 以单 冲量 控 制 信 号 的 回 路 中引入 了给水 泵 出 口压 力 偏 差 信 号 A p 。 ， 当 给 水 泵 出口压力 偏差信号 ／ X p 大于差压 给定 值 A p 。 时 ， 表 明 给 水 压 力 偏 差 太 大 ， 就 要 求 将 差 值 信 号 ( A p 。 一 A p 。 ) 作 为 给 水 泵 转 速 控 制 信 号 ， 在保 证 给 水量 的 同时 ， 通 过改 变给水 泵转 速 ， 维持 给水压 力 稳 定 ， 保证 给水 泵的安 全运 行 。 在给水 泵安 全 保 护 回路 中 ， 当 吸热 器 在 低 负 荷运 行时 ， 给水 泵流 量可 能很小 ， 为 了防 止给水 泵 的工作点滑入上限特性之外 ， 在单冲量控制 系统 回路 中加 入 了给 水泵 最 小 流 量 控 制 ， 增 加 了再 循 环 调节 阀 。另 外 ， 将 给 水 泵 的 出 口流 量 实测 值 转 化 为泵特 性 曲线 下 限 所 对应 的最 小 安全 压 力 值 ， 并 加上 一定 裕量 后 作 为 该泵 的安 全 压 力 限制 值 。 若泵出口压力测量值大于该限制值 ， 说 明给水泵 在 安全 区 内运 行 。否 则 ， 需 要通 过 调 节 给 水 泵 的 转速 使泵重 新 回到安 全 区内 。 在三 冲量控 制 中增 加 光功 率 前 馈 微 分 信 号 ， 一 旦 出现 光功 率扰动 ， 如 光功率 突然 增强 时 ， 汽包 的蒸 发 强度增 强 ， 蒸 发 流量也 相应 增加 ， 但是 由于 虚假 水位 现象 水位 H 不降反 升 ， 这时 控 制系 统 的 光 功率 前馈信 号 可 以用 来克 服虚 假水 位现 象 。 图 6中的 A p 是 汽 包 水 位 差 压 变 送 器 两 侧 压 差 ， 函数 ( z ) 的作 用 是 通 过 测 量 汽 包 水 位 信 号和压 力信 号校 正汽包 水位 的压 力 。控制 系统 将 3个 经 过 压 力 校 正 的 汽包 水 位 信 号 送 到 均 值 器 AVG中运算 ， 得到的均值反映了汽包的真实水位 值 H 。 吸 热器 的给水 全程 控制 过程 可 以根据 负荷 分 为 两个 阶段 。在 吸热 器 启 动及 负 荷 低 于 3 0 时 系统采 用单 冲量 控 制 ， 通 过 控 制 给水 泵 转 速 来 维 持汽包 水位 在给 定 范 围 内； 此 时 给水 旁 路 调 节 阀 从开启 到 7 5 控 制 ， 主 阀 门保 持 关 闭状 态 ； 给 水 压力则 通过 给水 压 力 控 制 系 统 ， 控 制旁 路 调 节 阀 开度来 调 节 。在 吸热 器 3 O ～ 1 0 0 ％负 荷 时 系统 采用 三 冲量控 制方式 调节 给水 泵转 速来 维持 汽包 水位 ： 当 负 荷 大 于 3 O 、 旁 路 调 节 阀 开 度 大 于 7 5 时 先 打开 主 给水 调 节 阀 ， 这 时 给水 泵 已 经有 较高 转速 ， 主 阀打开后 管 道阻力 会 突然减 小 ， 应 注 意给水 流量 波动 不 要 太 大 ， 由给 水 压 力控 制 系统 控制旁路调节阀跟踪给水压差 ， 直到旁路调节 阀 全关 。另 外 ， 在 三 冲 量 系统 投 运 情 况 下 开 主 给水 调节阀， 由于三冲量系统抗 内扰 的能力 比单 冲量 系统 强很 多 ， 所 以控 制质 量能够 得 到保证 。 ( 下转 第 8 3页) 鲁维 加 ， 等 ： 污泥加热处置 的热经济性分 析 8 3 量 比为 8 O ， 干燥 后 的干 污泥 终 含 水 率质 量 比为 3 O 。 由于锅炉 排 烟 温 度 较 低 ， 污 泥 干 燥 所 需 烟 气 量较 大 ， 因此 用 于 抽 取 烟气 的风 机 运 行 的 电耗 较 高 ， 以湿 污泥处 理 量 2 t ／ h计 ， 干 燥 机排 烟 温 度 为 9 O ℃ ， 旋流 喷动 干燥 机入 口烟 气 温 度 与干 燥 系 统 风机 装机 容量 的关 系 如表 4 。 表 4 立 式干燥机入 口烟温与风机 配置功率间的关系 干燥机入口烟温／ ℃l 1 3 0 l 1 4 0 l 1 5 0 l 1 6 0 l 1 7 0 l 1 8 0 装机容量／ k W l 4 9 8 l 4 4 8 I 3 8 8 I 3 4 5 l 3 4 5 l 2 7 0 从 表 4中数 据 可 以看 出 ， 干燥 机 入 口烟 气 温 度 越高 ， 所需 要 的烟 气量 就越 小 ， 风机 装机 容量 也 会相 应 减小 ， 风 机 电耗也 因而 相应 减少 。因此 ， 提 高 热源 温度 是 降低旋 流 喷动 干燥 机运 行成 本 的一 个关 键 因素 。但 是 ， 既 有锅 炉 的排 烟 温 度 是 一 个 确定 的参 数 ， 难 以轻 易改 变 ， 而且 提高 锅炉 排烟 温 度会 影 响锅 炉 的热效 率 。 由于干燥 介 质 即锅炉 排 烟本 身 是废 弃 的 ， 即干燥 介质 为零 成本 ， 因此这 种 干燥 系统 运 行 的综 合 经济 性 还是 比较 好 的 。 3 ． 2 卧式 螺旋推 进 气流 式干 燥机 采用 立式旋流 喷动干燥机 干燥污 泥 ， 当热 源锅 炉烟气 的温度 较 低 时 ， 干燥 系统 风机 的 电耗 较 高 。 近来开 发 出了螺 旋推 进气 流 式 ( 第二 代 卧式 ) 干 燥 机 。与立式干燥 机相 比 ， 卧式螺旋推 进气 流式 干燥 机 同样 具有可 以灵活采用 各种热介 质 ， 干 燥强度 也 很高 ， 干燥 机 占用 空 间也很 小 ， 但是 系统 的 风机 电 耗显著降低， 热经济性显著提高。如果以污泥处理 量 1 0 0 t ／ d ， 湿污 泥初含水率 为 8 0 ， 干污泥终 含水 率为 3 O ， 进 口烟 气 温 度 1 3 5 ℃ ， 出 口烟 气 温 度 1 1 0 ℃计 ， 采 用卧式 螺旋推进 气流式 干燥 机 ， 入 口烟 气 温度 与干燥 系统 风机装机 容量 的关 系如表 5 。 表 5 卧式干燥机入 口烟温与风机配置功率 间的关 系 ／ k W 3 1 5 3 1 5 3 0 0 2 2 0 1 8 5 1 8 5 1 3 2 1 3 2 1 1 0 装机容量 l I I I I l l l I 从表 5的数 据 来 看 ， 卧 式 干 燥 机 的 风 机装 机 容量 明显 低 于立 式 干 燥 机 ， 电耗 约 为立 式 干燥 机 系统 的 2 5 ，～3 3 。因此 ， 在各 种 条 件 相 似 的情 况下 推荐 采用 卧式 干燥 机 。 3 ． 3间接加 热 干燥 间接 加热 的干燥 系统有 多种 形 式 ， 如转 盘式 、 空心 浆 叶式等 ， 其 主要 特 点 是 采 用 蒸 汽作 为干 燥 介 质 。每 1 t 湿 污 泥 的 干燥 过 程 ( 绝 干 ) 耗 热 ( 水 分直 接带 走 的热量 ) 为 2 1 3 7 MJ ， 加 上热 损 耗 ， 即 相 当于消 耗 同等热 量 的蒸 汽 。其 热 经济性 显 然低 于零 热耗 或低 热耗 的直 接 干燥 系统 。 4 结 语 上述 理论 分 析计 算 和 工 程 应 用 数 据 表 明 ， 在 各 种 污 泥 的加 热 处 置 技术 中 ， 采用 干 燥 或 干燥 一 焚烧 技术 ， 要 比采 用 直 接 焚 烧 技术 具 有 更 好 的节 能和 环保效 益 ， 因此 ， 推 荐采 用干 燥或 干燥 一 焚烧 技 术 。近 年来 ， 我 国 许多 地 区在 实践 中采 用 干 燥 或 干燥 一 焚烧 技术 对 污 泥 进 行 彻 底处 置 ， 已经 取 得 了不 菲 的业 绩 。 收稿 日期 ： 2 0 1 1 — 1 2 — 2 7 作 者简介 ： 鲁 维加 ( 1 9 5 4 一 ) ， 男， 副教授 ， 本科 ， 从 事热能 工 程 和 污 泥 处 置 技 术 研 究 。 ( 编 辑 ： 吴 国 粱) ( 上 接 第 8 0 页) 在减 负荷 过程 中 ， 控制 顺 序与 上述 相反 ， 同时 各负 荷 的切 换 点 考 虑 2 的不 灵 敏 区 ， 避 免 由 于 负荷 波动 导致 系统 在 切换 点来 回切 换 。 3 结 语 针对 腔式 汽包 型水 ／ 蒸 汽 吸热器 ， 给 出吸热器 结构设 计 ， 提 出给 水全 程控 制 的三个 控 制要求 ， 设 计 和研 制 了吸热器 的给水压 力控制 系统 和 给水泵 转速 控制 系 统 。 同时 ， 为 了避 免 两 个 系 统 之 间 的 互相 干扰 ， 使 各 系统尽 可 能地协 调 动作 ， 在 给水 压 力控 制 系统 中引 入 了水 泵 转 速偏 差前 馈 信 号 ， 在 转速 系统 中引入 压 力 偏 差 前 馈 信 号 ， 使 系 统 的 给 水压 力调 节 和给 水 泵 转 速 控 制 互 相联 系起 来 ， 加 快 汽包 水位 的调节 速度 。 参 考文献 ： E l l B l a k e F A， Wa l t o n J D． Up d a t e o n t h e s o l a r p o we r s y s t e m a n d c o mp o n e n t r e s e a r c h p r o g r a m~ J ] ．S o l a r E n e r g y ， 1 9 7 5 ， 1 7( 4 )： 2 1 3 — 2 1 9 ． [ 2 ] Z o s c h a k R J ， wu S F ， Go r ma n D N． De s i g n a n d t e s t i n g o f a c a v i t y — t y p e，s t e a m— g e ．ne r a t i n g，c e n t r a l r e c e i v e r f o r a s o l a r t h e r ma l p o w e r p l a n t [ J ] ． T r a n s a c t i o n s o f t h e AS ME， 1 9 8 0 ， 1 0 2： 4 8 6 - 4 9 4 ． [ 3 ] 刘文军． 智 能控制技： 术在 大型火 电机 组给水全程控 制系统 中的应用研究[ D ] ． 太原： 太原理工大学 ， 2 0 0 7 ． 收 稿 日期 ： 2 0 l 1 — 1 2 — 1 2 作者简 介 ： 郭铁铮 ( 1 9 8 3) ， 男， 博 士研 究生， 从事 太 阳能发 电 和 风 力 发 电技 术 的 研 究 。 ( 编辑 ： 吴 国梁)