專利名稱：大型生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐爐膛負(fù)壓控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于燃燒低著火點(diǎn)燃料(如生物質(zhì)、燃油等)循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行控制裝置，尤指一種采用自適應(yīng)濾波技術(shù)克服燃燒生物質(zhì)時(shí)引起爐膛壓力劇烈變化的循環(huán)流化床鍋爐壓力控制裝置。
背景技術(shù)：
近年來，循環(huán)流化床鍋爐(CFB)以其較清潔的燃燒方式、燃料適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，得到了迅速發(fā)展，生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電項(xiàng)目也隨之興起。生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐的燃料主要是林業(yè)生物質(zhì)、農(nóng)業(yè)生物質(zhì)等，具體包括薪柴、落葉、樹皮、樹根、林業(yè)加工廢棄物、甘蔗渣、甘蔗葉、秸桿、果殼、果核、玉米芯等。鍋爐運(yùn)行過程中，爐膛壓力控制非常重要。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷變化，則進(jìn)入爐膛的燃料量和一、二次風(fēng)量將跟之改變，燃料在爐膛中燃燒氛圍也隨之改變，對(duì)爐膛壓力會(huì)造成影響。如果爐膛壓力過低，爐膛和煙道的漏風(fēng)量將增大，可使燃燒惡化，燃燒損失增大，甚至造成燃燒不穩(wěn)定或滅火。此外，還會(huì)引起過熱汽溫·升高和加大灰粒對(duì)受熱面及引風(fēng)機(jī)的磨損。反之，如果爐膛壓力過高，爐膛內(nèi)火焰和高溫?zé)煔饩蜁?huì)向外泄露，影響鍋爐的安全運(yùn)行。因此，爐膛負(fù)壓必須進(jìn)行自動(dòng)控制，以保證爐膛負(fù)壓維持在一定的允許范圍之內(nèi)。對(duì)于生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐而言，因?yàn)槠淙剂铣煞肿兓?、揮發(fā)份高、著火點(diǎn)低等特性，在生物質(zhì)燃料燃燒過程中易出現(xiàn)較大的燃燒波動(dòng)，尤其是在生物質(zhì)燃料進(jìn)入爐膛后瞬間容易出現(xiàn)大量揮發(fā)份析出引起劇烈燃燒，爐膛負(fù)壓急劇升高，然而揮發(fā)份燃燒速度快、持續(xù)性差，爐膛負(fù)壓快速降低，爐膛負(fù)壓變化會(huì)達(dá)到±500Pa，甚至達(dá)到±1000Pa，嚴(yán)重影響鍋爐機(jī)組的燃燒安全性及穩(wěn)定性。因此，在生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過程中，爐膛壓力控制比常規(guī)燃料鍋爐更加重要。通過控制的方法來解決由生物質(zhì)燃料造成的爐膛壓力波動(dòng)等問題，保證生物質(zhì)燃料燃燒穩(wěn)定，維持生物質(zhì)電廠安全、穩(wěn)定運(yùn)行，已成為生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組大規(guī)模推廣應(yīng)用，必須解決的關(guān)鍵技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種采用自適應(yīng)濾波技術(shù)克服燃燒生物質(zhì)時(shí)引起爐膛壓力劇烈變化的生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐爐膛負(fù)壓控制裝置。解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
大型生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐爐膛負(fù)壓控制裝置，其特征是包括依次連接的爐膛負(fù)壓自適應(yīng)濾波器回路10及爐膛負(fù)壓主調(diào)節(jié)回路20
所述的爐膛負(fù)壓自適應(yīng)濾波器回路10的組成及連接關(guān)系為多個(gè)濾波系數(shù)調(diào)度器分別輸入對(duì)應(yīng)的給料機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)信號(hào)、輸出至一多給料機(jī)濾波系數(shù)綜合加法器101，多給料機(jī)濾波系數(shù)綜合加法器101和濾波標(biāo)稱時(shí)間發(fā)生器102分別輸出至濾波時(shí)間綜合乘法器103 ；所述的爐膛負(fù)壓主調(diào)節(jié)回路20的組成及連接關(guān)系為包括函數(shù)運(yùn)算器201、偏差報(bào)警器202、爐膛負(fù)壓PID控制器203、設(shè)定值綜合加法器204、前饋加法器205、引風(fēng)平衡器206、A引風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換器207、B引風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換器208 ；函數(shù)運(yùn)算器201輸入蒸汽量變化值、輸出至綜合加法器204，綜合加法器的另一端輸入的是人工修正量，最終加法器中形成爐膛負(fù)壓設(shè)定值；
偏差報(bào)警器202輸入爐膛負(fù)壓自適應(yīng)濾波器回路10以及綜合加法器204的輸出，一旦兩者的差值超限就切除爐膛負(fù)壓自動(dòng)，改由人工控制；
爐膛負(fù)壓PID控制器203輸入綜合加法器204及爐膛負(fù)壓自適應(yīng)濾波器回路10的輸出、輸出至前饋加法器205 ；
前饋加法器205輸入一次風(fēng)指令(PAB)、二次風(fēng)指令(SAB)指令和爐膛負(fù)壓PID控制器203的輸出、輸出至引風(fēng)平衡器206 ；
引風(fēng)平衡器206分別輸出至A引風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換器207和B引風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換器208，A引風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換器207和B引風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換器208，分別控制A、B引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
·
所述的給料機(jī)濾波系數(shù)調(diào)度器的組成和連接關(guān)系為給料機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)分為兩路一一路依次經(jīng)比例微分器和第一函數(shù)計(jì)算器，另一路經(jīng)第2函數(shù)計(jì)算器傳輸給加法器后輸出。有益效果本發(fā)明采用自適應(yīng)濾波技術(shù)克服燃燒生物質(zhì)時(shí)引起爐膛壓力劇烈變化，通過控制的方法來解決由生物質(zhì)燃料造成的爐膛壓力波動(dòng)等問題，可保證生物質(zhì)燃料燃燒穩(wěn)定，維持生物質(zhì)電廠安全、穩(wěn)定運(yùn)行，本發(fā)明已成為生物質(zhì)發(fā)電機(jī)組大規(guī)模推廣應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例的大型生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐爐膛負(fù)壓控制裝置組成及連接關(guān)系 圖2是圖I實(shí)施例的爐膛負(fù)壓自適應(yīng)濾波器回路的組成及連接關(guān)系 圖3是圖I實(shí)施例的濾波系數(shù)調(diào)度器原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖I、圖2和圖3所示，本發(fā)明的大型生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐爐膛負(fù)壓控制裝置，包括爐膛負(fù)壓自適應(yīng)濾波器回路10及爐膛負(fù)壓主調(diào)節(jié)回路20。參見圖2，爐膛負(fù)壓自適應(yīng)濾波器回路10含分別對(duì)應(yīng)于I號(hào)至8號(hào)給料機(jī)的濾波系數(shù)調(diào)度器11、12、13、14、15、16、17、18，以及多給料機(jī)濾波系數(shù)綜合加法器101、濾波標(biāo)稱時(shí)間發(fā)生器102、濾波時(shí)間綜合乘法器103和慣性濾波器104。參見圖3，以給料機(jī)濾波系數(shù)調(diào)度器11為例，其由比例微分器111、第一函數(shù)計(jì)算器112、第2函數(shù)計(jì)算器113和加法器114組合而成。I號(hào)給料機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)通過比例微分器及第一函數(shù)計(jì)算器處理后，取得給料量單方向的歸一化變化速率量；1號(hào)給料機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)還通過第二函數(shù)計(jì)算器處理后，取得給料量的歸一化變化量；獲得的歸一化給料量變化量及其變化速率量分別送入加法器114，就能根據(jù)給料量的變化及其變化速率計(jì)算出本臺(tái)給料機(jī)對(duì)應(yīng)的歸一化濾波系數(shù)。各臺(tái)給料機(jī)將實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)送到對(duì)應(yīng)的濾波系數(shù)調(diào)度器處理后，輸出給料機(jī)轉(zhuǎn)速變化及其變化速率的歸一化濾波系數(shù)量，各給料機(jī)轉(zhuǎn)速的歸一化濾波系數(shù)量分別送到同一個(gè)多給料機(jī)濾波系數(shù)綜合加法器，在多給料機(jī)濾波系數(shù)綜合加法器中，根據(jù)各給料機(jī)的物理分布位置對(duì)各送入的給料濾波系數(shù)賦予不同的加權(quán)系數(shù)，多給料機(jī)濾波系數(shù)綜合加法器根據(jù)送入實(shí)時(shí)的各給料機(jī)濾波系數(shù)乘以其加權(quán)系數(shù)計(jì)算得出多臺(tái)給料機(jī)的綜合濾波系數(shù)。由多給料機(jī)濾波系數(shù)綜合加法器101計(jì)算出的多給料機(jī)綜合濾波系數(shù)送到濾波時(shí)間綜合乘法器103。另外，濾波標(biāo)稱時(shí)間發(fā)生器102產(chǎn)生單位濾波時(shí)間，它的輸出連接到濾波時(shí)間綜合乘法器103的另一端，對(duì)應(yīng)多臺(tái)給料機(jī)給料量的不斷變化，在濾波時(shí)間綜合乘法器103中計(jì)算出對(duì)應(yīng)送入爐膛內(nèi)總給料量的爐膛負(fù)壓濾波時(shí)間。綜合乘法器計(jì)算出的總給料量濾波時(shí)間送到慣性濾波器104的外接濾波時(shí)間端，慣性濾波器的另一輸入端接收爐膛負(fù)壓信號(hào)。這樣一來，當(dāng)送入爐膛的生物質(zhì)給料量發(fā)生變化，爐膛負(fù)壓自適應(yīng)濾波器就能根據(jù)給料量的變化速度、變化量、及變化位置送出對(duì)應(yīng)的濾波時(shí)間，對(duì)爐膛負(fù)壓進(jìn)行自適應(yīng)濾波，消除由于生物質(zhì)燃燒量變化引起爐膛壓力劇烈變化對(duì)爐膛負(fù)壓控制回路的劇烈干擾，保證爐膛負(fù)壓控制回路正常調(diào)節(jié)，維持生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的燃燒穩(wěn)定?！⒁妶D1，爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)回路20含函數(shù)運(yùn)算器201、偏差報(bào)警器202、爐膛負(fù)壓PID控制器203、設(shè)定值綜合加法器204、前饋加法器205、引風(fēng)平衡器206、A引風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換器207、B引風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換器208。蒸汽量變化值經(jīng)函數(shù)運(yùn)算器201計(jì)算出不同負(fù)荷下的爐膛負(fù)壓設(shè)定值送入設(shè)定值綜合加法器204，綜合加法器的另一端輸入的是人工修正量，最終加法器中形成爐膛負(fù)壓設(shè)定值。偏差報(bào)警器202輸入經(jīng)由爐膛負(fù)壓自適應(yīng)濾波器回路10輸出的平穩(wěn)變化負(fù)壓信號(hào)以及而得到爐膛負(fù)壓給定值，輸出兩者的差值。爐膛負(fù)壓PID控制器203輸入為綜合加法器204的輸出及爐膛負(fù)壓自適應(yīng)濾波器回路10的輸出，然后輸出至前饋加法器205。前饋加法器205還接入經(jīng)歸一化處理后的一次風(fēng)指令PAB、二次風(fēng)指令SAB指令，爐膛負(fù)壓PID控制器的輸出、一次風(fēng)前饋控制信號(hào)、二次風(fēng)前饋控制信號(hào)在加法器綜合計(jì)算后，形成前饋、反饋綜合控制信號(hào)后在送到引風(fēng)平衡器206。引風(fēng)平衡器206將綜合控制信號(hào)分配給A引風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換器207、B引風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換器208分別控制A、B引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，維持生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐的燃燒穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.大型生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐爐膛負(fù)壓控制裝置，其特征是包括依次連接的爐膛負(fù)壓自適應(yīng)濾波器回路(10)及爐膛負(fù)壓主調(diào)節(jié)回路(20): 所述的爐膛負(fù)壓自適應(yīng)濾波器回路(10)的組成及連接關(guān)系為多個(gè)濾波系數(shù)調(diào)度器分別輸入對(duì)應(yīng)的給料機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)信號(hào)、輸出至一多給料機(jī)濾波系數(shù)綜合加法器(101)，多給料機(jī)濾波系數(shù)綜合加法器(101)和濾波標(biāo)稱時(shí)間發(fā)生器(102)分別輸出至濾波時(shí)間綜合乘法器(103)； 所述的爐膛負(fù)壓主調(diào)節(jié)回路(20)的組成及連接關(guān)系為包括函數(shù)運(yùn)算器(201)、偏差報(bào)警器(202)、爐膛負(fù)壓PID控制器(203)、設(shè)定值綜合加法器(204)、前饋加法器(205)、引風(fēng)平衡器(206)、A引風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換器(207)、B引風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換器(208)；函數(shù)運(yùn)算器(201)輸入蒸汽量變化值、輸出至設(shè)定值綜合加法器(204)，設(shè)定值綜合加法器(204)的另一端輸入的是人工修正量，最終設(shè)定值綜合加法器(204)中形成爐膛負(fù)壓設(shè)定值； 偏差報(bào)警器(202)輸入爐膛負(fù)壓自適應(yīng)濾波器回路(10)以及設(shè)定值綜合加法器(204)的輸出，一旦兩者的差值超限就切除爐膛負(fù)壓自動(dòng)，改由人工控制； 爐膛負(fù)壓PID控制器(203)輸入設(shè)定值綜合加法器(204)及爐膛負(fù)壓自適應(yīng)濾波器回路10的輸出、輸出至前饋加法器(205)； 前饋加法器(205)輸入一次風(fēng)指令、二次風(fēng)指令和爐膛負(fù)壓PID控制器(203)的輸出、輸出至引風(fēng)平衡器(206)； 引風(fēng)平衡器(206)分別輸出至A引風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換器(207)和B引風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換器(208)，A引風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換器(207)和B引風(fēng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換器(208)，分別控制A、B引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大型生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐爐膛負(fù)壓控制裝置，其特征是所述的濾波系數(shù)調(diào)度器的組成和連接關(guān)系為給料機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)分為兩路-第一路依次經(jīng)比例微分器和第一函數(shù)計(jì)算器、第二路經(jīng)第2函數(shù)計(jì)算器傳輸給加法器后輸出。
全文摘要
大型生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐爐膛負(fù)壓控制裝置，爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)回路的負(fù)壓信號(hào)經(jīng)過爐膛負(fù)壓自適應(yīng)濾波器處理后，形成可用的爐膛負(fù)壓信號(hào)。爐膛負(fù)壓測(cè)量值首先經(jīng)過由多個(gè)濾波系數(shù)調(diào)度器、濾波系數(shù)綜合加法器、濾波標(biāo)稱時(shí)間發(fā)生器、濾波時(shí)間綜合乘法器、慣性濾波器等組合而成的智能信號(hào)濾波器，消除了由于生物質(zhì)燃料成分復(fù)雜、容易爆燃所引起的爐膛負(fù)壓大幅度、頻繁波動(dòng)，獲得能真實(shí)反映爐膛負(fù)壓變化的信號(hào)。本發(fā)明已成功用于第一座2×50MW大型生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電廠，很好地實(shí)現(xiàn)了鍋爐的爐膛負(fù)壓控制，成功地實(shí)現(xiàn)了商業(yè)運(yùn)行。
文檔編號(hào)F23C10/28GK102788349SQ20121012224
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者宋景慧, 方健, 方江濤, 李曉楓, 湛志剛 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 廣東省沙角(C廠)發(fā)電公司