基于燃料自平衡的循環(huán)流化床鍋爐床溫控制的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于火力發(fā)電機(jī)組的給煤控制領(lǐng)域，尤其涉及一種基于燃料自平衡的循環(huán) 流化床鍋爐床溫控制的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 循環(huán)流化床鍋爐（CFB)燃燒技術(shù)是最近30年來發(fā)展較為迅速的一種清潔煤燃燒 技術(shù)，由于其燃料適應(yīng)性廣、負(fù)荷調(diào)節(jié)比寬、燃燒效率高、低溫燃燒、爐內(nèi)可實(shí)現(xiàn)脫硫等特 點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外得到迅速推廣，特別由于我國(guó)煤炭資源往往煤質(zhì)復(fù)雜多變、含硫量高和劣質(zhì)煤 產(chǎn)量大等特點(diǎn)，使得CFB燃燒技術(shù)在我國(guó)得到更快更廣的應(yīng)用。
[0003] 床溫是表征CFB鍋爐正常運(yùn)行的重要參數(shù)，同時(shí)直接影響著運(yùn)行中鍋爐效率、 NOx產(chǎn)生量、脫硫效率以及鍋爐的安全性。通常情況下，CFB正常運(yùn)行的最佳溫度范圍為 850°C~900°C，床溫過低不但使燃燒不穩(wěn)定，而且鍋爐效率也隨之下降；床溫過高則將使 得脫硫效率下降、NO/"量增加，同時(shí)還容易使床層熔化，造成爐膛結(jié)焦，從而床料無法正常 循環(huán)硫化，床溫控制是CFB燃燒控制的難點(diǎn)，而影響床溫的最終因素在于給煤量。
[0004] 隨著CFB鍋爐的大型化，采用給煤機(jī)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)給煤是需要迫切解決的問題，多點(diǎn) 給煤系統(tǒng)主要應(yīng)用在鍋爐側(cè)墻給煤方式與爐后給煤方式以及前后墻混合給煤方式，而由于 某些電站所獨(dú)有的爐膛結(jié)構(gòu)特性和燃燒特性，如果給煤點(diǎn)均勻分配總給煤指令，反而會(huì)引 起局部超溫結(jié)焦等問題。所以按照合適的給煤比例分配總給煤指令才能保證各處床溫均勻 變化，進(jìn)而保證爐膛燃燒安全性、經(jīng)濟(jì)型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的主要目的是針對(duì)爐膛床溫分布不均、容易局部超溫等問題，提供一種基 于燃料自平衡的循環(huán)流化床鍋爐床溫控制的系統(tǒng)及方法。
[0006] 一種用于循環(huán)流化床鍋爐床溫控制的給煤自平衡系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括給煤主控調(diào) 節(jié)回路、給煤多執(zhí)行調(diào)節(jié)回路，所述給煤主控調(diào)節(jié)回路與給煤多執(zhí)行調(diào)節(jié)回路連接；
[0007] 所述給煤主控調(diào)節(jié)回路包括偏差計(jì)算單元、PID調(diào)節(jié)器單元和手操器調(diào)節(jié)單元；
[0008] 所述給煤多執(zhí)行調(diào)節(jié)回路包括自動(dòng)給煤指令計(jì)算模塊、比率信號(hào)初始模塊、比率 信號(hào)重新計(jì)算模塊、自動(dòng)給煤指令分配模塊、給煤控制回路。
[0009] 一種用于循環(huán)流化床鍋爐床溫控制的給煤自平衡方法，應(yīng)用上述的給煤自平衡系 統(tǒng)，包括以下步驟：
[0010] A)所述給煤主控調(diào)節(jié)回路接收鍋爐主控輸出的總給煤指令及實(shí)際給煤量反饋值， 并輸出分側(cè)給煤指令到多執(zhí)行給煤調(diào)節(jié)回路；
[0011] B)多執(zhí)行給煤調(diào)節(jié)回路接收分側(cè)給煤指令，經(jīng)過計(jì)算后分配輸出到各臺(tái)自動(dòng)給煤 機(jī)，自動(dòng)給煤機(jī)根據(jù)計(jì)算分配后的指令改變給煤輸出量。
[0012] 進(jìn)一步地，所述步驟A)具體為：應(yīng)用所述給煤主控調(diào)節(jié)回路接收來自鍋爐主控輸 出的總給煤量指令與各臺(tái)給煤機(jī)的實(shí)際給煤量反饋值，經(jīng)PID調(diào)節(jié)器單元進(jìn)行偏差計(jì)算后 得到總給煤量指令與實(shí)際給煤量反饋值的偏差值，根據(jù)偏差值輸出給煤指令，所述給煤指 令經(jīng)過手操器調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)偏置后，得到分側(cè)給煤指令，將分側(cè)給煤指令發(fā)送到多執(zhí)行給 煤調(diào)節(jié)回路。
[0013] 進(jìn)一步地，所述自動(dòng)給煤指令計(jì)算模塊接收給煤主控調(diào)節(jié)回路的輸出指令，判斷 是否有給煤機(jī)在手動(dòng)狀態(tài)，并計(jì)算自動(dòng)給煤總指令，自動(dòng)給煤總指令為F a_= Ftotal-2F_， 式中？_表示一臺(tái)手動(dòng)給煤機(jī)的給煤量，5^_表示所有在手動(dòng)狀態(tài)給煤機(jī)的給煤量總和； F total為給煤總量；F aut。為自動(dòng)給煤總量。
[0014] 進(jìn)一步地，所述的比率信號(hào)初始模塊包括n個(gè)f(x)折線函荷指令，輸出為此負(fù)荷 下給煤機(jī)的給煤比率信號(hào)1^，;^，…，r n，且1^+;^+…+rn= l，n臺(tái)給煤機(jī)對(duì)應(yīng)n個(gè)f (x)函數(shù)， 自動(dòng)運(yùn)行時(shí)第i臺(tái)自動(dòng)給煤機(jī)的給煤指令為Ft()talXri。
[0015] 進(jìn)一步地，所述比率信號(hào)重新計(jì)算模塊判斷各給煤機(jī)的運(yùn)行情況，包括是否在手 動(dòng)狀態(tài)、切除或二者兼有：
[0016] (1)若有給煤機(jī)被切手動(dòng)，第i臺(tái)自動(dòng)給煤機(jī)的比率信號(hào)為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于循環(huán)流化床鍋爐床溫控制的給煤自平衡系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括 給煤主控調(diào)節(jié)回路、給煤多執(zhí)行調(diào)節(jié)回路，所述給煤主控調(diào)節(jié)回路與給煤多執(zhí)行調(diào)節(jié)回路 連接； 所述給煤主控調(diào)節(jié)回路包括偏差計(jì)算單元、PID調(diào)節(jié)器單元和手操器調(diào)節(jié)單元； 所述給煤多執(zhí)行調(diào)節(jié)回路包括自動(dòng)給煤指令計(jì)算模塊、比率信號(hào)初始模塊、比率信號(hào) 重新計(jì)算模塊、自動(dòng)給煤指令分配模塊、給煤控制回路。
2. -種用于循環(huán)流化床鍋爐床溫控制的給煤自平衡方法，應(yīng)用上述權(quán)利要求1中所述 的給煤自平衡系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟： A) 所述給煤主控調(diào)節(jié)回路接收鍋爐主控輸出的總給煤指令及實(shí)際給煤量反饋值，并輸 出分側(cè)給煤指令到多執(zhí)行給煤調(diào)節(jié)回路； B) 多執(zhí)行給煤調(diào)節(jié)回路接收分側(cè)給煤指令，經(jīng)過計(jì)算后分配輸出到各臺(tái)自動(dòng)給煤機(jī)， 自動(dòng)給煤機(jī)根據(jù)計(jì)算分配后的指令改變給煤輸出量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的給煤自平衡方法，其特征在于，所述步驟A)具體為：應(yīng)用所 述給煤主控調(diào)節(jié)回路接收來自鍋爐主控輸出的總給煤量指令與各臺(tái)給煤機(jī)的實(shí)際給煤量 反饋值，經(jīng)PID調(diào)節(jié)器單元進(jìn)行偏差計(jì)算后得到總給煤量指令與實(shí)際給煤量反饋值的偏差 值，根據(jù)偏差值輸出給煤指令，所述給煤指令經(jīng)過手操器調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)偏置后，得到分側(cè)給 煤指令，將分側(cè)給煤指令發(fā)送到多執(zhí)行給煤調(diào)節(jié)回路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的給煤自平衡方法，其特征在于，所述自動(dòng)給煤指令計(jì)算模塊 接收給煤主控調(diào)節(jié)回路的輸出指令，判斷是否有給煤機(jī)在手動(dòng)狀態(tài)，并計(jì)算自動(dòng)給煤總指 令，自動(dòng)給煤總指令為？_=?^ 1-2^_，式中？_表示一臺(tái)手動(dòng)給煤機(jī)的給煤量，2^_表 示所有在手動(dòng)狀態(tài)給煤機(jī)的給煤量總和；Ft(rtal為給煤總量；F aut。為自動(dòng)給煤總量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的給煤自平衡方法，其特征在于，所述的比率信號(hào)初始模塊包 括n個(gè)f(x)折線函數(shù)，輸入為負(fù)荷指令，輸出為此負(fù)荷下給煤機(jī)的給煤比率信號(hào) ri，r2，… ，:rn，且;…+rn= 1，n臺(tái)給煤機(jī)對(duì)應(yīng)n個(gè)f(x)函數(shù)，自動(dòng)運(yùn)行時(shí)第i臺(tái)自動(dòng)給煤機(jī)的 給煤指令為Ft(rtalXri。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的給煤自平衡方法，其特征在于，所述比率信號(hào)重新計(jì)算模塊 判斷各給煤機(jī)的運(yùn)行情況，包括是否在手動(dòng)狀態(tài)、切除或二者兼有： (1) 若有給煤機(jī)被切手動(dòng)，第i臺(tái)自動(dòng)給煤機(jī)的比率信號(hào)為，i辛k，k < n，rk 表示被切除給煤機(jī)的比率信號(hào)，2rk表示所有的在手動(dòng)給煤機(jī)的比率信號(hào)之和； (2) 若有給煤機(jī)被切除，第i臺(tái)自動(dòng)給煤機(jī)的比率信號(hào)為' i ^m,m<n,rm^ 示被切除給煤機(jī)的比率信號(hào)，表示所有的被切除給煤機(jī)的比率信號(hào)之和； (3) 若既有給煤機(jī)在手動(dòng)又有被切除的情況，第i臺(tái)自動(dòng)給煤機(jī)的比率信號(hào)為
安:求6所述的給煤自平衡方法，其特征在于，所述自動(dòng)給煤指令分配模塊 根據(jù)自動(dòng)給煤量指令計(jì)算模塊與比率信號(hào)重新計(jì)算模塊的結(jié)果將自動(dòng)給煤總指令分配給 各臺(tái)自動(dòng)給煤機(jī)，具體計(jì)算如下： (1) 若有給煤機(jī)被切手動(dòng)的情況，第i臺(tái)自動(dòng)給煤機(jī)的給煤指令為
(2) 若有給煤機(jī)被切除的情況，第i臺(tái)自動(dòng)給煤機(jī)的給煤指令，
m < n ； (3) 若既有給煤機(jī)在手動(dòng)又有被切除的情況，第i臺(tái)自動(dòng)給煤機(jī)的給煤指令為
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的給煤自平衡方法，其特征在于，所述給煤控制回路接收來自 自動(dòng)給煤指令分配模塊的自動(dòng)給煤指令與給煤的實(shí)時(shí)反饋量，并偏差經(jīng)過PID數(shù)字控制器 計(jì)算，計(jì)算后的指令輸出到驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度控制器，通過改變皮帶轉(zhuǎn)速，使給煤量符合指令 要求，所述PID數(shù)字控制器所采取的控制算法： e(k) = rCa(k)-yCa(k)
其中：rea(k)為石灰石流量指令；yea(k)為實(shí)際石灰石流量值；e(k)為指令值與實(shí)際值 之間的偏差；U (k)是第k次采樣時(shí)的控制器輸出；S為比例帶大??；T為系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)； Tp TD分別為積分時(shí)間和微分時(shí)間
A y (k)為控制器輸出。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的給煤自平衡方法，其特征在于，所述步驟A)還包括：具有另 一手操器調(diào)節(jié)單元，所述另一手操器調(diào)節(jié)單元調(diào)整偏置后的給煤指令的偏差，再經(jīng)過加法 器及減法器計(jì)算后，得到給煤機(jī)的左側(cè)給煤指令及右側(cè)給煤指令。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于循環(huán)流化床鍋爐床溫控制的給煤自平衡系統(tǒng)及方法。所述系統(tǒng)包括給煤主控調(diào)節(jié)回路、多執(zhí)行給煤調(diào)節(jié)回路。給煤主控調(diào)節(jié)回路接收鍋爐主控輸出的給煤總指令，輸出指令分別送到多執(zhí)行給煤調(diào)節(jié)回路的兩側(cè)，在各側(cè)經(jīng)過計(jì)算后，分別將自動(dòng)給煤指令按一定比例分配到各臺(tái)自動(dòng)給煤機(jī)，使給煤量能符合系統(tǒng)的指令要求。本發(fā)明的有益效果是，使用燃料自平衡方法保持循環(huán)硫化床鍋爐的床溫穩(wěn)定，避免頻繁調(diào)整一次風(fēng)量，導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)。
【IPC分類】F23C10-28
【公開號(hào)】CN104807003
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510193903
【發(fā)明人】喬金玉, 劉吉臻, 張文廣
【申請(qǐng)人】大唐武安發(fā)電有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年4月22日