农林生物质水冷振动炉排锅炉减温水联合调控策略及方法与流程

本发明涉及锅炉减温水自动控制技术领域，并且更具体地，涉及到一种农林生物质水冷振动炉排锅炉三级减温水联合调控策略及方法。

背景技术：

农林生物质水冷振动炉排锅炉一般设置有四级过热器和三级减温器。锅炉饱和蒸汽经由一级过热器、一级减温器、二级过热器、二级减温器、三级过热器、三级减温器、四级过热器加热成过热蒸汽，在加热过程中由一级减温水调阀通过一级减温器控制二级过热器出口温度、二级减温水调阀通过二级减温器控制三级过热器出口温度、三级减温水调阀通过三级减温器控制四级过热器出口温度(即为主蒸汽温度)，使得各级过热器温度在合理范围内、主蒸汽温度在设计值附近波动，满足汽轮机对主蒸汽温度品质的要求。

在减温水控制中，应用传统串级pid控制方式的实际效果较差，无法满足各过热器出口温度自动控制的需要，特别是三级过热器经常处在超温的状态，对设备长期稳定经济运行带来极大安全隐患。

基于此，现有技术仍然有待改进。

技术实现要素：

本发明针对上述问题，目的在于提供一种农林生物质振动炉排锅炉三级减温水联合调控方法，其能解决现有技术的农林生物质振动炉排锅炉燃烧的不稳定性和过热器温度波动较大的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明的实施例公开了一种农林生物质振动炉排锅炉三级减温水联合调控的方法，采用蒸汽焓值表征炉内燃烧工况变化对各级过热器出口汽温的影响，从而控制各级减温水调阀的开度，实现对各级过热器出口温度的控制。

进一步地，一级过热器、一级减温器、二级过热器、二级减温器、三级过热器、三级减温器和四级过热器依次顺序连接；

高压给水母管通过第一支管、第二支管和第三支管并联地接入一级减温器、二级减温器和三级减温器；

所述第一支管上设置有第一减温水调阀，所述第二支管上设置有第二减温水调阀，所述第三支管上设置有第三减温水调阀；

所述第一减温水调阀、第二减温水调阀、第三减温水调阀通过蒸汽焓值的变化来控制。

进一步地，所述第一减温水调阀采用单级pid调节，通过所述二级过热器的蒸汽焓值变化来调节，并采取三级过热器的出口蒸汽焓值变化作为第一减温水调阀的调节前馈。

进一步地，所述第二减温水调阀采用串级pid调节；

通过对所述三级过热器进口和出口的蒸汽压力、温度和流量的拟合，反映炉内燃烧工况，对三级过热器出口蒸汽的温度变化做出预判来调节所述第二减温水调阀。

进一步地，采用四级过热器出口蒸汽焓值变化作为第二减温水调阀的调节前馈。

进一步地，所述三级过热器的出口蒸汽焓值变化量函数为：

△h3(x)＝k*h(k31f3(t)+k32f3(p))+k33f3(l)+d，

其中：h-三级过热器出口蒸汽焓值；

t-三级过热器出口蒸汽温度；

p-主蒸汽压力；

l-主蒸汽流量；

f(x)-各变量对过热器出口温度的影响；

k-待调系数；

d-待调常量。

进一步地，所述第三减温水调阀采用串级pid调节，通过所述四级过热器进出口蒸汽焓值变化来调节。

进一步地，所述高压给水母管与所述一级减温器、二级减温器和三级减温器之间的蒸汽压力差为0.5-0.8mpa。

另一方面，本发明实施例还公开了采用农林生物质振动炉排锅炉三级减温水联合调控的方法的农林生物质水冷振动炉排锅炉，包括高压给水母管，以及依次顺序连通的一级过热器、一级减温器、二级过热器、二级减温器、三级过热器、三级减温器和四级过热器；

所述高压给水母管上并联地连接有第一支管、第二支管和第三支管，所述第一支管连接至一级减温器，所述第二支管连接至二级减温器，所述第三支管和三级减温器；

所述第一支管上设置有第一减温水调阀，所述第二支管上设置有第二减温水调阀，所述第三支管上设置有第三减温水调阀；

所述第一减温水调阀、第二减温水调阀、第三减温水调阀通过蒸汽焓值的变化来控制。

进一步地，所述第一减温水调阀采用单级pid调节，通过所述二级过热器的出口蒸汽焓值(根据水蒸气特性函数计算)变化来调节，并采取三级过热器的出口蒸汽温度作为第一减温水调阀的前馈；

所述第二减温水调阀采用串级pid调节，通过对所述三级过热器进口和出口的蒸汽压力、温度和流量的拟合，反映炉内燃烧工况，对三级过热器的温度变化做出预判来调节；

采用四级过热器出口蒸汽温度作为第二减温水调阀的前馈；

所述第三减温水调阀采用串级pid调节，通过所述四级过热器出口蒸汽焓值变化来调节。

本发明的有益效果是：

通过基于蒸汽焓值的减温水联合控制策略将各级过热器出口温度控制在相应温度范围内，从而达到保护各级过热器并使主蒸汽温度控制在理想范围内，解决了现有技术的农林生物质水冷振动炉排锅炉过热器出口温度波动大和易超限的技术问题，满足汽轮机对主蒸汽品质的要求。

附图说明

图1为本发明一实施例的联合调控示意图；

图2为本发明又一实施例的联合调控示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明一实施例公开了一种农林生物质振动炉排锅炉三级减温水联合调控的方法，采用蒸汽焓值表征炉内燃烧工况对各级过热器出口汽温的影响，从而控制各级减温水调阀的开度，实现对各级过热器出口温度的控制。

如图1所示，本发明实施例公开了一种农林生物质振动炉排锅炉三级减温水联合调控的方法，生物质锅炉中，一级过热器、一级减温器、二级过热器、二级减温器、三级过热器、三级减温器和四级过热器依次顺序连接；

高压给水母管通过第一支管、第二支管和第三支管并联地接入一级减温器、二级减温器和三级减温器；

所述第一支管上设置有第一减温水调阀，所述第二支管上设置有第二减温水调阀，所述第三支管上设置有第三减温水调阀；

所述第一减温水调阀、第二减温水调阀、第三减温水调阀通过蒸汽焓值的变化来控制。

本实施例中，使用蒸汽焓值来表征炉膛燃烧变化对各级过热器的影响大小，在各级减温水调阀控制中能很好的反映被控量的变化趋势，从而快速调整减温水调阀开度，达到自动控制各级过热器出口温度的目的。

具体地，所述第一减温水调阀可采用单级pid调节，通过所述二级过热器的蒸汽焓值变化来调节，并采取三级过热器的出口蒸汽焓值变化作为第一减温水调阀的调节前馈。

二级过热器布置在锅炉对流烟道，炉膛温度变化对二级过热器出口温度影响不大，在减温水压力足够的情况下二级过热器温度变化对第一减温水调阀响应及时，因此第一减温水调阀可采取单pid控制，保障二级过热器出口温度不超标。

由于生物质能锅炉燃烧的不稳定性，导致炉膛温度变化剧烈，炉排振动后炉膛温度升高，各级过热器受热加剧，各级过热器出口温度升高；后炉膛温度逐渐降低，各过热器受热减少，各级过热器出口温度降低。因此将后一级过热器出口温度作为前一级减温水调阀的前馈，将下级过热器出口温度变化反馈到上级减温水调阀控制pid中，把过热器作为整体考虑控制过热器出口温度，以达到主蒸汽温度控制的目的。

本发明的一些实施例中，所述第二减温水调阀采用串级pid调节；通过对所述三级过热器进口和出口的蒸汽压力、温度和流量的拟合，反映炉内燃烧工况，对三级过热器出口蒸汽的温度变化做出预判来调节所述第二减温水调阀。

优选地，采用四级过热器出口蒸汽焓值变化作为第二减温水调阀的调节前馈。本实施例采用了拟合蒸汽焓值的方法来反应过热器出口温度变化趋势，该趋势能及时迅速反应过热器出口温度的变化，以此作为减温水调阀的调节依据。

由于三级过热器布置在炉膛内接受火焰辐射热，受炉膛温度变化影响最为剧烈。三级减温水调阀开度变化响应较快，故三级减温水调阀采取串级pid控制，通过对pid参数整定、引入前馈等方法应能达到稳定控制出口蒸汽温度的目的。

通过分析可认定三级过热器出口温度变化量可近似表示为温度、压力和流量的函数：

△h3(x)＝k*h(k31f3(t)+k32f3(p))+k33f3(l)+d，

其中：h-三级过热器出口蒸汽焓值；

t-三级过热器出口蒸汽温度；

p-主蒸汽压力；

l-主蒸汽流量；

f(x)-各变量对过热器出口温度的影响；

k-待调系数；

d-待调常量。

通过拟合对三级过热器影响较大的几个参数，以利二级减温水调阀对各工况及时响应，达到三级过热器出口温度控制的目的。

本发明的一些实施例中，所述第三减温水调阀采用串级pid调节，通过所述四级过热器进出口蒸汽焓值变化来调节。

本发明的一些实施例中，所述高压给水母管与所述一级减温器、二级减温器和三级减温器之间的蒸汽压力差大为0.5-0.8mpa。这是因为各级减温水调阀长时间在大开度工况下，过热器出口温度仍不下降的情况，首先考虑减温水量不足的问题，需要设置主给水到汽包的电动调阀投入自动控制，以满足主给水管道压力与减温器蒸汽压力压差为0.5-0.8mpa的要求，保证减温水顺利进入减温器，保障减温器减温效果。

本发明的实施例还公开了一种生物质锅炉，包括高压给水母管，以及依次顺序连通的一级过热器、一级减温器、二级过热器、二级减温器、三级过热器、三级减温器和四级过热器；

所述高压给水母管上并联地连接有第一支管、第二支管和第三支管，所述第一支管连接至一级减温器，所述第二支管连接至二级减温器，所述第三支管和三级减温器；

所述第一支管上设置有第一减温水调阀，所述第二支管上设置有第二减温水调阀，所述第三支管上设置有第三减温水调阀；

所述第一减温水调阀、第二减温水调阀、第三减温水调阀通过蒸汽焓值的变化来控制。

作为上述实施例的优选，所述第一减温水调阀采用单级pid调节，通过所述二级过热器的出口蒸汽焓值变化来调节，并采取三级过热器的出口蒸汽温度作为第一减温水调阀的前馈；

所述第二减温水调阀采用串级pid调节，通过对所述三级过热器进口和出口的蒸汽压力、温度和流量的拟合，反映炉内燃烧工况，对三级过热器的温度变化做出预判来调节；

采用四级过热器出口温度作为第二减温水调阀的前馈；

所述第三减温水调阀采用串级pid调节，通过所述四级过热器出口蒸汽焓值变化来调节。

实施例

一种农林生物质水冷振动炉排锅炉三级减温水联合调控策略及方法，第三减温水调阀采用传统的串级pid调节，依据pid参数设置原则及经验对pid参数进行重新整定。通过对蒸汽压力、温度和流量的拟合反应锅炉燃烧情况，对过热器温度变化做预判，进而对第二减温水调阀进行调节，如图2所示。第一减温水调阀采用单级pid调节，并采取三级过热器出口温度作为第一减温水调阀的前馈，从整体上调节过热蒸汽温度。

综上所述，本发明针对农林生物质水冷振动炉排锅炉过热器出口温度波动较大和易超限的情况，将一到四级过热器作为整体来考虑，在炉膛温度变化时整体考虑增减减温水量，把一到三级减温水调阀当作一个整体，每一级减温水调阀控制下一级过热器出口温度，同时参与调整过热器整体温度，达到及时迅速调节的目的，拟合蒸汽焓值时采用了主蒸汽压力、流量和过热器出口温度的方式，同时参考了炉膛温度、负荷变化的因素，通过创新性的应用焓值计算方式对减温水调阀进行参数整定，能够较好地适应大多数工况，试用过程中，各级减温水调阀自动运行情况良好，过热器出口温度能很好的控制在理想范围，即保护了过热器的使用寿命，又提高了锅炉热效率。本发明的农林生物质水冷振动炉排锅炉三级减温水联合调控策略及方法，极大减少了运行人员的工作量，降低了劳动强度。该控制策略对于农林生物质水冷振动炉排锅炉过热器减温水自动控制具有极大的指导意义，具有较强的推广价值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。

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