CN107869729A - 电站锅炉二次风门自动调风控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了电站锅炉二次风门自动调风控制系统及方法，该系统包括与分散控制系统连接的给煤量测量传感器、二次风温度测量传感器以及二次风箱与炉膛之间的压差测量装置，与二次风压差、温度修正模块连接的风量计算模块、二次风温度测量传感器、二次风箱与炉膛之间的压差测量装置以及风门控制执行机构；电站分散控制系统根据采集到对应燃烧器的给煤量测量信号、二次风温度测量信号、二次风箱与炉膛之间的压差测量信号，风量计算模块计算所需理论二次风量，经二次风压差、温度修正模块根据来自二次风温度测量信号和二次风箱与炉膛之间的压差信号，计算实际所需风门开度，输出至风门控制执行机构，从而实现二次风风量的自动控制，满足高效稳定燃烧对二次风配风的需求。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤火力发电厂的自动控制技术领域，具体涉及一种电站锅炉二次风门自动调风控制系统及方法。
背景技术
随着电力工业的快速发展，面临日益严重的环保压力，国家持续推进能源结构调整，风能、太阳能等清洁能源得到了持续快速的发展。然而由于风能、太阳能等清洁能源具有随机性和间歇性的特点，大量风力、光伏发电站集中建设与电网调峰电源短缺相矛盾，造成风电和太阳能等清洁能源的消纳形势日趋严峻，火电机组面临前所未有的深度调峰压力，长期低负荷与快速大幅变负荷运行将成为火电机组未来的新常态。其中锅炉一直是电厂运行中问题最集中、事故率最高的设备，锅炉燃烧是影响整个发电厂经济性和安全性的决定因素。在设计工况或额定负荷工况，一般都可以获得较好的燃烧效果，但在未来长期低负荷和快速大幅变负荷运行过程中，燃料总量及其在炉内的分布存在较大的变化，因此配风控制十分关键。
二次风的投入方式对着火稳定性和燃尽过程起着重要作用,尤其在低负荷与快速变负荷过程中，其风量的控制直接决定整个炉膛内的燃烧效果。理论上当燃用的煤质和煤量一定时，一次风量就被确定了，这时所需的二次风量也随之确定。对于已经运行的锅炉，由于燃烧器喷口结构未变，故二次风速只随二次风量变化。二次风是在煤粉气流着火后混入的。由于高温火焰的粘度很大，二次风必须以很高的速度才能穿透火焰，以增强空气与焦碳粒子表面的接触和混合，故通常二次风速比一次风速提高一倍以上。配风方式不仅影响燃烧稳定性和燃烧效率，还关系到结渣、火焰中心高度的变化、炉膛出口烟温的控制，从而，进一步影响过热汽温与再热汽温。所以二次风门开度的控制直接影响二次风量，从而影响燃烧。
通过调研分析发现，目前国内电厂二次风门调节技术存在普遍的问题和缺陷。
首先，单个燃烧器对应的二次风量由于风道截面变化复杂，一般都不能满足传感器布置所需的上下游足够长直管段的需求，无法实现准确测量，因此目前二次风门的配风控制基本处于开环控制状态，也即根据燃料量指定风门开度，大多无法通过实际风量进行反馈校正，及时有反馈校正也因风量测量精度和可靠性较低而存在较大不确定性。
其次，二次风门开度并不单独决定风量和风速的大小，因为实际所需风量也即单位时间内二次风所含氧气的绝对量除与风门大小相关外，还与二次风温度和风门前后压差有关。同一风门开度下，风温越高，则空气密度越低，单位体积流量下含氧量偏低，实际所需风量越不足；同一风门开度下，风箱炉膛压差越大，则驱动空气流经风门的势能越高，实际所需风量越充足。
发明内容
鉴于以上问题，本发明提出一种电站锅炉二次风门自动调风控制系统及方法，无需可靠性和精度极低的二次风风量测量即可实现所需二次风风量的精准可靠控制，同时在机组常见的快速大幅变负荷过程中可快速直接将所需二次风量调整到位，避免二次风量测量反馈校正的漫长过程、调节过调和振荡。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种电站锅炉二次风门自动调风控制系统，包括与分散控制系统4连接的给煤量测量传感器1、二次风温度测量传感器2以及二次风箱与炉膛之间的压差测量装置3，还包括二次风压差、温度修正模块6，与二次风压差、温度修正模块6连接的风量计算模块5、二次风温度测量传感器2、二次风箱与炉膛之间的压差测量装置3以及风门控制执行机构7。
所述电站锅炉二次风门自动调风控制系统的控制方法，通过现有的电站分散控制系统4根据采集到对应燃烧器的给煤量测量传感器1的测量信号、二次风温度测量传感器2的测量信号、二次风箱与炉膛之间的压差测量装置3的测量信号，在风量计算模块5中根据制造厂提供的曲线函数fx)计算所需理论二次风量，经二次风压差、温度修正模块6根据来自二次风温度测量传感器2的温度信号和二次风箱与炉膛之间的压差测量装置3的压差信号，根据常规压差和温度修正标准或方法修正计算实际所需风门开度，输出至风门控制执行机构7，从而实现二次风风量的自动控制，满足高效稳定燃烧对二次风配风的需求。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
本发明无需可靠性和精度极低的二次风风量测量即可实现所需二次风风量的精准可靠控制，同时在机组常见的快速大幅变负荷过程中可快速直接将所需二次风量调整到位，避免二次风量测量反馈校正的漫长过程、调节过调和振荡。现场实用效果十分良好，对机组氧量控制及燃烧稳定都具有更好的表现。
附图说明
图1为本发明系统连接示意图。
图中：1—给煤量测量传感器，2—二次风温度测量传感器，3—二次风箱与炉膛之间的压差测量装置，4—分散控制系统DCS，5—风量计算模块，6—二次风压差、温度修正模块，7—风门控制执行机构。
具体实施方式
实施例：
如图1所示为典型四角切圆锅炉一层燃烧器对应二次风门的结构示意图，给煤量测量传感器1、二次风温度测量传感器2、二次风箱与炉膛之间的压差测量装置3分别与分散控制系统(DCS)4相连接；分散控制系统4与风量计算模块5连接；风量计算模块5、二次风温度测量传感器2和二次风箱与炉膛之间的压差测量装置3分别与二次风压差、温度修正模块6进行连接；最后将二次风压差、温度修正模块6与风门控制执行机构7相连接。
当机组快速升负荷时，给煤量会快速增加，对应给煤量测量传感器1信号快速响应，与二次风温度测量传感器2信号、二次风箱与炉膛之间的压差测量装置3压差信号通过风量计算模块5快速计算所需理论二次风量，随后经二次风压差、温度修正模块6修正计算实际所需风门开度，最终风门开度快速开大且直接满足当前压差和温度下的所需氧量，快速精确供给该燃烧器所需氧气。
当机组快速降负荷时，给煤量会快速降低，对应给煤量测量传感器1信号快速相应，与二次风温度测量传感器2信号、二次风箱与炉膛之间的压差测量装置3压差信号通过风量计算模块5快速计算所需理论二次风量，随后经二次风压差、温度修正模块6修正计算实际所需风门开度，最终风门开度快速关小且直接满足当前压差和温度下的所需氧量，快速精确供给该燃烧器所需氧气。
Claims (2)
1.一种电站锅炉二次风门自动调风控制系统，其特征在于：包括与分散控制系统(4)连接的给煤量测量传感器(1)、二次风温度测量传感器(2)以及二次风箱与炉膛之间的压差测量装置(3)，还包括二次风压差、温度修正模块(6)，与二次风压差、温度修正模块(6)连接的风量计算模块(5)、二次风温度测量传感器(2)、二次风箱与炉膛之间的压差测量装置(3)以及风门控制执行机构(7)。
2.权利要求1所述电站锅炉二次风门自动调风控制系统的控制方法，其特征在于：通过电站分散控制系统(4)根据采集到对应燃烧器的给煤量测量传感器(1)的测量信号、二次风温度测量传感器(2)的测量信号、二次风箱与炉膛之间的压差测量装置(3)的测量信号，在风量计算模块(5)中计算所需理论二次风量，经二次风压差、温度修正模块(6)根据来自二次风温度测量传感器(2)的温度信号和二次风箱与炉膛之间的压差测量装置(3)的压差信号，计算实际所需风门开度，输出至风门控制执行机构(7)，从而实现二次风风量的自动控制，满足高效稳定燃烧对二次风配风的需求。
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