超临界循环流化床锅炉机组的主汽温控制方法和装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种超临界循环流化床锅炉机组的主汽温控制方法和装置。该方法包括：确定锅炉第一位置的蒸汽的第一目标温度，其中，锅炉为超临界循环流化床锅炉，锅炉第一位置为锅炉的汽水分离器的位置；根据第一目标温度对第一位置的蒸汽的温度进行调节；确定锅炉第二位置的蒸汽的第二目标温度，其中，蒸汽先经过第一位置后经过第二位置；以及根据第二目标温度调节减温水的喷水量以使蒸汽的温度达到第二目标温度，通过本发明，解决了超临界循环流化床锅炉机组主汽温波动大影响机组安全的问题。
【专利说明】
超临界循环流化床锅炉机组的主汽温控制方法和装置
技术领域
[0001]本发明涉及锅炉领域，具体而言，涉及一种超临界循环流化床锅炉机组的主汽温控制方法和装置。
【背景技术】
[0002]循环流化床(Circulating Fluidszed Bed，简称为CFB)锅炉在燃烧过程中能有效控制SO2和NOx的生成和排放，是一种相对清洁的燃烧方式。其优良的排放特性及污染成本控制是目前其他技术无法比拟的。容量大型化和蒸汽参数进一步提高是当前CFB锅炉的主要发展方向。
[0003]超临界机组是指过热器出口主蒸汽压力超过22.129MPa。目前运行的超临界机组运行压力均为24MPa-25MPa。由于超临界直流锅炉没有汽包，启停速度快，与一般亚临界汽包炉相比，超临界直流锅炉启动到满负荷运行，变负荷速度可提高I倍左右。与同容量亚临界火电机组的热效率相比，在理论上采用超临界参数可提高效率2 % -2.5 %。
[0004]过热蒸汽温度是超临界CFB锅炉运行质量的重要指标之一。过热汽温的控制任务是维持过热器出口汽温在允许范围内。过热蒸汽温度过高或过低，都会影响机组安全、经济运行，如果蒸汽温度过高，容易烧坏电热器，会引起汽轮机高压部分过热，严重影响机组安全运行，而蒸汽温度过低会造成机组循环热效率的下降，影响机组的经济运行，根据计算，过热器在超温1 °C?20 °C下长期运行，寿命会缩短一半以上，而整齐温度每降低1 °C，会使循环热效率响应降低0.5%，大容量电站锅炉的蒸汽温度一般要求为:定压运行时负荷在额定负荷范围的60%?100%内，变压运行时负荷在50%?100%内，对过热、再热蒸汽，与额定值的温度偏差均需保持在+3°C?-5°C之间。因此要求锅炉设置适当的调温手段，以修正运行因素对汽温波动的影响。而现有技术中，锅炉的控温方法对温度的控制精确度差，安全性低。
[0005]针对相关技术中超临界循环流化床锅炉机组主汽温波动大影响机组安全的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0006]本发明的主要目的在于提供一种超临界循环流化床锅炉机组的主汽温控制方法和装置，以解决超临界循环流化床锅炉机组主汽温波动大影响机组安全问题。
[0007]为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种超临界循环流化床锅炉机组的主汽温控制方法，该方法包括:确定锅炉第一位置的蒸汽的第一目标温度，其中，锅炉为超临界循环流化床锅炉，锅炉第一位置为锅炉的汽水分离器的位置;根据第一目标温度对第一位置的蒸汽的温度进行调节;确定锅炉第二位置的蒸汽的第二目标温度，其中，蒸汽先经过第一位置后经过第二位置；以及根据第二目标温度调节减温水的喷水量以使蒸汽的温度达到第二目标温度。
[0008]进一步地，根据第一目标温度对第一位置的蒸汽的温度进行调节包括:根据第一目标温度调整锅炉的水煤比，以使第一位置的蒸汽的温度与第一目标温度的差值小于预设差值，其中，水煤比为锅炉的燃料量和给水量的比值。
[0009]进一步地，确定锅炉第一位置的蒸汽的第一目标温度包括:计算锅炉中蒸汽的主汽流量;计算锅炉的吸热量和烟气含氧量;对锅炉中蒸汽的主汽流量、锅炉的吸热量和烟气含氧量按照预设算法进行计算，得到第一目标温度，根据第一目标温度调整锅炉的水煤比包括:根据第一目标温度确定锅炉的给水量;根据给水量生成给水指令对锅炉供水。
[0010]进一步地，根据第二目标温度调整减温水的喷水量包括:调整第一级减温水的喷水量为第一数值;调整第二级减温水的喷水量为第二数值；以及调整第三级减温水的喷水量为第三数值，以使经过三级减温的蒸汽的温度达到第二目标温度。
[0011 ]进一步地，调整第一级减温水的喷水量为第一数值包括:检测锅炉的中温过热器的出口蒸汽的温度;根据预设算法和锅炉的中温过热器的出口蒸汽的目标温度计算中温过热器的入口蒸汽的目标温度;根据中温过热器的入口蒸汽的目标温度和入口蒸汽的温度计算第一级减温水的目标喷水量;以及调整第一级减温水的喷水量为目标喷水量。
[0012]为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，还提供了一种超临界循环流化床锅炉机组的主汽温控制装置，该装置包括:第一确定单元，用于确定锅炉第一位置的蒸汽的第一目标温度，其中，锅炉为超临界循环流化床锅炉，锅炉第一位置为锅炉的汽水分离器的位置;第一调节单元，用于根据第一目标温度对第一位置的蒸汽的温度进行调节;第二确定单元，用于确定锅炉第二位置的蒸汽的第二目标温度，其中，蒸汽先经过第一位置后经过第二位置；以及第二调节单元，用于根据第二目标温度调节减温水的喷水量以使蒸汽的温度达到第二目标温度。
[0013]进一步地，第一调节单元包括:第一调整模块，用于根据第一目标温度调整锅炉的水煤比，以使第一位置的蒸汽的温度与第一目标温度的差值小于预设差值，其中，水煤比为锅炉的燃料量和给水量的比值。
[0014]进一步地，第一确定单元包括:第一计算模块，用于计算锅炉中蒸汽的主汽流量；第二计算模块，用于计算锅炉的吸热量和烟气含氧量;第三计算模块，用于对锅炉中蒸汽的主汽流量、锅炉的吸热量和烟气含氧量按照预设算法进行计算，得到第一目标温度，第一调整模块包括:确定子模块，用于根据第一目标温度确定锅炉的给水量;生成子模块，用于根据给水量生成给水指令对锅炉供水。
[0015]进一步地，第二调节单元包括:第二调整模块，用于调整第一级减温水的喷水量为第一数值;第三调整模块，用于调整第二级减温水的喷水量为第二数值；以及第四调整模块，用于调整第三级减温水的喷水量为第三数值，以使经过三级减温的蒸汽的温度达到第二目标温度。
[0016]进一步地，第二调整模块包括:检测子模块，用于检测锅炉的中温过热器的出口蒸汽的温度;第一计算子模块，用于根据预设算法和锅炉的中温过热器的出口蒸汽的目标温度计算中温过热器的入口蒸汽的目标温度;第二计算子模块，用于根据中温过热器的入口蒸汽的目标温度和入口蒸汽的温度计算第一级减温水的目标喷水量；以及调整子模块，用于调整第一级减温水的喷水量为目标喷水量。
[0017]本发明通过确定锅炉第一位置的蒸汽的第一目标温度，其中，锅炉为超临界循环流化床锅炉，锅炉第一位置为锅炉的汽水分离器的位置;根据第一目标温度对第一位置的蒸汽的温度进行调节;确定锅炉第二位置的蒸汽的第二目标温度，其中，蒸汽先经过第一位置后经过第二位置；以及根据第二目标温度调节减温水的喷水量以使蒸汽的温度达到第二目标温度，解决了超临界循环流化床锅炉机组主汽温波动大影响机组安全的问题，进而达到了提高超临界循环流化床锅炉机组的安全性的效果。
【附图说明】
[0018]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0019]图1是根据本发明实施例的超临界循环流化床锅炉机组的温度控制方法的流程图；
[0020]图2是根据本发明实施例的水煤比修正方法的流程图；
[0021 ]图3是根据本发明实施例的给水指令生成方法的流程图；
[0022]图4是根据本发明实施例的减温水指令生成方法的流程图；
[0023]图5是根据本发明实施例的锅炉汽水流程运行的示意图；以及
[0024]图6是根据本发明实施例的超临界循环流化床锅炉机组的温度控制装置的示意图。
【具体实施方式】
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0026]为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0027]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0028]本发明实施例提供了一种超临界循环流化床锅炉机组的主汽温控制方法。
[0029]图1是根据本发明实施例的超临界循环流化床锅炉机组的主汽温控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括以下步骤:
[0030]步骤S102:确定锅炉第一位置的蒸汽的第一目标温度。
[0031]锅炉为超临界循环流化床锅炉，锅炉第一位置为锅炉的汽水分离器的位置，第一目标温度为锅炉的汽水分离器达到的目标温度。目标温度可以预先设定，也可以通过计算得到。由于在锅炉实际运行中，汽水分离器的温度可能偏高或者偏低，对汽水分离器的温度进行调节之前，要确定锅炉的汽水分离器的第一目标温度。
[0032]步骤S104:根据第一目标温度对第一位置的蒸汽的温度进行调节。
[0033]第一位置为汽水分离器在锅炉的管道中的位置，汽水分离器中的蒸汽的温度可能偏高或者偏低，如果蒸汽温度偏高，锅炉长期运行在超温10°C?20°C的状态下，寿命会缩短一半以上，如果蒸汽温度偏低，每降低10°C，会使循环热效率相应降低0.5%，因此，需要控制锅炉的汽水分离器处的蒸汽温度与第一目标温度的差值保持在预设的温度范围内，以保持锅炉的安全高效运行。根据第一目标温度对第一位置的蒸汽的温度进行调节可以是粗调。
[0034]可选地，根据第一目标温度对第一位置的蒸汽的温度进行调节可以是:根据第一目标温度调整锅炉的水煤比，以使第一位置的蒸汽的温度与第一目标温度的差值小于预设差值，其中，水煤比为锅炉的燃料量和给水量的比值。例如，可以调节汽水分离器的温度与第一目标温度的差值在5°C范围内。根据第一目标温度对第一位置的蒸汽的温度进行调节可以是通过控制燃料量与给水量的比值对蒸汽温度进行调节，例如，如果蒸汽的温度偏低则增加燃料量，如果蒸汽温度偏高则增加给水量。根据第一目标温度对第一位置的蒸汽的温度进行调节也可以是通过其他的控温方式对蒸汽温度进行调节，例如，设置加热器或者冷却器来调节蒸汽温度。第一位置的温度粗调结果越接近第一目标温度，后续的温度细调过程就会越容易。
[0035]步骤S106:确定锅炉第二位置的蒸汽的第二目标温度。
[0036]蒸汽先经过第一位置后经过第二位置，在经过第一位置的温度粗调之后，还需要经过第二位置进行温度细调。第二位置的温度细调可以是一次细调，也可以是多次细调，例如，可以通过喷水降温的方式对经过第二位置的蒸汽进行降温，锅炉的第二位置可以设置多级降温，第二目标温度可以是多级降温之后的目标温度值，也即，蒸汽最终达到的温度，如果第二位置包括多次细调，每一次细调还可以包括一个目标温度，以实现逐步控温。确定锅炉第二位置的第二目标温度也可以通过预设的算法和实际检测到的蒸汽的温度计算得到锅炉第二位置的蒸汽的第二目标温度。
[0037]步骤S108:根据第二目标温度调节减温水的喷水量以使蒸汽的温度达到第二目标温度。
[0038]通过喷水降温的方式对经过第二位置的蒸汽进行降温，在确定锅炉第二位置的蒸汽的第二目标温度之后，根据第二目标温度调节减温水的喷水量以使蒸汽的温度达到第二目标温度，喷水降温可以为一级，也可以为二级、三级或者多级降温，在一个可选的实施方式中，在第二位置通过三级降温的方式向管道喷洒减温水对管道中的蒸汽进行降温。
[0039]可选地，根据第二目标温度调整减温水的喷水量可以是:调整第一级减温水的喷水量为第一数值;调整第二级减温水的喷水量为第二数值；以及调整第三级减温水的喷水量为第三数值，以使经过三级减温的蒸汽的温度达到第二目标温度。其中，第一数值、第二数值和第三数值都可以是基于蒸汽当前的温度和预设算法计算得到的，例如，检测喷水降温前蒸汽的温度，计算与目标温度的差值，然后根据计算得到的差值计算第一级、第二级和第三级减温水的喷水量，通过三级减温，以使蒸汽温度达到第二目标温度。
[0040]可选地，调整第一级减温水的喷水量为第一数值可以通过以下步骤:检测锅炉的中温过热器的出口蒸汽的温度;根据预设算法和锅炉的中温过热器的出口蒸汽的目标温度计算中温过热器的入口蒸汽的目标温度;根据中温过热器的入口蒸汽的目标温度和入口蒸汽的温度计算第一级减温水的目标喷水量；以及调整第一级减温水的喷水量为目标喷水量。
[0041 ]该实施例采用确定锅炉第一位置的蒸汽的第一目标温度，其中，锅炉为超临界循环流化床锅炉，锅炉第一位置为锅炉的汽水分离器的位置;根据第一目标温度对第一位置的蒸汽的温度进行调节;确定锅炉第二位置的蒸汽的第二目标温度，其中，蒸汽先经过第一位置后经过第二位置；以及根据第二目标温度调节减温水的喷水量以使蒸汽的温度达到第二目标温度，解决了超临界循环流化床锅炉机组主汽温波动大影响机组安全的问题，进而达到了提高超临界循环流化床锅炉机组的安全性的效果。
[0042]图2是根据本发明实施例的水煤比修正方法的流程图，如图2所示，该方法包括以下步骤:
[0043]步骤S201:确定焓值设定点。
[0044]焓值是蒸汽的一个属性，在同一温度下，压力相同的蒸汽的焓值相同，因此通过焓值表征锅炉管道内蒸汽的状态有时比通过温度表征更有利于计算。焓值设定点也即目标焓值。
[0045]步骤S202:计算中间点焓值。
[0046]中间点也即锅炉的汽水分离器出口的焓值，计算中间点焓值也即计算锅炉的汽水分离器当前的焓值。
[0047]步骤S203:PID焓值调节。
[0048]根据当前锅炉汽水分离器的焓值和目标焓值，对当前蒸汽进行比例积分微分(Proport1n Integrat1n Differentiat1n，简称为PID)恰值调节。通过PID恰值调节计算，得到计算结果。
[0049]步骤S204:煤水比修正。
[0050]根据计算结果对煤水比进行修正，基于修正结果对锅炉的煤和水的投入比例进行修正，以使蒸汽的焓值达到设定的焓值。
[0051]图3是根据本发明实施例的给水指令生成方法的流程图，如图3所示，该方法包括以下步骤:
[0052]步骤S301:主汽流量计算。
[0053]主汽流量可以通过检测锅炉主蒸汽管道内主蒸汽的相关参数进行计算，也可以根据实际的给水量计算。
[0054]步骤S302:锅炉吸热量修正。
[0055]锅炉吸热量修正可以是根据锅炉吸收的蒸汽的热量的变化对锅炉的蒸汽温度进行修正。
[0056]步骤S303:烟气含氧量修正。
[0057]烟气含氧量可以是锅炉燃烧产生的烟气的含氧量，通过烟气的含氧量可以推算出燃料的燃烧效率，因此烟气含氧量也作为蒸汽温度控制的一个影响因素。
[0058]步骤S304:煤水比修正。
[0059]在计算出主汽流量之后，可以通过主汽流量计算煤水比，对煤水比进行第一次修正。对煤水比进行的第一次修正可以是焓值调节器的输出值。
[0060]步骤S305:函数运算。
[0061]在计算出对蒸汽温度影响的三个修正参数之后，通过预设的算法进行函数运算，得到给水量。
[0062]步骤S306:生成给水指令。
[0063]根据计算得到的给水量生成给水指令，调整给水量，以调整锅炉的煤水比。
[0064]图4是根据本发明实施例的减温水指令生成方法的流程图，如图4所示，该方法包括以下步骤:
[0065]步骤S401:中温过热器入口汽温Tin。
[0066]在锅炉运行过程中，获取中温过热器入口汽温Tin，可以通过温度传感器检测中温过热器入口汽温。
[0067]步骤S402:中温过热器出口设定汽温Tsp。
[0068]获取中温过热器出口设定汽温，设定汽温可以根据具体的锅炉运行情况设定也可以预先设定好存储在数据库中。
[0069]步骤S403:中温过热器出口汽温Tout。
[0070]获取中温过热器出口汽温，获取出口汽温也可以通过温度传感器获取。
[0071]步骤S404:函数K(Tsp-Tout)+PTnXTin。
[0072]在获取中温过热器出口的设定温度和实际温度之后，通过函数K(Tsp-Tout)+PTnX Tin计算出对入口汽温的目标值。
[0073]步骤S405:PID汽温调节。
[0074]通过中温过热器入口汽温的实际值和目标值通过PID调节对汽温进行调节。
[0075]步骤S406: 一级喷水减温阀控制指令。
[0076]根据PID气温调节参数生成一级喷水减温阀控制指令，控制第一级喷水减温阀的喷水量对蒸汽进行喷水减温。
[0077]上述实施例是第一级喷水减温的控制方法，在本发明实施例中，一共有三级喷水减温，第二级和第三级的喷水减温也采用相同的方法。
[0078]下面结合具体的实施方式对本发明技术方案进行解释:
[0079]图5是根据本发明实施例的锅炉汽水流程运行的示意图，如图5所示，锅炉为东方锅炉厂自主开发型600MW超临界直流锅炉，采用双布风板单炉膛、H型布置、平衡通风、一次中间再热，循环流化床燃烧方式，采用外置式换热器调节炉膛床温及再热蒸汽温度，采用高温冷却式旋风分离器进行气固分离。锅炉整体呈左右对称布置，支吊在锅炉钢架上。
[0080]锅炉由三部分组成，第一部分布置有主循环回路，包括炉膛、高温冷却式旋风分离器、回料器以及外置式换热器、冷渣器以及一、二次风系统等;第二部分布置尾部烟道，包括低温过热器、低温再热器和省煤器;第三部分为单独布置的两台四分仓回转式空气预热器。
[0081]外置床里布置有受热面，靠炉前的两个外置床中布置的是高温再热器，中间的两个外置床布置的是中温过热器2，靠炉后布置的是中温过热器I。尾部烟道内从上至下依次布置有低温过热器、低温再热器和省煤器。高温过热器(屏式过热器)布置在炉膛上部左右两侧。
[0082]过热蒸汽流程为:旋风分离器入口烟道—旋风分离器—后竖井包墙—吊挂管—低温过热器然后通过蒸汽连接管引入布置在外置床中的中温过热器I和中温过热器2，最后由连接管引入布置在炉膛中的高温过热器，合格的过热蒸汽由高过出口集箱引出至汽轮机。
[0083]锅炉启动处于湿态运行方式时，经两个汽水分离器分离后的饱和蒸汽进入汽水分离器出口集箱，疏水则进入两个汽水分离器下部共用的储水罐。在负荷多30%锅炉最大连续出力(Boiler Maximum Continuous Rating，简称为BMCR)后，直流运行，一次上升，启动分离器入口具有一定的过热度。当锅炉进入直流运行方式后，微过热蒸汽经两个汽水分离器后全部进入汽水分离器出口集箱。
[0084]超临界直流炉主汽温的调节通常采用分段调节法，一般分为两段:第一段是用燃料流量和给水流量的比值来调节汽水流程中中间点的温度，实现过热汽温的粗调;第二段采用喷水减温装置，用以保证锅炉过热汽温在要求的范围内。
[0085]本超临界CFB锅炉过热蒸汽温度采用由水/煤比和三级减温水控制策略方案。水/煤比的控制温度取自分离器出口温度(水冷壁出口混合集箱温度1、2、3)和高温过热器(屏式过热器)上的温度、压力为主参数，减温水流量偏差(过热器总减温水流量与设计减温水量之差)、主汽温偏差(主汽温给定修正值与实际值之差)作为修正进行控制。即选取分离器出口温度作为中间点温度，控制中间点温度来调节燃水比，粗调主汽温。过热器喷水减温采用单回路控制，细调主汽温。过热蒸汽喷水减温器共布置有三级六点:
[0086]第一级布置在低温过热器(LTS)和一级中温过热器(ITSl)的连接管上，用于控制ITSl出口汽温；第二级布置在一级中温过热器(ITS1)和二级中温过热器(ITS2)的连接管上，用于控制ITS2出口温度;第三级布置在二级中温过热器(ITS2)和高温过热器(HTS)的连接管上，用于控制HTS出口温度。过热器系统喷水减温水源取自省煤器出口。
[0087]针对本超临界CFB锅炉，主汽温控制策略的特点如下:
[0088]过热蒸汽温度是由煤水比和三级喷水减温来控制。调整锅炉水煤比是控制主蒸汽温度的主要和粗调手段，通过煤量和给水量的平衡调整最终实现主汽温度的有效控制。由于中间点温度(焓)的变化既能快速反应水煤比变化，又能超前反应主汽温度的变化趋势，因此用给水流量控制中间点温度，通过控制中间点温度(焓)的变化来快速控制水煤比变化，维持该点温度稳定来保证主蒸汽温度的稳定。一、二、三级减温水作为主汽温度调节的辅助和细调手段，在工况变化时维持主汽温度稳定。
[0089]本控制方案具有以下优点:
[0090]第一，给水调节采用先进的焓值计算、焓值调节等控制方法。给水指令调节跟踪主汽流量信号，并采用中间点的焓值进行校正，中间点取汽水分离器出口，该点微过热蒸汽温度信号对煤水比扰动的响应较为快速，近似为一阶惯性环节。采用锅炉吸热量及烟气含氧量对给水指令信号进行修正。使用焓值调节，可以快速克服煤水比扰动，快速的稳定中间点温度。
[0091]第二，超临界压力锅炉的中间点选在汽水分离器出口，原因是:能快速反应燃料量的变化。当燃料量增加时，水冷壁最先吸收燃烧时放出的辐射热量，分离器温度的变化比依靠对流热量的过热器要快得多。选在三级减温器之前，基本不受减温水流量变化的影响，即使减温水量大幅度变化，按锅炉给水量=给水栗入口流量-减温水量，中间点温度送出的调节信号仍保证正确的调节方向。
[0092]在锅炉负荷在30%_100%MCR范围内，汽水分离器出口始终处于过热状态，温度测量准确、灵敏。汽水分离器出口温度能更早、更迅速、不受其他因素影响而反映出主蒸汽温度变化趋势。控制住能较快速而又精确反映燃水比变化的参量一汽水分离器入口微过热蒸汽焓，进而达到控制给水量到合适值的目的，保证整个系统的平衡稳定。
[0093]当汽水分离器湿态运行，锅炉的控制方式为汽水分离器液位计最小流量控制。当汽水分离器干态运行，锅炉的控制方式转为主蒸汽温度控制及给水流量控制。
[0094]第三，用给水流量控制中间点温度的原因:中间点温度或焓值可用燃料量控制也可用给水流量控制，而超临界锅炉，用燃料量控制中间点温度或焓值比用给水流量控制延迟大。而从减少锅炉热应力及锅炉寿命考虑，动态温度控制应优先于压力控制，因此超临界机组以给水流量控制中间点温度或焓值为主要方案。
[0095]过热器出口汽温的改变量是通过过热器进口汽温，也即喷水减温器出口汽温的改变量实现的，在不同负荷或压力下，同样出口汽温的改变量需要不同的进口汽温的改变量，这两处汽温改变量间存在定量关系，可通过过热器进口和出口蒸汽的比热容确定。例如某负荷下，过热器进口蒸汽参数为18.5MPa/470 V，其比热容为3.456，过热器出口蒸汽参数为18MPa/540°C，其比热容为2.907。因此，进口蒸汽焓值增加3.456kJ/kg将提高进口汽温1°C，出口汽温提高TC则需出口蒸汽焓值增加2.907kJ/kg，在出口蒸汽焓值同样增加3.456kJ/kg情况下，出口蒸汽温度将增加3.456/2.907 = 1.19( °C )，反之，如果要求出口汽温改变I0C，则进口汽温需要改变2.907/3.456 = 0.84(°C )，这一出口与进口蒸汽比热容的比值为出口汽温对进口汽温要求的调整系数。比热容及调整系数随压力而变化，压力增加，同样的出口汽温改变量要求较大的进口汽温的变化。一些中间段的压力没有测点，则需通过附近的压力测点，以设计计算书为依据实时推算相应点的压力，建立相应点比热容与临近测量压力间的关系。
[0096]第五，过热器进口汽温(喷水减温器出口汽温)的变化以过热器的动态特性影响过热器出口汽温的动态变化。出口汽温与其设定值的偏差(Tsp-Tout)与调整系数相乘转换为对进口汽温的调整要求。出口汽温偏差产生后，PID控制器即按转换后对进口汽温的调整要求进行调节，改变减温喷水量，改变进口汽温Tin。进口汽温改变后，将通过过热器改变出口汽温Tout。同时，进口汽温通过模拟的过热器特性PTn(多容环节)形成的PTn.Tin，在PID调节器的设定值回路与经调整因子相乘的实际出口汽温Tout相互抵消。PID调节器的入口偏差为〔K(Tsp-Tout)+PTn.Tin〕_Tin，K为调整系数f(x)在某压力下的值。如果模拟的过热器特性PTn与实际过热器特性充分接近，则在整个动态调整过程中设定值回路〔K(Tsp-Tout) +PTn.Tin〕基本维持恒定，系统调节性能十分稳定。
[0097]第六，该系统从以下两方面改善了汽温调节的性能:
[0098]a.调节对象成为快速响应对象而不再是大惯性对象，参数整定十分容易。
[0099]b.变常规的汽温串级调节为单回路调节，消除了主、副调节器之间的相互干扰，使汽温调节品质不佳的可能性大大降低。
[0100]过热器的特性PTn随负荷的变动会发生改变，可通过负荷与多容环节时间常数的关系曲线实现不同负荷下的过热器的特性。过热器特性PTn和调整系数并不总是很准确，但PTn.Tin最终能稳定到Tin，所以Tout总能调整稳定到其设定点。这一系统可以满足超临界机组负荷调峰时的需要。
[0101]在一种可选的实施方式中，
[0102]1、过热蒸汽温度是由煤水比和三级喷水减温来控制。调整锅炉水煤比是控制主蒸汽温度的主要和粗调手段，通过煤量和给水量的平衡调整最终实现主汽温度的有效控制。中间点温度(焓)的变化既能快速反应水煤比变化，又能超前反应主汽温度的变化趋势。维持该点温度稳定才能保证主蒸汽温度的稳定。一、二、三级减温水作为主汽温度调节的辅助和细调手段，在工况变化时维持主汽温度稳定。
[0103]2、用给水流量控制中间点温度:中间点温度或焓值可用燃料量控制也可用给水流量控制，而超临界锅炉，用燃料量控制中间点温度或焓值比用给水流量控制延迟大。而从减少锅炉热应力及锅炉寿命考虑，动态温度控制应优先于压力控制，因此超临界机组以给水流量控制中间点温度或焓值为主要方案。
[0104]3、过热器出口汽温的改变量是通过过热器进口汽温(喷水减温器出口汽温)的改变量实现的，在不同负荷或压力下，同样出口汽温的改变量需要不同的进口汽温的改变量，这两处汽温改变量间存在定量关系，可通过过热器进口和出口蒸汽的比热容确定。
[0105]4、过热器进口汽温(喷水减温器出口汽温)的变化以过热器的动态特性影响过热器出口汽温的动态变化。出口汽温与其设定值的偏差(Tsp-Tout)与调整系数相乘转换为对进口汽温的调整要求。出口汽温偏差产生后，PID控制器即按转换后对进口汽温的调整要求进行调节，改变减温喷水量，改变进口汽温Tin。进口汽温改变后，将通过过热器改变出口汽温Tout ο
[0106]要实现以上超临界循环流化床锅炉主汽温控制方案，可选的实施方式还有:
[0107]给水指令生成，调整煤水比修正功能块的位置，虽然其具体逻辑摆放顺序有所不同，但其基本思路不变。
[0108]一级减温水指令生成(二、三级减温水指令原理相同)，过热器出口汽温的改变量是通过过热器进口汽温(喷水减温器出口汽温)的改变量实现的，出口汽温与其设定值的偏差(Tsp-Tout)与调整系数相乘转换为对进口汽温的调整要求。出口汽温偏差产生后，PID控制器即按转换后对进口汽温的调整要求进行调节，改变减温喷水量，改变进口汽温Tin。进口汽温改变后，将通过过热器改变出口汽温Tout。其他按此原理进行的变常规的汽温串级调节为单回路调节，不论其功能块的顺序及参数变化，其核心原理相同。
[0109]需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0110]本发明实施例提供了一种超临界循环流化床锅炉机组的主汽温控制装置，该超临界循环流化床锅炉机组的主汽温控制装置可以用于执行本发明实施例的超临界循环流化床锅炉机组的主汽温控制方法。
[0111]图6是根据本发明实施例的超临界循环流化床锅炉机组的主汽温控制装置的示意图，如图6所示，该装置包括:
[0112]第一确定单元10，用于确定锅炉第一位置的蒸汽的第一目标温度，其中，锅炉为超临界循环流化床锅炉，锅炉第一位置为锅炉的汽水分离器的位置。
[0113]第一调节单元20，用于根据第一目标温度对第一位置的蒸汽的温度进行调节。
[0114]第二确定单元30，用于确定锅炉第二位置的蒸汽的第二目标温度，其中，蒸汽先经过第一位置后经过第二位置。
[0115]第二调节单元40，用于根据第二目标温度调节减温水的喷水量以使蒸汽的温度达到第二目标温度。
[0116]可选地，第一调节单元20包括:第一调整模块，用于根据第一目标温度调整锅炉的水煤比，以使第一位置的蒸汽的温度与第一目标温度的差值小于预设差值，其中，水煤比为锅炉的燃料量和给水量的比值。
[0117]可选地，第一确定单元10包括:第一计算模块，用于计算锅炉中蒸汽的主汽流量；第二计算模块，用于计算锅炉的吸热量和烟气含氧量;第三计算模块，用于对锅炉中蒸汽的主汽流量、锅炉的吸热量和烟气含氧量按照预设算法进行计算，得到第一目标温度，第一调整模块包括:确定子模块，用于根据第一目标温度确定锅炉的给水量;生成子模块，用于根据给水量生成给水指令对锅炉供水。
[0118]可选地，第二调节单元40包括:第二调整模块，用于调整第一级减温水的喷水量为第一数值;第三调整模块，用于调整第二级减温水的喷水量为第二数值；以及第四调整模块，用于调整第三级减温水的喷水量为第三数值，以使经过三级减温的蒸汽的温度达到第二目标温度。
[0119]可选地，第二调整模块包括:检测子模块，用于检测锅炉的中温过热器的出口蒸汽的温度;第一计算子模块，用于根据预设算法和锅炉的中温过热器的出口蒸汽的目标温度计算中温过热器的入口蒸汽的目标温度;第二计算子模块，用于根据中温过热器的入口蒸汽的目标温度和入口蒸汽的温度计算第一级减温水的目标喷水量；以及调整子模块，用于调整第一级减温水的喷水量为目标喷水量。
[0120]该实施例采用第一确定单元10，用于确定锅炉第一位置的蒸汽的第一目标温度，其中，锅炉为超临界循环流化床锅炉，锅炉第一位置为锅炉的汽水分离器的位置;第一调节单元20，用于根据第一目标温度对第一位置的蒸汽的温度进行调节;第二确定单元30，用于确定锅炉第二位置的蒸汽的第二目标温度，其中，蒸汽先经过第一位置后经过第二位置；以及第二调节单元40，用于根据第二目标温度调节减温水的喷水量以使蒸汽的温度达到第二目标温度，从而解决了超临界循环流化床锅炉机组主汽温波动大影响机组安全的问题，进而达到了提高超临界循环流化床锅炉机组的安全性的效果。
[0121]显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0122]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种超临界循环流化床锅炉机组的主汽温控制方法，其特征在于，包括: 确定锅炉第一位置的蒸汽的第一目标温度，其中，所述锅炉为超临界循环流化床锅炉，所述锅炉第一位置为所述锅炉的汽水分离器的位置； 根据所述第一目标温度对所述第一位置的蒸汽的温度进行调节； 确定所述锅炉第二位置的蒸汽的第二目标温度，其中，所述蒸汽先经过所述第一位置后经过所述第二位置；以及 根据所述第二目标温度调节减温水的喷水量以使所述蒸汽的温度达到所述第二目标温度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第一目标温度对所述第一位置的蒸汽的温度进行调节包括: 根据所述第一目标温度调整所述锅炉的水煤比，以使所述第一位置的蒸汽的温度与所述第一目标温度的差值小于预设差值，其中，所述水煤比为所述锅炉的燃料量和给水量的比值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于， 确定所述锅炉第一位置的蒸汽的第一目标温度包括:计算所述锅炉中蒸汽的主汽流量;计算所述锅炉的吸热量和烟气含氧量;对所述锅炉中蒸汽的主汽流量、所述锅炉的吸热量和烟气含氧量按照预设算法进行计算，得到所述第一目标温度，根据所述第一目标温度调整所述锅炉的水煤比包括:根据所述第一目标温度确定所述锅炉的给水量;根据所述给水量生成给水指令对所述锅炉供水。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述第二目标温度调整所述减温水的喷水量包括: 调整第一级减温水的喷水量为第一数值； 调整第二级减温水的喷水量为第二数值；以及 调整第三级减温水的喷水量为第三数值，以使经过三级减温的所述蒸汽的温度达到所述第二目标温度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，调整所述第一级减温水的喷水量为所述第一数值包括: 检测所述锅炉的中温过热器的出口蒸汽的温度； 根据预设算法和所述锅炉的中温过热器的所述出口蒸汽的目标温度计算所述中温过热器的入口蒸汽的目标温度； 根据所述中温过热器的入口蒸汽的目标温度和所述入口蒸汽的温度计算所述第一级减温水的目标喷水量；以及 调整所述第一级减温水的喷水量为所述目标喷水量。6.—种超临界循环流化床锅炉机组的主汽温控制装置，其特征在于，包括: 第一确定单元，用于确定锅炉第一位置的蒸汽的第一目标温度，其中，所述锅炉为超临界循环流化床锅炉，所述锅炉第一位置为所述锅炉的汽水分离器的位置； 第一调节单元，用于根据所述第一目标温度对所述第一位置的蒸汽的温度进行调节； 第二确定单元，用于确定所述锅炉第二位置的蒸汽的第二目标温度，其中， 所述蒸汽先经过所述第一位置后经过所述第二位置；以及 第二调节单元，用于根据所述第二目标温度调节减温水的喷水量以使所述蒸汽的温度达到所述第二目标温度。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一调节单元包括: 第一调整模块，用于根据所述第一目标温度调整所述锅炉的水煤比，以使所述第一位置的蒸汽的温度与所述第一目标温度的差值小于预设差值，其中，所述水煤比为所述锅炉的燃料量和给水量的比值。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于， 所述第一确定单元包括:第一计算模块，用于计算所述锅炉中蒸汽的主汽流量;第二计算模块，用于计算所述锅炉的吸热量和烟气含氧量;第三计算模块，用于对所述锅炉中蒸汽的主汽流量、所述锅炉的吸热量和烟气含氧量按照预设算法进行计算，得到所述第一目标温度， 所述第一调整模块包括:确定子模块，用于根据所述第一目标温度确定所述锅炉的给水量;生成子模块，用于根据所述给水量生成给水指令对所述锅炉供水。9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二调节单元包括: 第二调整模块，用于调整第一级减温水的喷水量为第一数值； 第三调整模块，用于调整第二级减温水的喷水量为第二数值；以及 第四调整模块，用于调整第三级减温水的喷水量为第三数值，以使经过三级减温的所述蒸汽的温度达到所述第二目标温度。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二调整模块包括: 检测子模块，用于检测所述锅炉的中温过热器的出口蒸汽的温度； 第一计算子模块，用于根据预设算法和所述锅炉的中温过热器的所述出口蒸汽的目标温度计算所述中温过热器的入口蒸汽的目标温度； 第二计算子模块，用于根据所述中温过热器的入口蒸汽的目标温度和所述入口蒸汽的温度计算所述第一级减温水的目标喷水量;以及 调整子模块，用于调整所述第一级减温水的喷水量为所述目标喷水量。
【文档编号】F22B35/00GK106016229SQ201610344782
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】张奎, 吴玉平, 张明胜, 莫红军
【申请人】神华集团有限责任公司, 神华国能集团有限公司, 四川白马循环流化床示范电站有限责任公司