基于燃料自平衡的循環流化床鍋爐床溫控制的系統及方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于火力發電機組的給煤控制領域，尤其涉及一種基于燃料自平衡的循環 流化床鍋爐床溫控制的系統及方法。
【背景技術】
[0002] 循環流化床鍋爐（CFB)燃燒技術是最近30年來發展較為迅速的一種清潔煤燃燒 技術，由于其燃料適應性廣、負荷調節比寬、燃燒效率高、低溫燃燒、爐內可實現脫硫等特 點，在國內外得到迅速推廣，特別由于我國煤炭資源往往煤質復雜多變、含硫量高和劣質煤 產量大等特點，使得CFB燃燒技術在我國得到更快更廣的應用。
[0003] 床溫是表征CFB鍋爐正常運行的重要參數，同時直接影響著運行中鍋爐效率、 NOx產生量、脫硫效率以及鍋爐的安全性。通常情況下，CFB正常運行的最佳溫度范圍為 850°C~900°C，床溫過低不但使燃燒不穩定，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，同時還容易使床層熔化，造成爐膛結焦，從而床料無法正常 循環硫化，床溫控制是CFB燃燒控制的難點，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，采用給煤機實現多點給煤是需要迫切解決的問題，多點 給煤系統主要應用在鍋爐側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 某些電站所獨有的爐膛結構特性和燃燒特性，如果給煤點均勻分配總給煤指令，反而會引 起局部超溫結焦等問題。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，進而保證爐膛燃燒安全性、經濟型。
【發明內容】
[0005] 本發明的主要目的是針對爐膛床溫分布不均、容易局部超溫等問題，提供一種基 于燃料自平衡的循環流化床鍋爐床溫控制的系統及方法。
[0006] 一種用于循環流化床鍋爐床溫控制的給煤自平衡系統，所述系統包括給煤主控調 節回路、給煤多執行調節回路，所述給煤主控調節回路與給煤多執行調節回路連接；
[0007] 所述給煤主控調節回路包括偏差計算單元、PID調節器單元和手操器調節單元；
[0008] 所述給煤多執行調節回路包括自動給煤指令計算模塊、比率信號初始模塊、比率 信號重新計算模塊、自動給煤指令分配模塊、給煤控制回路。
[0009] 一種用于循環流化床鍋爐床溫控制的給煤自平衡方法，應用上述的給煤自平衡系 統，包括以下步驟：
[0010] A)所述給煤主控調節回路接收鍋爐主控輸出的總給煤指令及實際給煤量反饋值， 并輸出分側給煤指令到多執行給煤調節回路；
[0011] B)多執行給煤調節回路接收分側給煤指令，經過計算后分配輸出到各臺自動給煤 機，自動給煤機根據計算分配后的指令改變給煤輸出量。
[0012] 進一步地，所述步驟A)具體為：應用所述給煤主控調節回路接收來自鍋爐主控輸 出的總給煤量指令與各臺給煤機的實際給煤量反饋值，經PID調節器單元進行偏差計算后 得到總給煤量指令與實際給煤量反饋值的偏差值，根據偏差值輸出給煤指令，所述給煤指 令經過手操器調節單元調節偏置后，得到分側給煤指令，將分側給煤指令發送到多執行給 煤調節回路。
[0013] 進一步地，所述自動給煤指令計算模塊接收給煤主控調節回路的輸出指令，判斷 是否有給煤機在手動狀態，并計算自動給煤總指令，自動給煤總指令為F a_= Ftotal-2F_， 式中？_表示一臺手動給煤機的給煤量，5^_表示所有在手動狀態給煤機的給煤量總和； F total為給煤總量；F aut。為自動給煤總量。
[0014] 進一步地，所述的比率信號初始模塊包括n個f(x)折線函荷指令，輸出為此負荷 下給煤機的給煤比率信號1^，;^，…，r n，且1^+;^+…+rn= l，n臺給煤機對應n個f (x)函數， 自動運行時第i臺自動給煤機的給煤指令為Ft()talXri。
[0015] 進一步地，所述比率信號重新計算模塊判斷各給煤機的運行情況，包括是否在手 動狀態、切除或二者兼有：
[0016] (1)若有給煤機被切手動，第i臺自動給煤機的比率信號為
【主權項】
1. 一種用于循環流化床鍋爐床溫控制的給煤自平衡系統，其特征在于，所述系統包括 給煤主控調節回路、給煤多執行調節回路，所述給煤主控調節回路與給煤多執行調節回路 連接； 所述給煤主控調節回路包括偏差計算單元、PID調節器單元和手操器調節單元； 所述給煤多執行調節回路包括自動給煤指令計算模塊、比率信號初始模塊、比率信號 重新計算模塊、自動給煤指令分配模塊、給煤控制回路。
2. -種用于循環流化床鍋爐床溫控制的給煤自平衡方法，應用上述權利要求1中所述 的給煤自平衡系統，其特征在于，包括以下步驟： A) 所述給煤主控調節回路接收鍋爐主控輸出的總給煤指令及實際給煤量反饋值，并輸 出分側給煤指令到多執行給煤調節回路； B) 多執行給煤調節回路接收分側給煤指令，經過計算后分配輸出到各臺自動給煤機， 自動給煤機根據計算分配后的指令改變給煤輸出量。
3. 根據權利要求2所述的給煤自平衡方法，其特征在于，所述步驟A)具體為：應用所 述給煤主控調節回路接收來自鍋爐主控輸出的總給煤量指令與各臺給煤機的實際給煤量 反饋值，經PID調節器單元進行偏差計算后得到總給煤量指令與實際給煤量反饋值的偏差 值，根據偏差值輸出給煤指令，所述給煤指令經過手操器調節單元調節偏置后，得到分側給 煤指令，將分側給煤指令發送到多執行給煤調節回路。
4. 根據權利要求2所述的給煤自平衡方法，其特征在于，所述自動給煤指令計算模塊 接收給煤主控調節回路的輸出指令，判斷是否有給煤機在手動狀態，并計算自動給煤總指 令，自動給煤總指令為？_=?^ 1-2^_，式中？_表示一臺手動給煤機的給煤量，2^_表 示所有在手動狀態給煤機的給煤量總和；Ft(rtal為給煤總量；F aut。為自動給煤總量。
5. 根據權利要求4所述的給煤自平衡方法，其特征在于，所述的比率信號初始模塊包 括n個f(x)折線函數，輸入為負荷指令，輸出為此負荷下給煤機的給煤比率信號 ri，r2，… ，:rn，且;…+rn= 1，n臺給煤機對應n個f(x)函數，自動運行時第i臺自動給煤機的 給煤指令為Ft(rtalXri。
6. 根據權利要求5所述的給煤自平衡方法，其特征在于，所述比率信號重新計算模塊 判斷各給煤機的運行情況，包括是否在手動狀態、切除或二者兼有： (1) 若有給煤機被切手動，第i臺自動給煤機的比率信號為，i辛k，k < n，rk 表示被切除給煤機的比率信號，2rk表示所有的在手動給煤機的比率信號之和； (2) 若有給煤機被切除，第i臺自動給煤機的比率信號為' i ^m,m<n,rm^ 示被切除給煤機的比率信號，表示所有的被切除給煤機的比率信號之和； (3) 若既有給煤機在手動又有被切除的情況，第i臺自動給煤機的比率信號為
安:求6所述的給煤自平衡方法，其特征在于，所述自動給煤指令分配模塊 根據自動給煤量指令計算模塊與比率信號重新計算模塊的結果將自動給煤總指令分配給 各臺自動給煤機，具體計算如下： (1) 若有給煤機被切手動的情況，第i臺自動給煤機的給煤指令為
(2) 若有給煤機被切除的情況，第i臺自動給煤機的給煤指令，
m < n ； (3) 若既有給煤機在手動又有被切除的情況，第i臺自動給煤機的給煤指令為
8. 根據權利要求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 自動給煤指令分配模塊的自動給煤指令與給煤的實時反饋量，并偏差經過PID數字控制器 計算，計算后的指令輸出到驅動電機的速度控制器，通過改變皮帶轉速，使給煤量符合指令 要求，所述PID數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)為實際石灰石流量值；e(k)為指令值與實際值 之間的偏差；U (k)是第k次采樣時的控制器輸出；S為比例帶大小；T為系統時間常數； Tp TD分別為積分時間和微分時間
A y (k)為控制器輸出。
9. 根據權利要求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 一手操器調節單元，所述另一手操器調節單元調整偏置后的給煤指令的偏差，再經過加法 器及減法器計算后，得到給煤機的左側給煤指令及右側給煤指令。
【專利摘要】本發明公開了一種用于循環流化床鍋爐床溫控制的給煤自平衡系統及方法。所述系統包括給煤主控調節回路、多執行給煤調節回路。給煤主控調節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行給煤調節回路的兩側，在各側經過計算后，分別將自動給煤指令按一定比例分配到各臺自動給煤機，使給煤量能符合系統的指令要求。本發明的有益效果是，使用燃料自平衡方法保持循環硫化床鍋爐的床溫穩定，避免頻繁調整一次風量，導致機組負荷波動。
【IPC分類】F23C10-28
【公開號】CN104807003
【申請號】CN201510193903
【發明人】喬金玉, 劉吉臻, 張文廣
【申請人】大唐武安發電有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月22日