[发明专利]测量燃煤锅炉汽轮机发电机组入炉燃料量的方法及实现该方法的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量燃煤锅炉汽轮机发电机组入炉燃料量的方法及实现该方法的装置，属于热工自动控制技术领域。

背景技术

目前，火力发电机组主要是以燃煤锅炉汽轮机发电机组为主，燃煤锅炉汽轮机发电机组占目前电网装机总量的90％以上。燃煤锅炉的入炉燃料量直接决定了火力发电机组的能量供给，及至最终决定了火力发电机组的功率输出，因此燃煤锅炉的入炉燃料量的测量与控制是机组设计和运行的一个关键参数。

为了测量燃煤锅炉的入炉燃料量，通常采用的方法是通过测量磨煤机、或给煤机的转速，间接估计进入锅炉的燃料量，这些方法均存在两方面的弊端：一方面由于煤种、煤质变化，使得进入锅炉的燃料流量难以真实反映进入锅炉的燃料能量；另一方面由于锅炉燃料系统还存在着煤粉自流等现象，使得通过磨煤机或者给煤机的转速来估计入炉燃料量的精度难以保证。

为了解决上述问题，在实际工程中常以燃料燃烧传给锅炉的热量，简称热量信号作为锅炉入炉燃料量的测量量。所述的热量信号是构造信号，它用汽轮机第一级汽压加上锅炉汽包蓄热的动态变化，代表了单位时间内燃料燃烧传给锅炉的热量。它可反映燃料数量的改变同时也反映出燃料成分的改变，包括其发热量的改变，也可反映燃料输送系统的机械故障。因此热量信号能有效克服克服煤种、煤质变化，以及炉膛结焦、积灰、结垢等因素的影响，提高锅炉入炉燃料量测量的准确性。然而由于锅炉对象存在很大的惯性和延迟特性，而热量信号对燃料能量变化的响应较慢，响应时间常数达2-4分钟，随负荷变化纯滞后时间达0.5-1分钟，因此限制了热量信号的应用及其产生的效果。

燃料在炉内燃烧时立即释放出能量，这个过程是很快的。例如，煤粉炉内煤粉在炉膛内的停留时间一般只有2s左右，即燃烧完全，表征燃料在炉膛内燃烧状况的参数，如炉膛烟气温度、火焰辐射温度、炉膛断面辐射能以及炉膛内蒸发段管外壁温度等参数对燃料能量变化的响应很快，从而可以快速反应入炉燃料量的变化，这是这些参数具有的独到的优点。但是这些参数信号又很易受烟气再循环量变化、炉膛受热面结焦积灰(吹灰)和火焰中心上下移动等因素的干扰，又会造成测量的准确度较差。

概括起来，问题集中在如何去找到一个对入炉燃料量的变化能够既准确又快速地响应的测量量，现有的测量方法不能兼顾对测量结果的准确性和快速性的要求：

炉膛烟气温度、火焰辐射温度、炉膛断面辐射能以及炉膛内蒸发段管外壁温度等参数受烟气再循环量变化、炉膛受热面结焦积灰(吹灰)及火焰中心上下移动等因素的干扰，使得测量的稳态精度不高，高频干扰大，稳态精度较差；

热量信号在稳态时能精确地表征燃料能量，但由于锅炉对象的大惯性和大延迟特性，以及锅炉蓄热的分布性等因素的影响，热量信号对燃料能量变化的响应较慢，动态精度较差。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有对燃煤锅炉汽轮机发电机组入炉燃料量的测量结果存在不能兼顾准确性和快速性的问题，提供一种测量燃煤锅炉汽轮机发电机组入炉燃料量的方法及实现该方法的装置。

本发明所述测量燃煤锅炉汽轮机发电机组入炉燃料量的方法，所述方法为：

采用传感器测量燃煤锅炉炉膛断面的辐射能，得到炉膛断面辐射能信号S1，炉膛断面辐射能信号S1经高通滤波器滤除低频信号后，获得炉膛断面辐射能信号S1的高频分量S2；

同时采用传感器测量锅炉的热量，得到锅炉的热量信号S3，锅炉的热量信号S3经低通滤波器滤除高频信号后，获得锅炉的热量信号S3的低频分量S4；

采用加法器将高频分量S2和低频分量S4相加，得到锅炉入炉燃料能量S5，采用燃料能量处理单元将锅炉入炉燃料能量S5除以燃料低热值LHV，得到锅炉入炉燃料量S6。

本发明所述实现上述方法的测量燃煤锅炉汽轮机发电机组入炉燃料量的装置，它由测量锅炉炉膛辐射能的传感器、高通滤波器、测量锅炉热量信号的传感器、低通滤波器、加法器和燃料能量处理单元组成，

测量锅炉炉膛辐射能的传感器用于测量燃煤锅炉炉膛断面的辐射能，测量锅炉炉膛辐射能的传感器的炉膛断面辐射能信号S1输出端连接高通滤波器的炉膛断面辐射能信号S1输入端，高通滤波器的高频分量S2信号输出端连接加法器的高频分量S2信号输入端，