[发明专利]考虑火电厂调峰过程中锅炉金属蓄热变化的燃料控制方法

说明书

本发明公开了一种考虑火电厂调峰过程中锅炉金属蓄热变化的燃料控制方法，通过对不同工况下机组稳态运行时锅炉金属壁面温度进行测量、记录，将其换算成锅炉金属的蓄热量并作为负荷率与金属蓄热量的对照表；锅炉变工况时，利用实时蓄热量与负荷指令下对应蓄热量之差作为蓄热偏差信号，将蓄热偏差信号转换为煤量偏差信号传送给机组DCS的锅炉燃料控制器；通过变负荷过程实时煤量偏差补偿有望改善变负荷瞬态过程中锅炉蒸汽的控制品质；本发明方法将提高机组变负荷瞬态过程中锅炉生产的蒸汽质量，即可提高主蒸汽参数的控制精度，进而提高了机组变负荷过程中的运行经济性，且本发明方法实现简单，无需增加额外设备，投资低，回收周期极短。

技术领域

本发明属于火电厂控制技术领域，具体涉及考虑火电厂调峰过程中锅炉金属蓄热变化的燃料控制方法。

背景技术

为弥补新能源发电间歇性、周期性等不足，传统火电开始承担基本负荷和调峰负荷的双重任务。火电机组燃料控制是整个DCS的核心，燃料投放速率对锅炉产生的蒸汽质量影响极大。现有的DCS逻辑中，燃料控制大多数依据锅炉燃料输入与蒸汽量输出之间的静态特性为基础，即锅炉负荷指令，附加实时主汽参数的修正而形成。较少考虑到变负荷过程中，锅炉自身蓄热变化对实时负荷产生的影响。

近几年来，间歇性的可再生能源发电逐步发展壮大，可再生能源发电的并网给整个电网的安全稳定运行带来了新的挑战。为平抑电网的负荷波动，燃煤发电机组频繁参与调峰变负荷任务。在频繁变负荷的情况下，如何准确地控制锅炉入口燃料量对整个机组安全可靠并经济高效地运行起着至关重要的作用。通常情况下，机组变负荷过程中，燃料量控制主要根据锅炉的静态特性与瞬态变负荷过程中的主汽压力偏差PID回路增量相加得到；对于锅炉自身瞬态特性与静态特性最本质的差异，即蓄热差，却较少地提及。因此，从锅炉自身瞬态特性的本源出发，为锅炉燃料量控制提供新方案，旨在从根本上提高机组变负荷过程中主要参数的控制水平显得尤为重要。

发明内容

本发明正是为频繁变负荷的火电机组提供锅炉燃料量的精准控制策略，从锅炉瞬态特性与静态特性的本质差异中出发，旨在寻觅出从根本上提高锅炉出口蒸汽的参数品质的控制方法，本发明的目的在于提供一种考虑火电厂调峰过程中锅炉金属蓄热变化的燃料控制方法，充分保证变负荷过程中锅炉的实际输出蒸汽质量控制达标，在变负荷过程中保证主汽温度、压力与设定值之间的偏差更小，即锅炉参数控制更加精准。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

考虑火电厂变负荷过程中锅炉金属蓄热变化的燃料控制方法，利用变负荷瞬态过程中锅炉各个受热面的蓄热与稳态工况对应值之差作为补偿参数，对锅炉燃料输入进行补偿；具体步骤如下：

(一)锅炉受热面总蓄热量计算

锅炉在不同运行工况下，其受热面金属壁温存在差异，以编号i的锅炉省煤器为例，在机组负荷为Pe时其金属平均壁温分别为T_i，其金属蓄热量为:

Q_i＝M_i·c_M·(T_i-T₀)

式中：Q_i为机组在负荷为Pe时，省煤器受热面的蓄热量，kJ；T₀是环境温度，℃；M_i是省煤器金属的质量，kg；c_M是省煤器金属比热容，kJ/(kg·℃)；

整个锅炉受热面蓄热量为:

式中：Q_t为机组在负荷为Pe时，整个锅炉受热面的蓄热量，kJ；n为锅炉设备总编号；角标t为total缩写，代表总和；

(二)锅炉入口燃料量修正计算