[发明专利]一种燃煤热电联产机组自适应BTU下的协调控制方法

说明书

本发明提供一种燃煤热电联产机组自适应BTU下的协调控制方法。本发明方法，包括如下步骤：获取不同发电量下的标准煤量；通过分散控制系统的逻辑组态，定时检测和优化输出煤质校正系数BTU；通过煤质校正系数BTU对主汽压力偏差的微分前馈、机组负荷指令的比例前馈、锅炉主控的比例系数进行修正，对燃料主控进行修正，对锅炉二次风风门调节输出进行修正。本发明机组的主要被控参数稳定性大幅度提高，能保证机组的协调控制与自动发电控制指标，同时在负荷变动中风、煤参数变化更平滑，进一步减小机组主要参数的调节变差，使机组的经济性更高。减少内、外的扰动对协调控制与自动发电控制调节的影响，提高机组的安全、经济运行水平。

技术领域

本发明涉及燃煤热电联产机组生产安全及热工控制技术领域，尤其涉及一种燃煤热电联产机组自适应BTU下的协调控制方法。

背景技术

随着材料技术与清洁能源(包含水能、风能、太阳能等)的广泛应用、超/特高压交直流的远程输电以及大型电源基站建设，电网调频、调峰的需要愈加频繁，电网对电能的品质要求也越来越高。现阶段，我国电网结构仍以火力发电为主，并且实现AGC经济调度，以节约能源。现有的AGC调节，主要都是建立在协调的基础上来进行，而在协调控制系统中，有两个问题无法得到很好的解决，首先是如何准确快速的判断当前煤质的变化，其次是在判断其煤质变化后应采取什么措施去自动调整锅炉的燃烧和协调控制方式。由于煤炭当中的成分会随着煤质的变化而变化，从而导致相同质量的煤所能释放的热量不同，这会很大程度上影响燃煤机组锅炉及辅机的各项参数，影响协调控制与AGC的投用。当负荷变动时，传统的负荷指令前馈和PID反馈控制策略已无法满足电网运行准则的要求，严重影响电网对机组的调度。

对于煤炭成分分析，传统的分析方法是通过采样、制样、化验这三个环节完成。通过定时取样燃煤，经烧灼法的分析仪测量计算出煤的灰分、水分、热值等重要指标。此方法耗时较长，运行人员需要数小时后得到化验报告才能够根据煤质的变化而进行实时在线调整，对实时燃烧的调整和优化运行的促进作用非常有限。为了弥补传统方法的不足，一些在线监测系统也被相继开发，但是对于以上监测系统，其普遍存在的问题是结构复杂、成本高且维修不便。针对煤质中的具体成分，如灰分和水分也只是对煤质元素的内部成分进行检测，而对于煤质的全面判断是无法达到需求的，以上多方面的因素使得煤质在线监测装置很难大范围应用。综上，探索一种新型的自适应煤质实时校正方法是十分有必要且有意义的。

在控制技术方面，传统的负荷指令前馈和PID反馈控制策略包含有锅炉主控、汽机主控、燃料主控等回路。锅炉主控根据机组负荷指令要求，调节锅炉总燃料量、总给水流量、总风量等锅炉输入变量，以满足汽机侧对锅炉负荷的需求。汽机主控分为压力控制和负荷控制两种工作模式，分别接受协调系统计算出的机前压力和机组负荷为目标值，以控制调门开度。燃料主控根据燃料指令与实际总燃料量比较，产生总给煤量指令，总燃料量信号由总给煤量和燃油流量相加产生(根据设计煤种的低位发热值和燃油的发热值换算出油煤折算系数)。随着机组工况和煤质的变化，运行机组的控制品质越来越差，常常需要运行人员进行手动干预。因此，需要通过变参数自适应煤质校正系数来调整机组协调及AGC控制系统。

典型的煤质校正方法如：功煤比煤质校正方法。该方法如图1所示，根据机组的实际运行参数构造煤质校正系数。该方法的原理是首先判断机组是否处于稳定工况，判断通过后，用锅炉实际总给煤量和机组实发功率的比值表征机组做功的能力，即在当前煤质和煤量的情况下，机组的出力能力。用这个数值再除以标煤下的出力得到的系数即为煤质校正系数。当煤质不发生变化时，该系数为1，当煤质发生变化后，该数值会发生偏离，对其进行0.8-1.2的限幅，其限幅范围可根据机组实际的煤种变化情况来进行更改。但是该方法由于是采用发电量和给煤量这两个参数，从煤量变化反应到发电量的变化这一周期会非常长，再加上判断条件苛刻，工程应用的空间非常有限。

在控制技术方面，协调控制方式为汽轮机侧进行负荷控制，为单回路系统，比较简单；锅炉侧进行压力控制涉及因素比较多，为保证压力、温度等参数合适，通过引入压力前馈，提前使锅炉主控输出发生变化，从而加快控制速度。常规锅炉主控控制逻辑如图2所示。