[发明专利]考虑锅炉金属蓄热的二次再热机组蒸汽温度控制方法

摘要

本发明提出了一种考虑锅炉金属蓄热的二次再热机组蒸汽温度控制方法，在不同稳态负荷下，对各设备金属壁温进行测量、记录，计算出锅炉金属蓄热设定值，建立负荷与锅炉金属蓄热设定值的关系；以10％THA为间隔，建立主、再热蒸汽设备蓄热变化量之比与变负荷范围的关系，将其记为f(x)；在变负荷过程中，将金属实时蓄热量与蓄热设定值之差通过PID控制器调试得出煤量补偿值，将其与机组DCS中的煤量指令相加得到煤量新值；当蓄热变化引起煤量补偿时，通过f(x)运算，烟气再循环量得到相应的补偿；本发明方法在变负荷过程中通过煤量补偿、烟气再循环量补偿的控制方法，可明显改善二次再热机组变负荷过程中主、再热蒸汽质量，提高机组运行经济性，且本发明方法实现方法简单，投资低。

主权项

1.一种考虑锅炉金属蓄热的二次再热机组蒸汽温度控制方法，其特征在于：将锅炉金属实时蓄热量与蓄热设定值的差值输入PID控制器，获得煤量补偿值，将煤量补偿值输入负荷与主、再热蒸汽设备蓄热变化量之比的函数关系，获得烟气再循环量补偿值，将煤量、烟气再循环量补偿值分别与从机组DCS中得到的煤量、烟气再循环量指令相加，得到煤量、烟气再循环量新值；具体步骤如下：(1)锅炉金属蓄热量的计算测量不同负荷下，锅炉不同设备金属面的壁温T_i，i为设备编号；设备金属面的蓄热量计算如下：Q_i＝M*c_M*(T_i‑T₀)式中：Q_i为设备金属面的蓄热量，当机组处于稳态负荷时，Q_i为此负荷下设备金属蓄热设定值，当机组处于变负荷时，Q_i为设备金属面实时蓄热量，kJ；T₀是环境温度，℃；M为金属的质量，kg；c_M是金属比热容，kJ/(kg·℃)；主蒸汽设备的总蓄热量：再热蒸汽设备的总蓄热量：锅炉金属蓄热量为:Q_T＝Q_L+Q_R式中：Q_L为主蒸汽设备的总蓄热量，当机组处于稳态负荷时，Q_L为此负荷下主蒸汽设备蓄热设定值，当机组处于变负荷时，Q_L为主蒸汽设备实时蓄热量，kJ；Q_R为再热蒸汽设备的总蓄热量，当机组处于稳态负荷时，Q_R为此负荷下再热蒸汽设备蓄热设定值，当机组处于变负荷时，Q_R为再热蒸汽设备实时蓄热量，kJ；Q_T为锅炉金属的蓄热量，当机组处于稳态负荷时，Q_T为此负荷下锅炉金属蓄热设定值，当机组处于变负荷时，Q_T为锅炉金属实时蓄热量，kJ；n为加热主蒸汽设备总编号；m‑n为加热再热蒸汽设备总编号；(2)列出不同负荷下锅炉金属蓄热设定值与负荷的对应表当机组处于稳定负荷时，利用步骤(1)中锅炉金属蓄热量的计算方法，得到不同负荷下锅炉金属蓄热量，称为锅炉金属蓄热设定值，通过线性插值的方法建立负荷与锅炉金属蓄热设定值的关系；(3)计算不同范围变负荷下主、再热蒸汽设备蓄热变化量之比ΔQ_L‑a‑b＝Q_L‑a‑Q_L‑bΔQ_R‑a‑b＝Q_R‑a‑Q_R‑b式中：a、b表示机组负荷，MW；Q_L‑a为机组负荷在a负荷时，主蒸汽设备蓄热量；Q_L‑b为机组负荷在b负荷时，主蒸汽设备蓄热量；△Q_L‑a‑b为机组负荷在a与b之间变化时，主蒸汽设备的蓄热变化量，kJ；Q_R‑a为机组负荷在a负荷时，再热蒸汽设备蓄热量；Q_R‑b为机组负荷在b负荷时，再热蒸汽设备蓄热量；△Q_R‑a‑b为机组负荷在a与b之间变化时，再热蒸汽设备的蓄热变化量，kJ；△FGR_h‑s为主、再热蒸汽设备蓄热变化量之比；(4)列出不同范围变负荷下主、再热蒸汽设备蓄热变化量之比与负荷之间的关系选取一定变化间隔，得出主、再热蒸汽设备蓄热变化量之比与负荷的关系，记为f(x)；(5)锅炉入口煤量修正计算在变负荷过程中，由于热惯性的存在，锅炉金属实时蓄热量Q_T,r‑t与蓄热设定值Q_T,s‑p存在差异，将Q_T,r‑t与Q_T,s‑p的差值△Q_T输入PID，通过整定PID参数，得到煤量补偿值，记为△B_revised：△Q_T＝Q_T,r‑t‑Q_T,s‑p△B_revised＝f_PID(△Q_T)(6)锅炉入口烟气再循环量修正计算在变负荷过程中，当蓄热引起煤量补偿时，由于二次再热机组惯性较大，再热蒸汽温度可能会面临调节滞后的问题，因此，由蓄热引起的煤量补偿值所带入锅炉系统的热量需要在主、再热蒸汽之间合理分配；当蓄热差引起煤量补偿时，将煤量补偿值输入步骤(4)中所描述的函数f(x)运算，进而得出烟气再循环量的补偿值，记为△FGR_revised:△FGR_revised＝f(x)*△B_revised*Q_ar/△h/(f(x)+1)式中：Q_ar是燃料低位发热量，kJ/kg；△h是烟气流入与流出再热蒸汽受热面焓值之差，kJ/kg；(7)煤量新值、烟气再循环量新值将步骤(5)和步骤(6)中得到的煤量补偿值与烟气再循环量补偿值分别与由机组DCS中得到的煤量指令、烟气再循环量指令相加，得到煤量新值B_revised和烟气再循环量的新值FGR_revised：B_revised＝B₁+△B_revisedFGR_revised＝FGR₁+△FGR_revised式中：B₁为由机组DCS中获得的煤量指令，FGR₁为由机组DCS中获得的烟气再循环量指令；(8)主、再热蒸汽温度改善在变负荷过程中，通过煤量、烟气再循环量的补偿，改善主、再热蒸汽温度质量，提高机组运行经济性。