[發明專利]基于爐膛溫度測量的蒸汽溫度控制系統及方法

在審

• 申請號: 202010430437.4
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111736637A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 趙顯橋;董信光;史向東;宋菲;徐峰;王文浩;張傳來;李明波
• 申請（專利權）人: 山東中實易通集團有限公司
• 主分類號: G05D23/19
• 分類號: G05D23/19
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本公開提出了基于爐膛溫度測量的蒸汽溫度控制系統及方法，包括：獲得反映出鍋爐左右側的煙溫偏差變化的爐膛煙溫；基于鍋爐各種燃燒工況下爐膛溫度與蒸汽溫度的關系，主要包括在鍋爐負荷快速變化情況下的規律，制粉系統啟停工況下的規律，吹灰器投入工況下的規律，然后建立數學模型，并進行拉氏變化，構造出對蒸汽溫度的前饋調節信號，進行分模式控制，消除左右側煙溫偏差的調節，使得鍋爐蒸汽溫度控制在設定的波動范圍之內。提取出具有代表性的燃燒工況，用爐內溫度表征出爐內燃燒的變化，用爐內溫度變化作為爐內燃燒變化的擾動信號，送入蒸汽溫度控制系統，提高蒸汽溫度自動控制的品質。

技術領域

本公開屬于電站鍋爐的自動控制技術領域，尤其涉及大型電站鍋爐的蒸汽溫度控制系統技術中的基于爐膛溫度測量的蒸汽溫度控制系統及方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

我國較早投產的火力發電機組為降低氮氧化物的排放水平都進行了燃燒器改造，將原普通燃燒器改為采用空氣分級燃燒技術的低氮燃燒器，即在主燃燒區域采用缺氧濃淡分離燃燒，在主燃燒器上部布置部分過燃風從而實現空氣分級燃燒，使得整個燃燒過程拉長，火焰中心上移，使得燃燒過程的變化而相應鍋爐的容積、受熱面積并沒有相應變化，而目前大型鍋爐蒸汽溫度控制系統包括過熱蒸汽溫度控制系統和再熱蒸汽溫度控制系統，過熱蒸汽溫度一般采用噴水減溫作為調節手段，再熱蒸汽溫度一般采用煙氣擋板或擺動燃燒器作為主要調節手段、噴水減溫作為輔助調節手段。噴水減溫普遍采用串級固定參數的PID閉環自動控制系統；采用擺動燃燒器或煙氣擋板作為再熱汽溫控制手段的，采用單回路控制系統，控制屬于反饋控制。但被控對象存在大慣性和大遲延，執行機構存在非線性，被控對象增益、慣性和遲延隨鍋爐負荷變化，導致蒸汽溫度控制非常困難，在低氮燃燒器改造鍋爐表現更為明顯——爐升負荷時，短時間過熱器壁溫和再熱器會出現大面積的超溫，減溫水量不夠等；而在降負荷時又出現汽溫偏低的現象；而在煤質發生變化、磨煤機啟停等情況也會出現蒸汽溫度不易控制等問題。

在蒸汽溫度方面還有一個問題就是汽溫偏差，較大的偏差嚴重影響鍋爐的安全運行，而目前關于蒸汽溫度偏差的控制手段只能采用單側噴水或運行人員的手動調整，而且只能在手動狀態下進行不能自動進行。

近幾年有些機組安裝了鍋爐爐膛出口煙溫測量系統，其測量原理有的采用激光測量有的采用聲波測量還有遠紅外測溫。就爐膛出口煙溫的測量結果來看，其準確性在工業上是可以接受的。但這些測量系統所測量的結果僅供運行人員觀察爐膛出口煙溫的變化，沒有參與任何的自動調節，利用率極低。

而爐膛出口煙溫是反映鍋爐燃燒狀況的最直接、最快的一個變量，其反應速度遠快于受熱面壁溫和蒸汽溫度，利用爐膛出口煙溫反應迅速的特點再結合鍋爐運行的其他參數，利用信息融合技術對鍋爐蒸汽溫度控制方式進行分模式控制，可以使鍋爐蒸汽溫度控制更為有效和迅速。