[發明專利]抑制超臨界鍋爐垂直管圈水冷壁傳熱惡化的控制方法

在審

• 申請號: 202010547424.5
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111649313A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 祝建飛;馬建華;沈建峰;姚峻;花道君;楊康;丁勇;龐啟;劉濤
• 申請（專利權）人: 上海明華電力科技有限公司;江蘇闞山發電有限公司
• 主分類號: F22B35/18
• 分類號: F22B35/18
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 應小波

本發明涉及一種抑制超臨界鍋爐垂直管圈水冷壁傳熱惡化的控制方法，該方法從鍋爐燃燒率和煤水比控制的角度進行優化控制，其中優化控制包括燃料熱值分層修正、虛擬啟停煤量計算、動態煤水比控制、以及變負荷智能超調。與現有技術相比，本發明具有能大幅度抑制甚至徹底消除水冷壁傳熱惡化、適應火電機組調峰調頻需求等優點。

技術領域

本發明涉及火力發電機組的自動控制領域，尤其是涉及一種抑制超臨界鍋爐垂直管圈水冷壁傳熱惡化的控制方法。

背景技術

大型電站鍋爐的水冷壁布置形式一般有兩種，即螺旋管圈和垂直管圈。螺旋管圈水冷壁繞爐膛四周布置，可以有效補償熱偏差，水動力特性相對穩定，但制造成本高結構復雜，安裝難度大，且水冷壁系統阻力大，給水泵功耗較高。垂直管圈水冷壁能夠克服螺旋管圈水冷壁的上述缺點，減小系統阻力，降低給水泵功耗，但需要通過加裝節流圈的方式來調整水冷壁流量分布，以控制熱偏差。

對于垂直管圈水冷壁的電站鍋爐而言，即使采用節流孔圈來調節水冷壁流量，還是會因爐膛燃燒熱偏差使得部分水冷壁管熱負荷大，管內出現膜態沸騰導致傳熱惡化，從而使得水冷壁超溫，當傳熱惡化消失后管壁溫度又急劇下降，金屬溫度來回劇烈變化，誘發疲勞裂紋，最終導致水冷壁爆管，鍋爐非正常停運。在當前火電機組靈活性運行要求下，火電機組已成為調峰調頻的主力軍，機組負荷變動頻繁，加大了鍋爐燃燒率擾動，由于熱偏差而導致膜態沸騰爆管的問題更加突出。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種抑制超臨界鍋爐垂直管圈水冷壁傳熱惡化的控制方法，該方法用于抑制或消除鍋爐垂直管圈水冷壁傳熱惡化現象，提高電站鍋爐設備運行可靠性，適應當前火電機組調峰調頻的需求。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種抑制超臨界鍋爐垂直管圈水冷壁傳熱惡化的控制方法，該方法從鍋爐燃燒率和煤水比控制的角度進行優化控制，其中優化控制包括燃料熱值分層修正、虛擬啟停煤量計算、動態煤水比控制、以及變負荷智能超調。

優選地，所述的燃料熱值分層修正為：著眼于燃料量的精確調節，通過燃煤熱值分層自動修正。

優選地，所述的燃料熱值分層修正具體為：根據不同煤層的實際入爐煤質對應設置熱值得到平均熱值修正系數，再進行煤質熱值自動校正，根據進入爐膛的熱量偏差不斷修正總煤量。

優選地，所述的熱值修正可自動或手動，最終的熱值修正系數K＝K₁×K₂，式中K₂代表原先的熱值修正系數，K₁代表設置的平均熱值修正系數。

優選地，所述的K₁計算為：

K₁＝m/m₀，其中m代表分層設置后的平均熱值，m₀代表機組設計熱值。

優選地，所述的虛擬啟停煤量計算為：對磨組啟停過程中的煤量進行虛擬計算，模擬燃燒產生熱量的過程，以盡可能使計算總煤量貼合實際入爐煤量。

優選地，對磨組啟停過程中的煤量進行虛擬計算具體為：

根據磨組啟停對機組運行參數的影響設置對應磨組啟、停期間的煤量延遲時間τ_啟、τ_停及變化速率r_啟、r_停，經過對磨組原瞬時煤量信號的修正得到最終的虛擬煤量。

優選地，所述的動態煤水比控制為抑制水冷壁傳熱惡化的煤水控制策略，具體為：

一方面調整機組穩態工況下的煤水配比，通過優化設置靜態煤水比函數增大給水量；