[發明專利]一種煤水比控制方法及系統

在審

• 申請號: 202110587138.6
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113359442A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 劉磊;高明帥;邢智煒;尤默;秦天牧;康靜秋;高愛國
• 申請（專利權）人: 華北電力科學研究院有限責任公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 韓蕾;姚亮

本發明提供了一種煤水比控制方法及系統。該方法包括：獲取直流鍋爐的中間點溫度或焓值的偏差；當偏差在第一死區范圍內時，不調節給水流量不調節給燃料量；當偏差不在第一死區范圍內在第二死區范圍內時，調節給水流量不調節給燃料量；當偏差不在第二死區范圍內在第三死區范圍內時，調節給水流量和給燃料量，給燃料量的調節量基于第一燃料修正函數確定；當偏差不在第三死區范圍內時，調節給水流量和給燃料量，給燃料量的調節量基于第一、第二燃料修正函數確定；第一死區是第二死區的子集，第二死區是第三死區的子集；對于同一不在第三死區范圍內的偏差，基于第一、第二燃料修正函數確定的給燃料量的調節量大于僅基于第一燃料修正函數確定的。

技術領域

本發明涉及一種煤水比控制方法及系統。

背景技術

隨著全球能源格局的改變，特別是中國能源政策的變化，大量新能源電站接入電網。這對常規火電機組升級換代提出更高的技術要求。為了適應市場的變化，綜合考慮經濟效益等因素新建機組特別是大型燃煤機組傾向于采用超超臨界壓力的直流鍋爐機組，用以提高機組整體運行效率，增加經濟收益。

為了有效吸納新能源電站接入導致的電網峰谷差，能源局提出了火電機組的靈活性改造的方案。這對普通燃煤火電機組提出更高的要求。即在電網負荷低谷時，在保證新能源機組正常發電條件下，要求燃煤機組向下調節到更低的負荷，滿足電網和用戶的要求。

常規設計的燃煤火電機組正常的負荷調整范圍在50％-100％Pe(即機組額定負荷)之間，具備深度調峰能力的機組其調峰范圍在40％-100％Pe，甚至達到30％-100％Pe乃至于20％-100％Pe范圍內。當機組負荷降低至較低負荷時，其機組特別是機組特性會發生較大變化。既要滿足常規運行區間的要求，又要滿足低負荷工況的變化，這對機組協調控制提出了更高的要求。而超臨界直流鍋爐中間點溫度控制是整個協調控制框架中重要組成部分，其控制的性能不僅關系整個鍋爐側汽溫穩定性能，而且影響整個協調控制系統性能，進而影響機組整體AGC(即自動發電控制)性能。高水平的超臨界直流鍋爐中間點溫度控制不僅關系著機組的安全運行，而且關系著機組整體控制水平，對于機組運行效益，電網穩定安全，電廠經濟效益都起到重要作用。

今年來隨著機組容量的大量提升，特別是超(超)臨界直流鍋爐的廣泛采用，隨著大量新能源電站如雨后春筍般接入電網，對于超(超)臨界直流鍋爐提出更高的技術要求，特別是現有控制策略中難以滿足現場全工況的要求。超(超)臨界直流鍋爐機組協調控制策略中中間點溫度(焓值)控制是其重要組成部分，通過改變煤水比例進而改變中間點溫度，從而控制鍋爐側汽溫，保證機組安全高效、穩定運行。

超(超)臨界鍋爐煤水比(即燃水比)是機組運行的重要參數指標。它標志著機組運行狀態的優良，體現鍋爐水動力循環的正常的與否的重要標志。對于產生溫度變化的因素十分復雜，例如機組水動力循環的狀況，鍋爐爐膛的燃燒的變化，給水系統的擾動，蒸汽側參數的變化，鍋爐內部的結構特性，水位、流量測量系統的安裝位置、安裝精度、測量變送器的精度等等。所以一般情況下，分離器工質溫度是鍋爐重要監控參數。其控制效果直接影響機組的安全運行。特別是在機組在寬負荷工況下，機組的主要輔機的運行情況較正常工況下更為惡略，鍋爐燃燒特性變化巨大等等這些因素，都對于系統產生了巨大的擾動，導致機組不能安全穩定運行。

現有煤水比控制的典型技術方案主要包括如下三種：

1、技術方案一

技術方案一是一種煤水比控制輸出為給水流量修正的控制方式，其具體原理如圖5所示。圖5中，PID1為中間點溫度控制(或者是中間點焓值控制)，其PID1輸入量為分離蒸汽溫度或焓值，設定值SP_Tsep為分離器溫度或焓值設定值，測量值PV_Tsep為分離器蒸汽溫度或由分離器蒸汽壓力和溫度計算得到的焓值，兩者作為PID1的控制輸入。通過PID1進行控制運算，進行控制運算輸出產生控制量FW_Corr，對給水設定進行修正。鍋爐主控指令BMD通過給定函數Fx1處理后轉換為給水流量主干指令。將上述兩指令相加得到給水流量設定指令FWMD，通過該指令對給水系統進行控制。