一种余热锅炉主蒸汽温度控制装置及控制方法制造方法及图纸

技术编号:18911105 阅读:38 留言:0更新日期:2018-09-12 02:10
本发明专利技术公开了一种余热锅炉主蒸汽温度控制装置,该温度控制装置是在现有过热蒸汽温度控制系统上增加了燃气轮机烟气温度主导的余热锅炉主蒸汽温度控制回路;所述燃气轮机烟气温度主导的余热锅炉主蒸汽温度控制回路包括分别设置在燃机排气烟道和余热锅炉进口中不同位置的若干组烟气温度测量装置以及燃机燃烧状态观测装置、数据处理模块和加法器,所述燃机排气烟道和余热锅炉进口中不同位置的若干组烟气温度测量装置分别连接到燃机燃烧状态观测装置,所述燃机燃烧状态观测装置连接数据处理模块输入端,所述数据处理模块输出端连接加法器输入端,所述加法器输入端还连接过热主蒸汽温度控制系统的输出端,所述加法器的输出端连接减温水阀门。

A main steam temperature control device and control method for waste heat boiler

The invention discloses a main steam temperature control device for waste heat boiler, which adds a main steam temperature control loop dominated by gas turbine flue gas temperature to the existing superheated steam temperature control system, and the main steam temperature control loop package of waste heat boiler dominated by gas turbine flue gas temperature. A number of sets of flue gas temperature measuring devices at different positions in the exhaust flue of a gas turbine and the inlet of a waste heat boiler, as well as a combustion state observing device, a data processing module and an adder are included. The sets of flue gas temperature measuring devices at different positions in the exhaust flue of a gas turbine and the inlet of a waste heat boiler are connected to the gas turbine respectively. The combustion state observation device is connected with the input end of the data processing module, the output end of the data processing module is connected with the input end of the adder, the input end of the adder is also connected with the output end of the superheated main steam temperature control system, and the output end of the adder is connected with the temperature reducing water valve.

【技术实现步骤摘要】
一种余热锅炉主蒸汽温度控制装置及控制方法
本专利技术涉及锅炉主蒸汽温度控制领域,更具体涉及一种余热锅炉主蒸汽温度控制装置及控制方法。
技术介绍
燃气轮机联合循环主要由燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机三部分构成。燃料(油或天然气)在燃烧室中燃烧产生高温高压燃气,进入燃气轮机透平膨胀做功发电,再将燃气轮机排出的气体引入锅炉(余热锅炉),作为锅炉的热源,利用锅炉产生的蒸汽进入蒸汽轮机再发电,由此可以构成燃气轮机和蒸汽轮机协同作为动力的联合循环发电系统。过热蒸汽温度是保证火力发电厂安全、高效、经济运行的重要参数,在发电厂生产过程中,整个汽水通道中温度最高的是过热蒸汽温度。如果过热蒸汽温度过高,会使过热器、蒸汽管道和汽轮机高压缸承受过高的热应力,从而导致强度降低甚至损坏;而过热蒸汽温度偏低,则设备的热效率将会降低,同时使通过汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加,引起叶片的磨损,严重时甚至会产生水冲击,造成叶片的损坏。因此,控制好过热蒸汽温度的重要性不言而喻。当前联合循环发电机组系统采用的主蒸汽温度控制系统见图1,包括顺序连接的给水管道1、高压蒸发器2、高压汽包过热器4、高压汽包蒸汽集箱5以及减温器3、减温水阀门6和过热蒸汽温度控制系统7,其中减温器3一端连接减温水阀门6,另一端连接在高压蒸发器2和高压汽包过热器4的连接链路上,所述过热蒸汽温度控制系统7采用简单的串级PID控制装置,该控制装置由主PID控制装置73和副PID控制装置74组成,主PID控制装置73中含有主蒸汽温度测量元件72,用于测量高压汽包蒸汽集箱5输出的主蒸汽温度,主PID控制装置73根据主蒸汽温度调节高压过热蒸汽集箱5出口温度,副PID控制装置74中含有减温器出口温度测量元件71,用于测量减温器3出口温度,所述副PID控制装置74的输出端连接减温水阀门6,所述副PID控制装置74根据减温器3出口温度调节高压汽包过热器4出口温度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于如何进一步的提高余热锅炉主蒸汽温度控制能力,克服燃机排气温度和余热锅炉进口烟道烟温波动对主蒸汽温度的干扰。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的:一种余热锅炉主蒸汽温度控制装置,包括给水管道、高压蒸发器、高压汽包过热器、高压汽包蒸汽集箱以及减温器、减温水阀门和过热蒸汽温度控制系统,还包括燃气轮机烟气温度主导的余热锅炉主蒸汽温度控制回路;所述燃气轮机烟气温度主导的余热锅炉主蒸汽温度控制回路包括分别设置在燃机排气烟道和余热锅炉进口中不同位置的若干组烟气温度测量装置以及燃机燃烧状态观测装置、数据处理模块和加法器,所述燃机排气烟道和余热锅炉进口中不同位置的若干组烟气温度测量装置分别连接到燃机燃烧状态观测装置,所述燃机燃烧状态观测装置连接数据处理模块输入端,所述数据处理模块输出端连接加法器输入端,所述加法器输入端还连接过热主蒸汽温度控制系统的输出端,所述加法器的输出端连接减温水阀门;其中,燃机燃烧状态观测装置根据烟气温度测量装置测量的烟气温度综合判断,输出相应的烟气温度信号,烟气温度信号先后进入数据处理模块,所述数据处理模块计算排气温度的变化速率,并根据排气温度的变化速率输出相应的减温水调节阀阀位指令的增量,所述加法器将数据处理模块产生的减温水调节阀阀位指令增量叠加到过热蒸汽温度控制系统输出的减温水调节阀阀位指令上。进一步地,所述数据处理模块包括微分器和第一函数发生器,所述微分器输入端连接燃机燃烧状态观测装置的输出端,所述微分器的输出端连接第一函数发生器的输入端,所述第一函数发生器的输出端连接加法器输入端,所述微分器用于计算排气温度的变化速率,所述第一函数发生器根据排气温度的变化速率输出相应的减温水调节阀阀位指令的增量。本专利技术还保护一种同时含有燃气轮机烟气温度主导的余热锅炉主蒸汽温度控制回路和燃机温控曲线切换主导的余热锅炉主蒸汽温度控制系统的余热锅炉主蒸汽温度控制装置,所述燃机温控曲线切换主导的余热锅炉主蒸汽温度控制系统包括燃机TCS系统、燃机温控切换状态观测装置、第二函数发生器,所述燃机TCS系统连接燃机温控切换状态观测装置,所述燃机温控切换状态观测装置连接第二函数发生器,所述第二函数发生器连接加法器的输入端;所述燃机温控切换状态观测装置用于处理不同机组的温控折线函数数据,并输出折线函数的拐点值及拐点前后的斜率值到第二函数发生器,所述第二函数发生器根据折线函数的拐点值及拐点前后的斜率值输出相应的阀门调节指令增量到加法器中。本专利技术还保护一种同时含有燃气轮机烟气温度主导的余热锅炉主蒸汽温度控制回路和燃机负荷主导的主蒸汽温度控制系统的余热锅炉主蒸汽温度控制装置,所述燃机负荷主导的主蒸汽温度控制系统包括燃机TCS系统和第三函数发生器,所述第三函数发生器的输入端连接燃机TCS系统,所述第三函数发生器的输出端连接加法器输入端;所述第三函数发生器接收燃机TCS系统输出的燃机负荷指令信号,并根据不同的燃机负荷指令变化幅值输出相应的阀门调节指令到加法器,通过加法器将调节指令叠加到减温水阀门,用于控制阀门的超前动作值。本专利技术还保护一种同时含有燃气轮机烟气温度主导的余热锅炉主蒸汽温度控制回路、燃机温控曲线切换主导的余热锅炉主蒸汽温度控制系统和燃机负荷主导的主蒸汽温度控制系统的余热锅炉主蒸汽温度控制装置,所述燃机负荷主导的主蒸汽温度控制系统包括燃机TCS系统和第三函数发生器,所述第三函数发生器的输入端连接燃机TCS系统,所述第三函数发生器的输出端连接加法器输入端;所述第三函数发生器接收燃机负荷指令信号,并根据不同的燃机负荷指令变化幅值输出相应的阀门调节指令到加法器,通过加法器将调节指令叠加到减温水阀门,用于控制阀门的超前动作值。本专利技术还保护采用所述余热锅炉主蒸汽温度控制装置的控制方法,所述主蒸汽温度控制装置的控制方法包括燃气轮机烟气温度主导的余热锅炉主蒸汽温度控制回路作用过程、燃机温控曲线切换主导的余热锅炉主蒸汽温度控制系统的作用过程以及燃机负荷主导的主蒸汽温度控制系统的作用过程;所述燃气轮机烟气温度主导的余热锅炉主蒸汽温度控制回路作用过程包括以下步骤:S1、获取实时燃机排气烟道和余热锅炉进口的排气温度值;S2、计算排气温度值的变化速率,根据排气温度值的变化速率产生相应的指令叠加到减温水阀门中,排气温度变化速率上升过快的时候,超前动作减温水,提前控制主汽温;所述燃机温控曲线切换主导的余热锅炉主蒸汽温度控制系统的作用过程为:寻找燃机温控曲线的切换点,检测当前机组的压气机压比,若当前机组的压气机压比已经达到切换点,则将切换点前后的斜率差送入第二函数发生器中,第二函数发生器根据温控线函数的切换点值及切换点前后的斜率值输出相应的减温水阀门的阀位指令增量,作用减温水阀门;所述燃机负荷主导的主蒸汽温度控制系统的作用过程为:TCS系统将燃机负荷指令信号引入第三函数发生器中,第三函数发生器根据不同的燃机负荷指令变化幅值输出相应的阀门调节指令到加法器,通过加法器将调节指令叠加到减温水阀门,用于控制减温水阀门的超前动作值。进一步地,所述S1中燃机燃烧状态观测装置将从实时接收到的排气温度值每10个进行分组,对每组温度值进行滤波,剔除坏质量的测点以及数值明显不正常的测量值,剩下的取平均作为当前排气温度的真实值,当这10个点处理完毕后本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种余热锅炉主蒸汽温度控制装置,包括给水管道、高压蒸发器、高压汽包过热器、高压汽包蒸汽集箱以及减温器、减温水阀门和过热蒸汽温度控制系统,其特征在于,还包括燃气轮机烟气温度主导的余热锅炉主蒸汽温度控制回路;所述燃气轮机烟气温度主导的余热锅炉主蒸汽温度控制回路包括分别设置在燃机排气烟道和余热锅炉进口中不同位置的若干组烟气温度测量装置以及燃机燃烧状态观测装置、数据处理模块和加法器,所述燃机排气烟道和余热锅炉进口中不同位置的若干组烟气温度测量装置分别连接到燃机燃烧状态观测装置,所述燃机燃烧状态观测装置连接数据处理模块输入端,所述数据处理模块输出端连接加法器输入端,所述加法器输入端还连接过热主蒸汽温度控制系统的输出端,所述加法器的输出端连接减温水阀门;其中,燃机燃烧状态观测装置根据烟气温度测量装置测量的烟气温度综合判断,输出相应的烟气温度信号,烟气温度信号先后进入数据处理模块,所述数据处理模块计算排气温度的变化速率,并根据排气温度的变化速率输出相应的减温水调节阀阀位指令的增量,所述加法器将数据处理模块产生的减温水调节阀阀位指令增量叠加到过热蒸汽温度控制系统输出的减温水调节阀阀位指令上。

【技术特征摘要】
1.一种余热锅炉主蒸汽温度控制装置,包括给水管道、高压蒸发器、高压汽包过热器、高压汽包蒸汽集箱以及减温器、减温水阀门和过热蒸汽温度控制系统,其特征在于,还包括燃气轮机烟气温度主导的余热锅炉主蒸汽温度控制回路;所述燃气轮机烟气温度主导的余热锅炉主蒸汽温度控制回路包括分别设置在燃机排气烟道和余热锅炉进口中不同位置的若干组烟气温度测量装置以及燃机燃烧状态观测装置、数据处理模块和加法器,所述燃机排气烟道和余热锅炉进口中不同位置的若干组烟气温度测量装置分别连接到燃机燃烧状态观测装置,所述燃机燃烧状态观测装置连接数据处理模块输入端,所述数据处理模块输出端连接加法器输入端,所述加法器输入端还连接过热主蒸汽温度控制系统的输出端,所述加法器的输出端连接减温水阀门;其中,燃机燃烧状态观测装置根据烟气温度测量装置测量的烟气温度综合判断,输出相应的烟气温度信号,烟气温度信号先后进入数据处理模块,所述数据处理模块计算排气温度的变化速率,并根据排气温度的变化速率输出相应的减温水调节阀阀位指令的增量,所述加法器将数据处理模块产生的减温水调节阀阀位指令增量叠加到过热蒸汽温度控制系统输出的减温水调节阀阀位指令上。2.根据权利要求1所述的一种余热锅炉主蒸汽温度控制装置,其特征在于,所述数据处理模块包括微分器和第一函数发生器,所述微分器输入端连接燃机燃烧状态观测装置的输出端,所述微分器的输出端连接第一函数发生器的输入端,所述第一函数发生器的输出端连接加法器输入端,所述微分器用于计算排气温度的变化速率,所述第一函数发生器根据排气温度的变化速率输出相应的减温水调节阀阀位指令的增量。3.根据权利要求1或2所述的一种余热锅炉主蒸汽温度控制装置,其特征在于,还包括燃机温控曲线切换主导的余热锅炉主蒸汽温度控制系统,所述燃机温控曲线切换主导的余热锅炉主蒸汽温度控制系统包括燃机TCS系统、燃机温控切换状态观测装置、第二函数发生器,所述燃机TCS系统连接燃机温控切换状态观测装置,所述燃机温控切换状态观测装置连接第二函数发生器,所述第二函数发生器连接加法器的输入端;所述燃机温控切换状态观测装置用于处理不同机组的温控折线函数数据,并输出折线函数的拐点值及拐点前后的斜率值到第二函数发生器,所述第二函数发生器根据折线函数的拐点值及拐点前后的斜率值输出相应的阀门调节指令增量到加法器中。4.根据权利要求1或2所述的一种余热锅炉主蒸汽温度控制装置,其特征在于,还包括燃机负荷主导的主蒸汽温度控制系统,所述燃机负荷主导的主蒸汽温度控制系统包括燃机TCS系统和第三函数发生器,所述第三函数发生器的输入端连接燃机TCS系统,所述第三函数发生器的输出端连接加法器;所述第三函数发生器接收燃机TCS系统输出的燃机负荷指令信号,并根据不同的燃机负荷指令变化幅值输出相应的阀门调节指令到加法器,通过加法器将调节指令叠加到减温水阀门,用于控制阀门的超前动作值。5.根据权利要求3所述的一种余热锅炉主蒸汽温度控制装置,其特征在于,还包括燃机负荷主导的主蒸汽温度控制系统,所述燃机负荷主导的主蒸汽温度控制系统包括燃机TCS系统和第三函数发生器,所述第三函数发生器的输入端连接燃机TCS系统,所述第三函数发生器的输出端连接加法器;所述第三函数发生器接收燃机负荷指令信号,并根据不同的燃机负荷指令变化幅值输出相应的阀门调节指令到加法器,通过加法器将调节指令叠加到减温水阀门,用于控制阀门的超前动作值。6.一种如权利要求1或2所述的一种余热锅炉主蒸汽温度控制装置的控制方法,其特征在于,包括燃气轮机烟气温度主导的余热锅炉主蒸汽温度控制回路的作用过程,所述燃气轮机烟气温度主导的余热锅炉主蒸汽温度控制回路的作用过程包括以下步骤:S1、获取实时燃机排气烟道和余热锅炉进口的排气温度值;S2、计算排气温度值的变化速率,根据排气温度值的变化速率产生相应的指令叠加到减温水阀门中,排气温度变化速率上升...

【专利技术属性】
技术研发人员:郭宝陈胜利陈涛张兴张剑张驰
申请(专利权)人:中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东分公司大唐锅炉压力容器检验中心有限公司
类型:发明
国别省市:安徽,34

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