一种“分级联合”整体控制的二次再热机组再热汽温控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种“分级联合”整体控制的二次再热机组再热汽温控制系统及方法，所述系统包括：烟气再循环系统，实现再热汽温总体主调；燃烧器摆角，实现汽温控制动态加速调节；烟气挡板，维持再热汽温平衡；所述方法将单一控制锅炉局部环节的烟气再循环系统、燃烧器摆角和烟气挡板整合构成控制炉膛辐射换热、半辐射换热、对流换热的全流程系统。采用本发明专利技术技术方案，对再热汽温控制采用从炉膛到尾部受热面的全流程控制，实现控制品质的进一步提升，保障设备和机组运行的安全稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种“分级联合”整体控制的二次再热机组再热汽温控制系统及方法
本专利技术涉及火电厂自动控制
，具体涉及一种“分级联合”整体控制的二次再热机组再热汽温控制系统及方法。
技术介绍
随着火力发电技术和制造技术的不断提升，高效率、高参数的二次再热机组已成为近年来火力发电领域关注的重点，由于二次再热机组在锅炉、汽机、旁路等工艺系统上存在差异，因此对应的控制策略也相应需要改变，最显著的就是增加一级再热器后，单一的再热汽温控制手段已无法满足要求。目前，再热汽温采用的一般方法主要是烟气挡板、烟气再循环、燃烧器摆角三种调节方式配合辅助调节手段喷水减温，对于二次再热机组，各大厂家也有对应的方式，上海锅炉厂主要采用燃烧器摆动、双烟道烟气挡板与喷水减温调节；东方锅炉厂主要采用三烟道烟气挡板、烟气再循环与喷水减温调节；哈尔滨锅炉厂则主要采用双烟道烟气挡板、烟气再循环与喷水减温调节。可以看出，各大生产厂家主要选取三种调节方法中的两种作为主要调节手段，分别调节再热器整体温度和两级再热器的温度分配，配合以喷水减温作为事故调节。目前的调节手段虽然能大致满足二次再热机组再热汽温的调节目标，但是仍存在以下问题：首先，二次再热机组系统更加复杂，子系统之间的耦合性强，简单的两种控制方式的组合难以保证各环节的温度控制的合理性；其次，二次再热机组的汽温参数高，由于材料本身特性的限制，使得在运行过程中蒸汽温度的控制裕度变得更小，对于再热汽温的控制精度要求更高。以上问题的存在，需要有一种“分级联合”整体控制方案来对现有的二次再热汽温控制方法进行改进。
技术实现思路
为了解决现有二次再热机组再热汽温控制的问题，本专利技术的目的在于提出一种“分级联合”整体控制的二次再热机组再热汽温控制系统及方法，对再热汽温控制采用从炉膛到尾部受热面的全流程控制，实现控制品质的进一步提升，保障设备和机组运行的安全稳定。为了实现上述目标，本专利技术采用如下技术方案：一种“分级联合”整体控制的二次再热机组再热汽温控制系统，所述系统包括：烟气再循环系统，实现再热汽温总体主调；燃烧器摆角，实现汽温控制动态加速调节；烟气挡板，维持再热汽温平衡。一种“分级联合”整体控制的二次再热机组再热汽温控制方法，所述方法将单一控制锅炉局部环节的烟气再循环系统、燃烧器摆角和烟气挡板整合构成控制炉膛辐射换热、半辐射换热、对流换热的全流程系统。作为优选，所述烟气再循环系统通过调节烟气再循环量来消除一、二次再热器出口汽温与设定值的偏差，控制对象为两级再热器出口汽温的平均值，设定值与机组负荷相对应；水平烟道烟气温度、再热器喷水后蒸汽温度及负荷指令作为前馈信号，当其发生变化时，提前施加不同的控制作用以提高控制系统响应速度；当锅炉主燃料跳闸时，烟气再循环保持与汽水分离器压力对应的固定值。作为优选，所述烟气挡板使一次再热蒸汽温度与设定值之间的偏差同二次再热蒸汽温度与设定值之间的偏差相同的同时，维持再热汽温总体稳定，具体控制过程为：机组负荷指令作为前馈信号，一次再热器与二次再热器喷水后蒸汽温度偏差变化较快时，提前改变烟气挡板的开度以提高控制系统响应速度；当锅炉发生主燃料跳闸时，烟气挡板强制开至50％，保证前、后烟道烟气均匀分配。作为优选，所述燃烧器摆角采用以前馈为主导、辅以稳定工况下汽温偏差修正的控制策略，其中主导的前馈信号是不同负荷点对应的摆角位置，同时考虑烟气量的修正、不同磨层组合的修正。结合当时工况下的汽温、烟温、锅炉负荷、变负荷速率及幅度等因素，设计合理的动态前馈，用于机组变负荷过程。汽温偏差修正仅用于稳定工况、在一定幅度内进行。本专利技术具有以下有益效果：(1)提出了“分级联合”整体控制方案，将原本单一控制锅炉局部环节的控制方法整合起来，构成了能够控制炉膛辐射换热、半辐射换热、对流换热全流程的控制方法；(2)烟气再循环控制采用水平烟道烟气温度、再热器喷水后蒸汽温度及负荷指令作为动态前馈信号，配合负荷设定值与再热汽温均值的偏差PID调节，可以较好地控制一次、二次再热管段整体蒸汽温度；(3)烟气挡板控制采用一、二次再热双偏差求和共PID调节，到指令输出前端再通过不同的线性拟合函数分配到各自的烟气挡板，这样调节可以保证整体再热汽温稳定的前提下，精确调整高、低压再热器的对流换热量，从而实现一、二次再热汽温分配。附图说明图1为本专利技术提出的控制系统总流程图。图2为本专利技术提出具体控制方法示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方案对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1：参照图1，本专利技术提出的一种“分级联合”整体控制的二次再热机组再热汽温控制系统，所述系统包括：烟气再循环系统，实现再热汽温总体主调；燃烧器摆角，实现汽温控制动态加速调节；烟气挡板，维持再热汽温平衡。“分级联合”整体控制的超超临界二次再热机组再热汽温控制方法涉及烟气再循环控制，是通过尾部烟道烟气重新引入炉膛从而改变锅炉整体辐射换热、对流换热的配比实现过热器、再热器汽温整体控制的目的；烟气挡板控制是通过调节尾部烟道挡板的开度实现改变高压、低压再热器冷热端吸热量的配比，达到控制一级、二级再热气温的目的；燃烧器摆角控制是通过从燃烧的源头，改变锅炉火焰中心的位置，使其靠近/原理顶部的对流受热面从而实现辅助调节稳态工况下的汽温偏差。一种“分级联合”整体控制的二次再热机组再热汽温控制方法，参照图2，具体为：烟气再循环控制输入为一次再热汽温与二次再热汽温均值与负荷对应的汽温设定值的偏差，即PID的S端为负荷经线性拟合函数换算后得出的再热汽温设定值，P端为一次再热汽温和二次再热汽温得出的均值，在PID输入端引入燃烧器摆角经函数换算的设定值补充量，以确保在燃烧器摆角动作不足以调节整体烟温时，快速动作烟气再循环作为补充。PID输出叠加水平烟道烟气温度微分量、机组负荷指令微分量、再热器喷水减温后蒸汽温度微分量从而加快动作稳定时间，叠加后的指令经锅炉MFT切换调节后输出至动作设备，在MFT动作情况下烟气再循环保持与汽水分离器压力对应的固定值。烟气挡板控制输入为一次再热蒸汽温度设定值与实际值偏差和二次再热蒸汽设定值与实际值偏差之差，以此作为PID的输入计算输出值，叠加上机组负荷指令的微分量从而在负荷变动中提前动作。根据叠加后的输出，经两个线性拟合函数换算后得出初步的烟气挡板开度指令，叠加上各自喷水减温后的温度变化微分量，经锅炉MFT切换调节后输出至各自动作的调节挡板，在MFT情况下，烟气挡板分别强制开至50％，保证前、后烟道烟气均匀分配。燃烧器摆角控制主要设计为前馈为主的开环控制，输入参数分别为机组负荷对应的线性拟合值、出口烟温对应的线性拟合值、负荷变动微分量、再热蒸汽温度偏差，将这些量叠加后带入线性分段拟合函数，由于燃烧摆角无法经常动作，因此分段拟合函数的在广泛的输入参数下输出应尽量保持稳定。同时设置负荷变动微分高值判断条件作为燃烧器摆角动作的前提条件，以确保在相对稳定工况、燃烧稳定情况下，改变燃烧器摆角修正汽温。此外，引入再循环烟气量作为判断当前烟气再循环调节能力是否足够，若超过一高限，则在燃烧器摆角部分提供较大的出力补充，以弥补烟气在循环调节整体再热汽温能力不足的部分。控制策略中的控制逻辑采用标准模块：微分计算模块，均值计算模块，线性拟合函数计算模块，其中ai，bi，ci为模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种“分级联合”整体控制的二次再热机组再热汽温控制系统，其特征在于，所述系统包括：烟气再循环系统，实现再热汽温总体主调；燃烧器摆角，实现汽温控制动态加速调节；烟气挡板，维持再热汽温平衡。

【技术特征摘要】
1.一种“分级联合”整体控制的二次再热机组再热汽温控制系统，其特征在于，所述系统包括：烟气再循环系统，实现再热汽温总体主调；燃烧器摆角，实现汽温控制动态加速调节；烟气挡板，维持再热汽温平衡。2.一种根据权利要求1所述的“分级联合”整体控制的二次再热机组再热汽温控制方法，其特征在于，所述方法将单一控制锅炉局部环节的烟气再循环系统、燃烧器摆角和烟气挡板整合构成控制炉膛辐射换热、半辐射换热、对流换热的全流程系统。3.根据权利要求2所述的“分级联合”整体控制的二次再热机组再热汽温控制方法，其特征在于，所述烟气再循环系统通过调节烟气再循环量来消除一、二次再热器出口汽温与设定值的偏差，控制对象为两级再热器出口汽温的平均值，设定值与机组负荷相对应；水平烟道烟气温度、再热器喷水后蒸汽温度及负荷指令作为前馈信号，当其发生变化时，提前施加不同的控制作用以提高控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴，宋涛，陈胜利，陈涛，张剑，庄义飞，江溢洋，韩虹飞，雷志伟，
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，
类型：发明
国别省市：安徽,34