多燃料混烧锅炉燃料自适应控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多燃料混烧锅炉燃料自适应控制系统及其实现方法。该系统通过设计采用多燃料平衡回路，实现了多种混烧燃料同时自动参与负荷调节及对其混燃比进行在线调整，具有不同燃料调节回路无扰动、自平衡切换和增益自动补偿功能。同时，该系统根据燃料的特点和工况变换，设计了适合不同燃料特性的流量动态自适应补偿回路，以补偿多种不同燃料输入和传热过程的滞后和扰动，大大提高了多燃料混烧锅炉的负荷调节能力和控制品质，实际运行证明，该设计有效地减少了汽压、汽温等锅炉主要控制参数的波动，而且补偿回路的现场整定调整简单明了。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种多燃料混烧锅炉燃料自适应控制系统及其实现方法。该系统通过设计采用多燃料平衡回路，实现了多种混烧燃料同时自动参与负荷调节及对其混燃比进行在线调整，具有不同燃料调节回路无扰动、自平衡切换和增益自动补偿功能。同时，该系统根据燃料的特点和工况变换，设计了适合不同燃料特性的流量动态自适应补偿回路，以补偿多种不同燃料输入和传热过程的滞后和扰动，大大提高了多燃料混烧锅炉的负荷调节能力和控制品质，实际运行证明，该设计有效地减少了汽压、汽温等锅炉主要控制参数的波动，而且补偿回路的现场整定调整简单明了。【专利说明】多燃料混烧锅炉燃料自适应控制系统
本专利技术涉及一种电站锅炉控制系统，尤其涉及一种同时燃用多种不同燃料的电站锅炉燃料自适应控制系统的实现方法。
技术介绍
煤炭在我国一次能源的生产和消费中所占比例约为70%，燃煤火力发电机组也一直是我国电力工业的主要构成部分。因此，对常规燃煤机组而言，无论是锅炉等主机设备还是其控制系统的设计、制造和应用，国内都已经积累了大量的经验，技术日趋成熟。而随着钢铁、煤化工等超大型集成制造企业对生产制造流程副产煤气综合利用水平的提高，近年来陆续规划建设了一批以中低热值煤气为燃料的大型发电机组，而这些机组的运行与电力行业的公用发电厂不同，大多同时混烧两种或者两种以上燃料；另一方面，从90年代中期起，我国大型火力发电机组成套出口的数量也越来越多，相当一部分出口到油气资源富裕国家的电站锅炉采用的是油气混烧方式，炉型也从早先的亚临界汽包锅炉扩展到了超临界直流锅炉。展望未来，随着页岩气等新的化石能源的勘探和开采技术日益成熟以及煤制气等清洁煤化工新工艺的开发，燃煤/燃气等多燃料混烧锅炉也将会在我国的火力发电机组中得到更多的发展，这些多燃料混烧锅炉都必须根据其燃料配置特点来设计与之相符的控制策略。很显然，这些多燃料混烧锅炉的运行和控制与国内现有的单一燃煤的常规火力发电机组相比更为复杂。与主要燃烧单一燃料的锅炉不同，尽管在多燃料混烧锅炉本体设计时已经考虑到了多种燃料的匹配和切换，但实际运行时，尤其是快速切换两种热值和燃烧特性都差异较大的燃料时，单烧一种燃料的常规锅炉燃烧控制策略很难满足这种新的需求。例如钢铁企业高炉煤气的主要可燃成分是CO、少量的H2和CH4, CO含量在30%以下，大部分是不可燃的惰性气体N2和CO2，还含有大量的灰尘。故高炉煤气发热值较低，一般约为2850?3220kJ/Nm3。其中的0)2、队既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收大量燃烧过程中产生的热量，导致高炉煤气的燃烧温度偏低理论燃烧温度只有1400?1500°C。因此，高炉煤气着火点并不高，似乎不存在着火的障碍，但在实际燃烧过程中，受各种因素的影响，混合气体的温度必须远大于着火点，才能确保燃烧的稳定性。加上参与燃烧的高炉煤气量很大，燃烧速度低、火焰长。混合气体升温速度很慢，燃烧稳定性较差。尤其是在和燃煤等不同燃料混烧或掺烧时，会对锅炉汽温、汽压等参数造成明显的影响。以往由于国内大容量电站锅炉的混烧率均较低，一般混烧高炉煤气的发电机组，其燃煤/燃气的最大混燃比也小于10?20%。常规燃煤机组虽然也设计有点火或助燃的燃油系统，但比率也仅为10?20%且仅在启动时投用。因此，现有的锅炉燃烧控制系统的设计一般都是以一种燃料作为机组负荷的燃料主调节变量，另外一种燃料保持一定的燃料压力和流量，并按热值折算计入作为主调节变量的燃料调节回路中。近年来国内出口南亚的300MW等级亚临界或600MW超临界火力发电机组相当多都是100%燃油/燃气混烧机组，设计要求能够在O?100% MCR全负荷范围内以不同的比率混烧重油和天然气。而国内新建成的首台全燃高炉煤气发电机组，高炉煤气的混烧比率也可达到60%?100% MCR0因此，本专利技术 申请人:在这些工程的设计应用过程中，根据多燃料混烧锅炉设计和实际运行特点，总结提出了一种具有自适应能力的多燃料混烧锅炉燃料控制系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的局限，实现一种适合多燃料混烧锅炉的燃料自适应控制系统。本专利技术的技术方案具体是由以下方法实现的:1.多燃料混烧锅炉是指锅炉设计为至少能够同时燃烧两种及以上的不同燃料，包括煤粉等固态燃料、重油等液态燃料或天然气等气态燃料；且多于一种的主燃料可以在燃料最小稳燃负荷到满负荷100% MCR范围内进行调整。锅炉燃料主调节回路110设计为接受锅炉输入指令5，并通过不同的燃料调节回路101、102调节进入锅炉的燃料量。在本专利技术中，该系统还设计包括了一个多燃料平衡回路103，该回路根据锅炉设计选择其中两种燃料作为承担锅炉负荷调节的主燃料，并设定为燃料I和燃料2 ;通过多燃料平衡回路103可以实现燃料I调节回路101和燃料2调节回路102同时投自动运行，即共同自动调节锅炉负荷等多种运行方式；以及101、102在这些手自动方式间的无扰动、自平衡切换和增益自动补偿；同时还可以在线调整其混燃比；对不同的燃料I和燃料2还分别设计有燃料流量校正回路111、112，该回路111、112可以根据燃料种类和运行工况，通过一个在线校正模型113进行燃料热值和流量的在线动态自适应校正，包括不同燃料热值的折标，以及燃料进入炉膛滞后时间和混和燃烧动态过程的补偿。2.多燃料平衡回路103具体是按照以下方法实现的:2.1.燃料主调节回路110中的PID调节器6的设定值来自锅炉输入指令5 ;PID调节器6的反馈为经过校正后的燃料I实时流量14与燃料2实时流量24之和，也可以设计为多燃料平衡回路103中燃料I流量设定10与燃料2流量设定20之和，以实现燃料总量对锅炉输入指令5的即时平衡；2.2.通过多燃料平衡回路103设计实现的燃料I调节回路101和燃料2调节回路102的运行方式包括:-两种燃料同时参与锅炉负荷自动调节；即燃料调节回路101、102中的手操器19、29均为自动方式，且燃料I流量设定10和燃料2流量设定20也都为自动状态，这时，燃料调节回路101、102均接受锅炉燃料主调节回路110输出的并行指令信号7 ;运行人员可以通过混燃比设定30改变两种燃料的比率；-其中一种燃料参与锅炉负荷自动调节，另外一种燃料保持一定的燃料量；即手操器19和29均为自动方式，但仅参与锅炉负荷自动调节的流量设定10或12处于自动状态，且仅由流量设定10或12中处于自动的燃料调节回路101或102接受锅炉燃料主调节回路110输出的并行指令信号7 ;运行人员可通过改变流量设定10或12中处于手动状态的燃料调节回路101或102的流量设定值，从而调整混燃比；混燃比的改变将由多燃料平衡回路103即时计算并通过混燃比设定30进行显示；-两种燃料均不参加锅炉负荷自动调节，但手操器19、29均为自动方式，即燃料调节回路101或102均按照流量设定10、12的设定值调节各自的燃料量，并由运行人员手动设置流量设定10或20实现两种燃料混燃比的调整，混燃比也将由多燃料平衡回路103即时计算并通过混燃比设定30进行显示；-两种燃料均不参加锅炉负荷自动调节，且19或29中仅有一个处于自动方式，这是其中一种燃料处于非正常运行状态下的运行方式，如该燃料未投入或在启动调整阶段，或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多燃料混烧锅炉燃料自适应控制系统，其中多燃料混烧锅炉(100)设计为至少能够同时燃烧两种及以上的不同燃料，包括煤粉等固态燃料、重油等液态燃料或天然气等气态燃料；且燃料可以在其最小稳燃负荷到100％MCR范围内调整混燃比；其锅炉燃料主调节回路(110)接受锅炉输入指令(5)，并通过不同的燃料调节回路(101、102)调节进入炉膛的燃料量，其特征在于：该系统还包括一个多燃料平衡回路(103)，该回路(103)根据锅炉设计选择其中两种燃料作为承担锅炉负荷自动调节的主燃料，并设定为燃料1和燃料2；通过多燃料平衡回路(103)可实现包括燃料1调节回路(101)和燃料2调节回路(102)同时参与锅炉负荷自动调节在内的多种运行方式，以及各种方式间的无扰动、自平衡切换和增益自动补偿，并可以在线调整其混燃比；同时，对燃料1和燃料2分别设计有燃料流量校正回路(111、112)，该回路(111、112)可以根据不同燃料特性及混烧过程变化，通过一个校正模型(113)实现燃料热值和流量的动态自适应补偿。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶敏，顾幸生，刘仕君，张岩，汪颖新，聂慧明，徐德杰，
申请(专利权)人：上海迪吉特控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31