一种基于连续可变一次风压力的锅炉负荷控制设计方法

摘要

本发明公开了一种基于连续可变一次风压力的锅炉负荷控制设计方法，通过对双进双出磨煤机一次风压调整锅炉负荷影响参数的分析和计算，得出一次风压力和磨煤机容量风门的联合控制策略。本发明的基于连续可变一次风压力的锅炉负荷控制设计方法，可以降低锅炉的一次风机的出力水平达到节电目的；保证磨煤机始终在经济及安全的工作点运行，提高磨煤机的工作效率；可以极大的提高机组的变负荷速率，达到中储式机组的控制水平；可实现机组协调控制稳定投入加快机组的变负荷速率，以提高机组的安全运行水平。

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种基于连续可变一次风压力的锅炉负荷控制设计方法。

背景技术

双进双出钢球磨煤机是火力发电厂直吹式制粉系统的主体设备之一，该设备具有连续作业率高、维修方便、粉磨出力和细度稳定、储存能力大、响应迅速、运行灵活性大、较低的风煤比、使用煤种范围广、不受异物影响、无需备用磨煤机等优点、能研磨各种硬度和腐蚀性较强的煤种，是火力发电厂的一种性能优越的磨煤机。

配有双进双出磨煤机的直吹式燃煤发电机组，锅炉负荷调整是通过控制系统（DCS或是外接系统）改变磨煤机的负荷风门的控制指令（一般为4-20mA电流信号）来影响制粉系统的通风出力，进而影响锅炉的进煤量。在实际运行中以上方法的控制品质取决于磨煤机容量风门的特性。由于每台磨煤机一次风调节容量风门不同程度的存在漏流、调节不线性、风量测量环境恶劣导致的风量测量不准确等问题，各磨煤机容量风门特性的差异造成投入自动调节的流量不一致，而且为了保证运行稳定所有的磨煤机的容量门都投入自动的概率极低，这样就造成升降负荷时锅炉侧主要参数的调节品质差。因此，展开对磨煤机出力能力的研究进而采用有针对性自动控制策略，对保证机组的安全及稳定运行，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中存在的缺陷而提供一种基于连续可变一次风压力的锅炉负荷控制设计方法，进而保证发电机组的安全及稳定运行。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种基于连续可变一次风压力的锅炉负荷控制设计方法，包括下述步骤：

步骤一：双进双出磨煤机一次风压力调整锅炉负荷影响参数的计算，

通过公式（1）计算磨煤机的通风量，定义W_f为磨煤机的通风量，其计算公式为：

（1）

W_f：通风量

K_lo：燃料相对可磨性系数

R_{90>：煤粉在90μm筛孔上的剩余量的百分数}

Φ ：钢球填充率

D>

V>

步骤二：一次风压力和磨煤机容量风门的联合控制策略

设定所有磨煤机容量风门开度最大时归一化为100%，设定最低不投油稳燃负荷对应的开度为0%，设定发电机组运行最低稳燃负荷的功率数为0%，设定发电机组BMCR对应的所有磨煤机的等效开度为100%；

a. 对每个磨煤机容量风门进行分段线性化，确定磨煤机容量风门的开度改变值和总磨煤机容量风门指令变化所对应的数值；

b. 通过磨煤机的最低通风量确定磨煤机容量风门的最低开度；

c. 确定磨煤机容量风门的开启顺序从先开启下层至后开启上层，确定磨煤机容量风门的关闭顺序从先关闭上层至后关闭下层；

所述步骤二中分段线性化的方法如下：维持一次风压力不变，改变磨煤机容量风门的开度由0-100%，记录此过程中磨煤机容量风量的变化，根据其对应情况进行磨煤机容量风门的线性化。

锅炉负荷控制是火力发电机组的一项重要自动控制，是实现整个机组协调控制的基础，而双进双出的磨煤机的出力控制是实现锅炉负荷的前提。以往发电机组协调功能的锅炉侧控制通过磨煤机容量风门来实现，控制效果不理想。本发明通过对磨煤机出力的机理分析，得出通过一次风压力调节所有磨煤机出力并协同磨煤机容量风门联合控制锅炉负荷的方法。

本发明具有如下有益效果：

（1）降低锅炉的一次风机的出力水平达到节电目的；

（2）保证磨煤机始终在经济及安全的工作点运行，提高磨煤机的工作效率；

（3）可以极大的提高发电机组的变负荷速率，达到中储式机组的控制水平；可实现机组协调控制稳定投入加快机组的变负荷速率，以提高机组的安全运行水平。

具体实施方式

为使本发明的技术方案、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种基于连续可变一次风压力的锅炉负荷控制设计方法，包括下述步骤：

步骤一：双进双出磨煤机一次风压力调整锅炉负荷影响参数的研究，

双进双出磨煤机的负荷受磨煤机通风量、磨煤机内粉位和煤粉的干燥程度三种因素的影响。通过研究发现煤粉的干燥程度和磨煤机内的粉位是容易控制的两个量，而磨煤机的最低出力取决于以上三者的最小值，因此将磨煤机的通风量作为控制磨煤机负荷的关键因素。

通过公式（1）计算磨煤机的通风量，定义W_f为磨煤机的通风量，其计算公式为：（1）

W_f：通风量

K_lo：燃料相对可磨性系数

R_{90>：煤粉在90μm筛孔上的剩余量的百分数}

Φ ：钢球填充率

D>

V>

分析计算上述公式（1）得知磨煤机的通风量与磨煤机本身及煤粉性能有关；

磨煤机的制粉能力与通风量在一定范围内呈线性关系；而磨煤机的通风量取决于两个因素：磨煤机入口的一次风压力和炉膛压力间的压力差、磨煤机的容量风门的开度；基于双进双出磨煤机制粉系统的锅炉通常配备了几台相同规格的磨煤机，因此，通过改变一次风母管的压力来改变磨煤机入口及出口的差压改变所有磨煤机的通风能力，进而改变磨煤机的带负荷能力；

步骤二：一次风压力和磨煤机容量风门的联合控制策略

设定所有磨煤机容量风门开度最大时归一化为100%，设定最低不投油稳燃负荷对应的开度为0%，设定发电机组运行最低稳燃负荷的功率数为0%，设定发电机组BMCR对应的所有磨煤机的等效开度为100%；

a. 对每个磨煤机容量风门进行分段线性化，确定磨煤机容量风门的开度改变值和总磨煤机容量风门指令变化所对应的数值；

上述步骤a中所述的分段线性化方法如下：维持一次风压不变，改变磨煤机容量风门的开度由0-100%，记录此过程中磨煤机容量风量的变化，根据其对应情况进行磨煤机容量风门的线性化；

b. 通过磨煤机的最低通风量确定磨煤机容量风门的最低开度；进行单个磨煤机的稳燃试验，确定该磨煤机容量风门在特定一次风压力和锅炉负荷下的最低开度；

c. 确定磨煤机容量风档板的开启顺序从先开启下层磨煤机至后开启上层磨煤机，确定磨煤机容量风门的关闭顺序从先关闭上层磨煤机容量风门至后关闭下层磨煤机容量风门。