CN101696793B - 一种超临界机组实现锅炉热态清洗的自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超临界机组实现锅炉热态清洗的自动控制方法，包括步骤：根据锅炉蒸汽发电机组系统中锅炉在热态清洗之前、清洗之中、清洗结束这三个阶段，所述系统的相关参数变化，比如燃料量，锅炉进水流量、炉水循环泵再循环流量，系统的汽压、温度等，分别对给煤机、炉水循环泵再循环流量调节阀、汽轮机高压旁路调节阀、给水装置进行匹配控制，实现超临界机组锅炉热态清洗过程中汽水分离器入口温度的稳定。采用本发明的方法可简单便捷地实现超临界机组热态清洗过程中汽水分离器入口温度的稳定，保证锅炉热态清洗过程的顺利进行。

Description

一种超临界机组实现锅炉热态清洗的自动控制方法 

技术领域

本发明涉及锅炉蒸汽传动系统领域，尤其涉及一种超临界机组实现锅炉热态清洗的自动控制方法。 

背景技术

现有锅炉蒸汽发电机组系统中的汽轮机高压旁路控制一般多采用定-滑-定的控制策略，以配合锅炉完成升温升压和发电机组升负荷的过程。在锅炉点火启动时，采用函数曲线控制，根据主蒸汽压力信号逐渐开大汽轮机高压旁路阀，保证汽水分离器饱和蒸汽温度变化率不超过限定值2.0℃/min。当2个燃烧器或等离子加热装置投运后5分钟且主蒸汽压力达到9.4MPa，即达到汽轮机冲转的压力值时，就将汽轮机高压旁路调节阀控制方式切换到自动PI控制方式，自动控制主蒸汽压力到9.63MPa。 

在锅炉点火升温过程中，当启动汽水分离器进口温度达到热态清洗温度时，锅炉开始热态冲洗，减小炉水循环泵的再循环流量，增加排放流量，直至水质合格。在热态清洗过程中要求保证汽水分离器进口温度稳定。如果采用燃油点火模式，可以通过减少锅炉油枪的运行支数，保证在冲洗过程中温度压力稳定，但如果采用等离子方式点火或微油点火方式，由于汽水分离器进口温度达到190℃时给煤机的给煤量仍处于较低煤量，而且要维持最低稳燃煤量，单纯依靠燃料调节难以实现温度的稳定。 

目前汽轮机高压旁路控制常用的控制策略如图1所示，从a点开始到b点这段时间内锅炉点火启动不断升温，加热一段时间后，从b点开始缓慢打开锅炉到汽轮机旁路管道的高压旁路阀门，以控制汽轮机前的主蒸汽压力逐渐增加，此阶段称为函数曲线的控制过程，直到g点达到汽轮机冲转的压力值时，将汽轮机高压旁路调节阀的控制方式切换到自动PI控制，保持汽轮机的压力基本稳定。其中阀门开度是指高压旁路阀门打开的大小程度。这种传统的方法没法保证热态清洗过程中汽水分离器入口温度的稳定，锅炉水冷壁容易受温度变化影 响产生过多残杂堵塞蒸汽管道和冷凝管。 

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明实施例提供了一种超临界锅炉实现锅炉热态自动清洗的自动控制方法，在实现锅炉蒸汽发电机组自动启停控制的基础上，充分利用给煤机、炉水循环泵再循环流量调节阀、汽轮机高压旁路调节阀、给水装置的综合匹配控制，实现超临界机组热态冲洗过程中汽水分离器入口温度的稳定。 

本发明实施例提供了一种超临界机组实现锅炉热态清洗的自动控制方法，其包括：根据锅炉蒸汽发电机组系统中锅炉在热态清洗之前、清洗之中、清洗结束这三个阶段，所述系统的相关参数变化，比如相关参数包括燃料量，锅炉进水量、炉水循环泵再循环流量，系统的汽压、温度等。分别对给煤机、炉水循环泵再循环流量调节阀、汽轮机高压旁路调节阀、给水装置进行匹配综合控制，实现超临界机组锅炉热态清洗过程中汽水分离器入口温度的稳定。 

所述自动控制方法具体包括如下步骤： 

在锅炉开始热态清洗之前， 

所述给煤机设置为自动控制方式，给煤机根据汽水分离器入口温度逐渐增加燃料量；炉水循环泵再循环流量调节阀即360阀，设置为自动控制方式，360阀控制炉水循环泵再循环流量，再循环流量的设定值是汽水分离器水位的函数，F(x)＝5.70；10.7 606，当5.7mm＜汽水分离器水位＜10.7mm时，再循环流量值和汽水分离器水位值呈线性变化关系，随着汽水分离器水位的升高而增加再循环流量，当汽水分离器水位＜5.7mm时，再循环流量为0t/h，当汽水分离器水位＞5.7mm时，再循环流量为606t/h；所述汽轮机高压旁路调节阀设置为自动控制方式，处于函数曲线的控制过程；给水装置设置为自动控制方式，给水装置在汽轮机冲转前锅炉升温升压过程中，给水装置中的旁路调节阀控制省煤器入口流量，流量设定值为25％锅炉最大连续出力BMCR对应的蒸汽流量； 

在锅炉热态清洗过程之中， 

所述给煤机设置为自动控制方式，锁定开始热态清洗时给煤机的给煤率，在当前给煤率的基础上减少4t/h煤；通过所述360阀控制炉水循环泵再循环流量，流量设定值在正常设定值的基础上逐渐减小300t/h再循环流量，增加排放流量，给水装置中的旁路调节阀调节流量控制设定值不变；所述汽轮机高压旁路调节阀由按原所述函数曲线控制的方式切换到按压力控制的方式，保持压力稳定，其压力设定值为开始热态清洗时的主蒸汽压力值，保证锅炉热态清洗过程中分离器入口温度的稳定； 

在锅炉热态清洗结束时， 

所述给煤机设置为自动控制方式，按照汽水分离器入口温度与给煤率对应关系以一定的速率继续增加燃料；所述360阀控制再循环流量，再循环流量设定值逐渐恢复到与汽水分离器水位对应的流量设定值；给水装置中的旁路调节流量控制设定值不变；汽轮机高压旁路调节阀由压力控制方式逐渐切换到按原所述函数曲线控制的方式，机组开始继续升温升压。 

运用本发明实施例提供方法，当采用等离子装置或微油点火方式时，由于锅炉的给煤机给煤率在最小位，可以很好地解决了热态清洗过程中汽水分离器入口温度稳定问题，简单高效地完成高质量的热态清洗，避免水中产生过多残杂，运行人员只需按下热态清洗按钮，热态清洗过程中的诸多控制全部自动完成，配合锅炉实现了升温升压过程中温度和压力的全程控制。 

附图说明

图1是现有技术对汽轮机高压旁路阀采用函数曲线控制过程的线段图； 

图2是本发明实施例提供的锅炉蒸汽发电机系统的简单结构示意图； 

图3是本发明实施例提供的超临界机组汽轮机高压旁路调节阀的控制过程流程图； 

图4是本发明实施例提供的超临界机组汽轮机高压旁路调节阀的控制过程线段示意图； 

图5是本发明实施例提供的锅炉炉水循环泵再循环流量调节阀控制图； 

图6是本发明实施例提供的给煤机给煤率控制图。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。 

如图2所示，为本发明的锅炉蒸汽发电机系统的简单结构示意图。给煤机1、 给水装置2分别连接锅炉3，炉水循环泵10一端通过炉水循环泵再循环流量调节阀7(即360阀)连接锅炉3；另一端连接汽水分离器和361阀。 

锅炉3的出口端通过汽水分离器4将蒸汽输送到汽轮机6，汽水分离器分离出来的水通过炉水循环泵10、炉水循环泵再循环流量调节阀7流回到锅炉，水质不合格时通过361阀排放一定数量的水到凝汽器；汽水分离器4分离出来的蒸汽通过主供汽管道5送到汽轮机6，汽轮机高压旁路阀9位于主供汽管道5的旁路管道8上，以便调节主供汽管蒸汽压力。 

本发明实施例提供了一种超临界机组实现锅炉热态清洗的自动控制方法，包括：根据锅炉蒸汽发电机组系统中锅炉在热态清洗之前、清洗之中、清洗结束这三个阶段所述系统的相关参数变化，分别对给煤机、炉水循环泵再循环流量调节阀、汽轮机高压旁路调节阀、给水装置进行匹配控制，实现超临界机组锅炉热态清洗过程中汽水分离器入口温度的稳定。 

具体的控制过程如下： 

(一)在锅炉开始热态清洗之前 

所述给煤机设置为自动控制方式，给煤机根据汽水分离器入口温度逐渐地增加燃料量；炉水循环泵再循环流量调节阀，即简称为360阀，设置为自动控制方式，360阀控制炉水循环泵再循环流量，再循环流量的设定值是汽水分离器水位的函数关系，F(x)＝5.70；10.7606，表示汽水分离器水位低于5.7m时，炉水循环泵再循环流量为0t/h，汽水分离器水位高于10.7m时，炉水循环泵再循环流量为606t/h，在5.7m≤汽水分离器水位≤10.7m期间，再循环流量设定值和汽水分离器水位值呈线性变化关系，再循环流量随着汽水分离器水位的升高而增加；所述汽轮机高压旁路调节阀设置为自动控制方式，处于函数曲线的控制过程；给水装置设置为自动控制方式，给水装置在汽机冲转前锅炉升温升压过程中，给水装置中的旁路调节阀控制省煤器入口流量，流量设定值为25％锅炉最大连续出力(BMCR)对应的蒸汽流量。 

(二)在锅炉热态清洗过程之中 

所述给煤机设置为自动控制方式，锁定开始热态清洗时给煤机的给煤率，在当前给煤率的基础上减少4t/h煤；通过所述360阀控制再循环流量，流量设定值在正常设定值的基础上逐渐减小300t/h，给水装置中的旁路调节阀调节流量控制设定值不变，即保证锅炉上水总量不变，这样就会逐渐减少锅炉再循环流 量，增大机组排放流量，直至水质合格，达到锅炉清洗排放的目的；所述汽轮机高压旁路调节阀由按原所述函数曲线控制的方式切换到按压力控制的方式，保持压力稳定，其压力设定值为开始热态清洗时的主蒸汽压力值； 

(三)在锅炉热态清洗结束时 

所述给煤机设置为自动控制方式，在热态清洗时给煤机给煤率的基础上按照汽水分离器入口温度和给煤率对应关系以一定的速率继续增加燃料；所述360阀增加再循环流量，即偏置逐渐由-300t/h增加到0t/h，再循环流量设定值逐渐恢复到与汽水分离器水位对应的流量设定值；给水装置中的旁路调节流量控制设定值不变；汽机高压旁路调节阀由压力控制的方式逐渐切换到按原所述函数曲线控制的方式，机组开始继续升温升压。 

结合图3、图4所示，本发明实施例中所述汽轮机高压旁路调节阀的控制过程包括如下步骤： 

101、锅炉蒸汽发电机系统中的锅炉开始点火加热，从a点开始到b点这段时间内锅炉加热不断升温，从b点开始缓慢打开锅炉到汽轮机前旁路管道上的高压旁路阀门9，以控制汽轮机机前压力变化。 

102、当锅炉达到热态清洗温度时，比如192℃～210℃中任意一温度值时(即c点处)开始锅炉热态清洗，并将连接锅炉的汽轮机高压旁路阀门由按原所述函数曲线控制的方式，切换到按压力控制的方式，其压力设定值为开始热态清洗温度所对应的压力值。 

锅炉热态清洗时，汽轮机高压旁路阀门处于压力控制方式，由于燃料有一定的蓄热作用，锅炉和主供汽管道的压力会继续升高，但旁路的压力设定值是和热态清洗温度对应的压力，所以在压力控制方式下，为保持持压力稳定，汽轮机高压旁路调节阀的开度逐渐地由c点开到d点。作为一种实施方式，所述热态清洗温度还可为192℃～210℃之间的某一温度值，比如193℃。 

103、当锅炉热态清洗结束时，汽机高压旁路调节阀由压力控制的方式逐渐切换到原来的所述函数曲线控制方式，汽轮机高压旁路调节阀的开度逐渐地由e点下降到f点，f点与c点位于同一阀门开度值。 

104、按所述函数曲线控制的方式控制汽机高压旁路调节阀，增加锅炉的蓄热，直至将压力升到设定的汽轮机冲转的压力值，比如9.4MPa，高压旁路调节阀的开度逐渐由f点增加到g点。 

105、将汽轮机高压旁路调节阀的控制方式切换到所述压力控制方式，压力设定值为汽机冲转压力，保持汽轮机门前主蒸汽压力稳定，当到达h点时进行汽轮机冲转动作。 

结合图5，本发明实施例中所述炉水循环泵再循环流量调节阀的控制过程包括如下步骤： 

A、当锅炉进行热态清洗之前，炉水循环泵再循环流量调节阀即360阀，设置为自动控制方式，控制炉水循环泵再循环流量。再循环流量的设定值是汽水分离器水位的函数关系，F(x)＝5.70；10.7 606，汽水分离器水位低于5.7m时，炉水循环泵再循环流量为0t/h，汽水分离器水位高于10.7m时，炉水循环泵再循环流量为606t/h，在5.7m≤汽水分离器水位≤10.7m期间，再循环流量值和汽水分离器水位值呈线性变化关系，再循环流量随着汽水分离器水位的升高而增加。 

B、当锅炉进行热态清洗时，炉水循环泵再循环流量设定值将在正常设定值的基础上逐渐增加一个-300t/h的偏置，减少锅炉的再循环流量，在锅炉给水流量不变的情况下增加锅炉的排放流量，对锅炉进行热态清洗，直至水质合格。 

C、当锅炉热态清洗结束后，在炉水循环泵再循环流量调节阀的设定值中的负偏置逐渐增加到0，再循环流量设定值逐渐恢复到与汽水分离器水位对应的流量设定值，恢复正常水位控制的功能。 

结合图6，本发明实施例中所述给煤机控制过程包括如下步骤： 

a、在锅炉升温升压阶段，不进行热态清洗时，所述给煤机设置为自动控制方式，给煤机随着汽水分离器入口温度的增长逐渐地增加燃料量。 

b、当锅炉进行热态清洗时，锁定当前给煤机的给煤率，在当前给煤率的基础上尽快减少4t/h煤。 

c、锅炉热态清洗结束后，所述给煤机控制在热态清洗时给煤机给煤率的基础上按照汽水分离器入口温度和给煤率对应关系以一定的速率继续增加燃料，实现锅炉升温升压过程中自动增加燃料的过程。 

上述方法是通过设置在锅炉、汽水分离器和汽轮机上的变送器或探测器监测蒸汽压力和温度的参数，配合系统控制软件实现对所述锅炉蒸汽发电机组系统的远程动态控制。 

以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原 理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。 

Claims (6)

1.一种超临界机组实现锅炉热态清洗的自动控制方法，其特征在于，包括：根据锅炉蒸汽发电机组系统中锅炉在热态清洗之前、清洗之中、清洗结束这三个阶段，所述系统的燃料量、锅炉进水流量、炉水循环泵再循环流量、系统汽压与温度的变化，分别对给煤机、炉水循环泵再循环流量调节阀、汽轮机高压旁路调节阀、给水装置进行匹配控制，实现超临界机组锅炉热态清洗过程中汽水分离器入口温度的稳定；

在锅炉开始热态清洗之前，

所述给煤机设置为自动控制方式，给煤机根据汽水分离器入口温度逐渐增加燃料量；炉水循环泵再循环流量调节阀即360阀，设置为自动控制方式，360阀控制炉水循环泵再循环流量，再循环流量的设定值是汽水分离器水位的函数；所述汽轮机高压旁路调节阀设置为自动控制方式，处于函数曲线的控制过程；给水装置设置为自动控制方式，给水装置在汽轮机冲转前锅炉升温升压过程中，给水装置中的旁路调节阀控制省煤器入口流量，流量设定值为25％锅炉最大连续出力BMCR对应的蒸汽流量；

在锅炉热态清洗过程之中，

所述给煤机设置为自动控制方式，锁定开始热态清洗时给煤机的给煤率，在当前给煤率的基础上减少供煤；通过所述360阀控制炉水循环泵再循环流量，流量设定值在正常设定值的基础上逐渐减小再循环流量，增加排放流量，给水装置中的旁路调节阀调节流量控制设定值不变；所述汽轮机高压旁路调节阀由按原所述函数曲线控制的方式切换到按压力控制的方式，保持压力稳定，其压力设定值为开始热态清洗时的主蒸汽压力值，保证锅炉热态清洗过程中分离器入口温度的稳定；

在锅炉热态清洗结束时，

所述给煤机设置为自动控制方式，按照汽水分离器入口温度与给煤率对应关系以一定的速率继续增加燃料；所述360阀控制再循环流量，再循环流量设定值逐渐恢复到与汽水分离器水位对应的流量设定值；给水装置中的旁路调节流量控制设定值不变；汽轮机高压旁路调节阀由压力控制方式逐渐切换到按原所述函数曲线控制的方式，机组开始继续升温升压。

2.根据权利要求1所述超临界机组实现锅炉热态清洗的自动控制方法，其特征在于，所述汽轮机高压旁路调节阀的控制过程具体包括：

A、锅炉点火加热，当锅炉达到热态清洗温度时，开始锅炉热态清洗，并将连接锅炉的汽轮机高压旁路阀门由按函数曲线控制的方式切换到按压力控制的方式，保持压力稳定，其压力设定值为热态清洗温度所对应的压力值；

B、当锅炉热态清洗结束时，汽机高压旁路调节阀由压力控制的方式逐渐切换到原来的所述函数曲线控制方式，汽轮机高压旁路调节阀的开度逐渐减小到对应的所述函数曲线上；

C、按所述函数曲线控制的方式控制汽轮机高压旁路调节阀在当前阀门开度上继续缓慢打开，增加锅炉的蓄热，直至将压力升到设定的汽轮机冲转的压力值；

D、当到达汽轮机冲转的压力值时，将汽轮机高压旁路调节阀的控制方式又切换到所述压力控制方式，压力设定值为汽机冲转压力，保持汽轮机门前主蒸汽压力稳定，进行汽轮机冲转动作。

3.根据权利要求2所述超临界机组实现锅炉热态清洗的自动控制方法，其特征在于，所述步骤A中，锅炉达到的热态清洗温度为192℃～210℃之间任意一点温度值。

4.根据权利要求1所述超临界机组实现锅炉热态清洗的自动控制方法，其特征在于，所述炉水循环泵再循环流量调节阀的控制过程具体包括：

在锅炉开始热态清洗之前，炉水循环泵再循环流量调节阀即360阀，设置为自动控制方式，控制炉水循环泵再循环流量，再循环流量的设定值是汽水分离器水位的函数，汽水分离器水位低于5.7m时，炉水循环泵再循环流量为Ot/h，汽水分离器水位高于10.7m时，炉水循环泵再循环流量为606t/h，在5.7m≤汽水分离器水位≤10.7m期间，再循环流量设定值和汽水分离器水位值呈线性变化关系，随着汽水分离器水位的升高而增加再循环流量；

当锅炉进行热态清洗时，炉水循环泵再循环流量设定值将在正常设定值的基础上逐渐增加一个-300t/h的偏置，减少锅炉的再循环流量，在锅炉给水流量不变的情况下增加锅炉的排放流量；

当锅炉热态清洗结束后，将炉水循环泵再循环流量调节阀设定值中的负偏置增加到零，再循环流量设定值逐渐恢复到与汽水分离器水位对应的流量设定值，恢复正常水位控制的功能。

5.根据权利要求1所述超临界机组实现锅炉热态清洗的自动控制方法，其特征在于，所述给煤机控制过程具体包括：

在锅炉升温升压阶段，不进行热态清洗时，所述给煤机设置为自动控制方式，给煤机随着汽水分离器入口温度的增长逐渐地增加燃料量；

当锅炉进行热态清洗时，锁定当前给煤机的给煤率，在当前给煤率的基础上尽快减少4t/h煤；

锅炉热态清洗结束后，所述给煤机控制在热态清洗时给煤机给煤率的基础上按照汽水分离器入口温度和给煤率对应关系以一定的速率继续增加燃料，实现锅炉升温升压过程中自动增加燃料的过程。

6.根据权利要求1所述超临界机组实现锅炉热态清洗的自动控制方法，其特征在于：通过设置在锅炉、汽水分离器和汽轮机前管道上的变送器监测汽压和温度的参数，配合系统控制软件实现对所述锅炉蒸汽发电机组系统的远程动态控制。

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