CN101799170B - 燃煤锅炉燃料发热量实时校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于锅炉热工参数测量领域的一种燃煤锅炉燃料发热量实时校正方法。包括首先判断燃煤锅炉是否处于稳定工况，然后根据稳定工况下的总燃料量、机组负荷和机组发电煤耗率来实时计算煤质作功能力系数，得到的系数与基准煤质作功能力系数的商经转换后得到燃料发热量校正系数。将燃料发热量校正系数引入锅炉的燃料调节控制系统中，可以得到实时反映燃料煤质变化的总燃料量。本发明采用的方法可以实时对煤质作功能力进行计算，调整机组总给煤量，可有效克服由于燃料煤质的大幅度变化对单元机组运行的稳定性和经济性的强烈影响。

Description

燃煤锅炉燃料发热量实时校正方法

技术领域

本发明属于锅炉热工参数测量领域，特别涉及一种燃煤锅炉燃料发热量实时校正方法。

背景技术

大部分火力发电厂采用煤作为主要燃料，电力用煤几乎包括了所有的煤种，但它们的特性差异甚大。即使是同一类煤，随产区、矿点、开采年份和深度的不同，其低位发热量、灰分含量、含硫量等的变化范围也比较大，加上实际用煤中有些电厂还掺入各类洗中煤、洗研等劣质燃料，无疑增大了实际煤质的变化幅度。

燃料煤质的大幅度变化强烈地影响了单元机组运行的稳定性和经济性。机组燃料控制系统一项重要的内容就是燃料发热量校正回路(燃料BTU校正)。通常的燃料BTU校正设计思路有两种：

1)当锅炉的负荷指令和热负荷(主蒸汽流量)之间存在着偏差时，系统便开始修正热值信号，同时将修正后的热值信号对锅炉主控指令进行修正。

2)由运行人员输入当前燃料发热量，与设计发热量之间进行适当换算，然后直接修正锅炉主控指令。

上述方法(1)存在的最大问题是难以准确的区分负荷指令和热负荷偏差所反映的煤质变化的动态和静态成分。方法(2)最大的问题是煤质无法在线测量，手动输入存在严重滞后，且完全是运行人员手动操作，难以自动完成。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃煤锅炉燃料发热量实时校正方法，其特征在于，所述燃煤锅炉燃料发热量实时校正方法包括：

1)首先确定燃煤锅炉是否处于稳定工况，符合下列情况为稳定工况，a.机组处于协调控制系统方式；b.机组实际负荷与负荷指令之间的偏差小于λ₁，且持续时间大于t₁；c.机组主蒸汽压力与主蒸汽压力设定值之间的偏差小于λ₂，且持续时间大于t₁；

2)煤质作功能力系数的确定

a.当机组处于稳定工况时，定义煤质作功能力系数：

$C_x=\frac{F_f}{N_e}---\left(1\right)$

其中，F_f为锅炉总燃料量(单位t/h)，在机组正常运行时，即为锅炉总给煤量，N_e为当前机组实际负荷(单位MW)；公式1显示，在机组稳定运行条件下，在给定煤质条件下，则给定了总煤量能支持机组作多少功的数据；

b.当控制系统实现在线的机组性能指标计算，获得实时的机组发电煤耗指标(单位g/kwh)，则应该对煤质作功能力系数进行实时修正，从而反映锅炉效率变化对公式(1)的影响；如果无法获得在线的机组性能指标，则取额定工况下的机组发电煤耗指标代替。修正后的煤质作功能力系数定义为：

$C_x=\frac{F_f}{N_e*B_s}---\left(2\right)$

式中，B_s为机组发电煤耗，单位为g/kwh；但是公式(2)需要考虑各数据之间的量纲转换，经过量纲转换后，公式(2)变为：

$C_x=\frac{F_f}{N_e*B_s}*1000---\left(3\right)$

公式(3)形成的煤质作功能力系数C_x为无量纲系数。此系数反映了煤质的作功能力，其值越大，代表煤质作功能力越差。

3)发热量校正

a.计算的煤质作功能力系数需要和一个基准的煤质作功能力系数相除，相除的结果用于生成发热量校正系数；基准煤质作功能力系数为额定工况下的计算值，最好为最新整定控制系统后的计算值。

设确定基准煤质作功能力系数时，机组基准负荷为N_re，基准总给煤量为F_rf，机组基准发电煤耗为B_rs，则该机组基准煤质作功能力系数为：

$C_{\mathrm{rx}}=\frac{F_{\mathrm{rf}}}{N_{\mathrm{re}}*B_{\mathrm{rs}}}*1000---\left(4\right)$

b.当机组燃煤发生煤质变化时，计算的煤质作功能力系数将偏离机组基准煤质作功能力系数，它们之间的比值经过限幅后送入一个函数发生器，函数发生器根据这个比值产生一个范围在0.8-1.2之间的发热量校正系数。当前煤质作功能力系数和基准煤质作功能力系数相同时，发热量校正系数为1.0。总燃料量与发热量校正系数相乘得到的修正后的总燃料量，将其与锅炉指令共同送入燃料调节器，从而可以让控制系统克服由于媒质变化带来的扰动。

本发明的有益效果是本发明采用煤质作功能力系数来实时修正煤质发热量，调整机组总给煤量，克服由于燃料煤质的大幅度变化对单元机组运行的稳定性和经济性的强烈地影响。

附图说明

图1为燃煤锅炉燃料发热量实时校正的组态流程图。

图2为组态流程图(图1)中函数发生器F(x)的特性曲线图。

图3为燃煤锅炉燃料发热量实时校正与控制系统结构关系示意图。

具体实施方式

本发明提供一种燃煤锅炉燃料发热量实时校正方法，包括首先确定燃煤锅炉是否处于稳定工况、煤质作功能力系数的确定及实时计算燃料发热量校正系数，对燃煤锅炉燃料量进行实时校正，得到实时反映燃料煤质变化的总燃料量。大型燃煤锅炉燃料发热量实时校正方法实施包括如下主要步骤：

1)控制系统组态

按照图1所示组态控制系统。机组实际负荷与机组负荷指令的差值和主蒸汽压力与主蒸汽压力设定值的差值分别经过高低限报警(高低限参数由负荷和压力的偏差允许值λ₁和λ₂决定)，得到的逻辑值分别经过延时闭合模块(参数S3＝t₁)后，经逻辑“与”后触发S/R触发器，得到的逻辑信号代表机组是否处于稳定工况。若机组处于稳定工况，此信号为‘1’，反之，若机组不稳定，此信号为‘0’。此逻辑信号输入切换模块，若信号为‘1’，则读取煤质作功能力系数，若为‘0’，自保持煤质作功能力系数。煤质作功能力系数与基准煤质作功能力系数相除后经过速率限制、高低限幅后，再经函数发生器F(x)后得到范围在0.8-1.2之间的燃料发热量校正系数。

组态完成后，主要的调整参数包括：a.负荷和压力的偏差允许值λ₁和λ₂；b.负荷和压力稳定的持续时间约束t₁；c.煤质作功能力系数变化速率限制；d.函数发生器F(x)的整定。

2)通常来说，对于一个600MW亚临界汽包炉单元机组，典型的配置参数为：负荷允许偏差λ₁＝±6MW，压力允许偏差λ₂＝±0.2MPa；稳定持续时间约束t₁＞＝15分钟；速率限制选择很小的速度；函数发生器F(x)选择中间线性，两头饱和的特性，如图2所示，参数x₁为饱和特性下限，x₂为饱和特性上限，需根据实际机组数据整定。

确定基准工况，计算基准煤质作功能力系数。基准工况为机组最近整定协调控制系统时的稳定工况。基准煤质作功能力系数在基准工况变化后(即协调控制系统重新整定后)，应该重新被计算。

3)按照图1所示流程图实时计算燃料发热量校正系数，将此参数引入燃料控制系统中，示意图如图3所示。图中N_e为机组负荷，P_t为主蒸汽压力，P_sp为主蒸汽压力设定值，机组负荷和主蒸汽压力由协调控制系统进行控制，协调控制系统得到的锅炉指令与总燃料量与发热量校正系数的积求差值，送入燃料调节器。经修正后的总燃料量能实时反映煤质作功能力的变化，经改进后的协调控制系统能大大提高锅炉运行的稳定性和经济性。

Claims (1)

1.一种燃煤锅炉燃料发热量实时校正方法，其特征在于，所述燃煤锅炉燃料发热量实时校正方法包括：

1)首先确定燃煤锅炉是否处于稳定工况，符合下列情况为稳定工况，a.机组处于协调控制系统方式；b.机组实际负荷与负荷指令之间的偏差小于λ₁，且持续时间大于t₁；c.机组主蒸汽压力与主蒸汽压力设定值之间的偏差小于λ₂，且持续时间大于t₁；

2)煤质作功能力系数的确定

a.当机组处于稳定工况时，定义煤质作功能力系数：

其中，F_f为锅炉总燃料量，其单位为t/h；在机组正常运行时，即为锅炉总给煤量，N_e为当前机组实际负荷，其单位为MW；公式(1)显示，在机组稳定运行条件下，在给定煤质条件下，则给定了总煤量能支持机组作多少功的数据；

b.当控制系统实现在线的机组性能指标计算，获得实时的机组发电煤耗指标，其单位为g/kwh，则应该对煤质作功能力系数进行实时修正，从而反映锅炉效率变化对公式(1)的影响；如果无法获得在线的机组性能指标，则取额定工况下的机组发电煤耗指标代替；修正后的煤质作功能力系数定义为：

式中，B_s为机组发电煤耗，单位为g/kwh；但是公式(2)需要考虑各数据之间 的量纲转换，经过量纲转换后，公式(2)变为：

公式(3)形成的煤质作功能力系数C_x为无量纲系数，此系数反映了煤质的作功能力，其值越大，代表煤质作功能力越差；

3)发热量校正

a.计算的煤质作功能力系数需要和一个基准的煤质作功能力系数相除，相除的结果用于生成发热量校正系数；基准煤质作功能力系数为额定工况下的计算值，或者为最新整定控制系统后的计算值；

确定基准煤质作功能力系数时，机组基准负荷为N_re，基准总给煤量为F_rf，机组基准发电煤耗为B_rs，则该机组基准煤质作功能力系数为：

b.当机组燃煤发生煤质变化时，计算的煤质作功能力系数将偏离机组基准煤质作功能力系数，它们之间的比值经过限幅后送入一个函数发生器，函数发生器根据这个比值产生一个范围在0.8-1.2之间的发热量校正系数，当前煤质作功能力系数和基准煤质作功能力系数相同时，发热量校正系数为1，总燃料量与发热量校正系数相乘得到的修正后的总燃料量，将其与锅炉指令共同送入燃料调节器，从而可以让控制系统克服由于煤质变化带来的扰动。 

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