CN102679331A - 一种循环流化床锅炉一次风机的控制方法 - Google Patents

一种循环流化床锅炉一次风机的控制方法 Download PDF

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Abstract

一种循环流化床锅炉一次风机的控制方法是采用变频器+出口挡板的联动控制方法。根据循环流化床锅炉床压降和一次风量的运行特性，设置一次风机出口挡板开度和转速在线计算模块，实时给出不同锅炉负荷下的一次风机出口挡板开度和风机转速给定值，采用PI控制器分别去调节出口挡板和变频器，实现一次风机变频器+出口挡板联动控制，即满足循环流化床锅炉运行要求，又降低调节能耗。

Description

一种循环流化床锅炉一次风机的控制方法
技术领域
本发明涉及一种循环流化床锅炉一次风机变频器+出口挡板联动控制方法。特别涉及的是一种基于床压降和一次风量运行特性的一次风机变频器+出口挡板的联动控制方法。
 背景技术
循环流化床燃烧技术是洁净煤燃烧技术之一，是把煤和脱硫剂加入燃烧室的床层中，从炉底鼓风使床层悬浮进行流化燃烧，其特别适应燃烧高灰、高硫、低挥发分（如煤矸石）等常规煤粉炉难以适应的劣质燃料，具有炉内低成本高效脱硫和低NOX排放等优点。循环流化床锅炉发展迅猛，容量日趋大型化，其在改变中国的电源结构、实现能源梯级利用中发挥着极其重要的作用。
循环流化床锅炉运行中存在的主要问题之一就是一次风机能耗高，这主要是由于两个原因造成的：其一，循环流化床锅炉一次风起流化床料的作用，几十吨到几百吨重的床料要靠具有较高能头的一次风才能流化起来，故一次风机耗电量相对较大；其二，一次风的调节方法不经济。
现有技术中，循环流化床锅炉一次风机几乎都采用入口挡板调节（图1所示），通过入口挡板开度的变化以实现风量、风压的调节，这是一种低效高能耗的调节方式。而一次风机又不适合只采用变速调节方式，因为随着转速的降低，一次风量以转速的一次方减小，而全压以转速的二次方减小，一次风机全压下降剧烈，不能保证床料的流化，所以，循环流化床锅炉一次风机只采用变速调节方式不可行，而只采用入口挡板调节又不经济。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于床压降和一次风量运行特性的循环流化床（CFB）锅炉一次风机控制方法。
本发明是通过如下技术方案是按照如下步骤进行：
一、采集负荷指令，根据床压降和一次风量的运行特性，确定床压降                                                
Figure 199092DEST_PATH_IMAGE001
和一次风量
Figure 292950DEST_PATH_IMAGE002
；
Figure 27687DEST_PATH_IMAGE003
                       
                        
其中R为锅炉负荷率。
二、计算一次风烟系统阻力，确定一次风机出口挡板开度
Figure 482120DEST_PATH_IMAGE005
和一次风机全压
Figure 920230DEST_PATH_IMAGE006
；
Figure 825869DEST_PATH_IMAGE007
Figure 922001DEST_PATH_IMAGE008
是床压降阻力特性系数，由设计流量工况点确定；是与一次风机出口挡板开度相关的阻力系数，为一关联式，由挡板开度阻力特性试验确定。当床压降
Figure 639739DEST_PATH_IMAGE001
、一次风量和系数已知，则可由式（3）确定对应的挡板开度
Figure 985641DEST_PATH_IMAGE005
。
一次风机全压
Figure 908598DEST_PATH_IMAGE006
可通过风烟系统阻力计算求得：
Figure 218356DEST_PATH_IMAGE011
Figure 961184DEST_PATH_IMAGE012
为一次风机出口至空预器出口间的阻力损失，按
Figure 453739DEST_PATH_IMAGE013
计算，
Figure 293519DEST_PATH_IMAGE014
为阻力系数，通过阻力特性试验确定；为空预器出口至布风板风室间的热风管道的阻力损失，按
Figure 207565DEST_PATH_IMAGE016
计算，
Figure 736767DEST_PATH_IMAGE017
为阻力系数，通过阻力特性试验确定。
三、由全压、流量和额定转速下的一次风机性能，结合相似工况原理，计算给出一次风机转速
Figure 696633DEST_PATH_IMAGE018
;
Figure 784412DEST_PATH_IMAGE019
四、将计算得到的一次风机出口挡板开度和转速作为给定值，采用PI控制器分别去调节出口挡板和变频器，实现一次风机变频器+出口挡板联动控制。
本发明的有益效果是：将循环流化床锅炉床压降和一次风量的运行特性置入一次风机自控控制系统之中，设置在线计算模块，实时计算出不同锅炉负荷下的一次风机出口挡板开度给定值和变频器转速给定值，实现一次风机出口挡板与变频器的联动控制。
附图说明
图1为现有技术的循环流化床锅炉一次风机入口挡板控制系统;
图2为循环流化床锅炉床压降的运行特性;
图3为循环流化床锅炉一次风量的运行特性;
图4为本发明循环流化床锅炉一次风机控制系统;
图5为循环流化床锅炉一次风机出口挡板开度和转速确定示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作出详细说明。
实施例
（1）根据图2、图3所示的床压降△pl和一次风量Q1的运行特性，由锅炉负荷率R确定床压降
Figure 501832DEST_PATH_IMAGE003
和一次风量
Figure 897042DEST_PATH_IMAGE004
。
（2）床压降与一次风机出口挡板开度
Figure 649097DEST_PATH_IMAGE005
和一次风量
Figure 409243DEST_PATH_IMAGE010
有关，可描述为：
Figure 115424DEST_PATH_IMAGE007
                      （1）
式（1）中，
Figure 314324DEST_PATH_IMAGE008
是床压降阻力特性系数，由设计流量工况点确定；
Figure 920886DEST_PATH_IMAGE009
是与一次风机出口挡板开度相关的阻力系数，为一关联式，由挡板开度阻力特性试验确定。当床压降、一次风量
Figure 606262DEST_PATH_IMAGE010
和系数
Figure 546536DEST_PATH_IMAGE008
已知，则可由式（1）确定对应的挡板开度
Figure 506140DEST_PATH_IMAGE005
。
（3）一次风机全压
Figure 608088DEST_PATH_IMAGE006
可通过烟风系统阻力计算求得：
            
Figure 849713DEST_PATH_IMAGE011
                        （2）
   式（2）中，为一次风机出口至空预器出口间的阻力损失，按
Figure 643674DEST_PATH_IMAGE013
计算，为阻力系数，通过阻力特性试验确定；为空预器出口至布风板风室间的热风管道的阻力损失，按
Figure 428987DEST_PATH_IMAGE016
计算，
Figure 599068DEST_PATH_IMAGE017
为阻力系数，通过阻力特性试验确定。
（4）由风机全压
Figure 370715DEST_PATH_IMAGE006
和流量
Figure 259037DEST_PATH_IMAGE010
可确定风机工作点，如图5所示的1点。
图5中，0点为一次风机额定流量下的工作点，是转速为
Figure 577760DEST_PATH_IMAGE020
的风机性能曲线与风机出口挡板开度为
Figure 867927DEST_PATH_IMAGE021
的阻力曲线的交点。过1点做阻力曲线
Figure 810475DEST_PATH_IMAGE022
，其与风机性能曲线交于2点，2点为1点的相似工况点，2点的流量
Figure 186093DEST_PATH_IMAGE023
可通过联立阻力曲线和风机性能曲线求解得到：
Figure 809973DEST_PATH_IMAGE024
          得：
Figure 467830DEST_PATH_IMAGE025
                   （3）
   （5）根据相似工况原理，确定2点的风机转速：
                  
Figure 581279DEST_PATH_IMAGE019
                          （4）
   （6）输出风机出口挡板开度和风机转速
Figure 606184DEST_PATH_IMAGE018
给各执行机构，实现风机出口挡板和变频器的联动自动控制。
     在上述一种循环流化床锅炉一次风机的控制方法的基础上，本专业技术人员能够实现一种基于床压降和一次风量运行特性的一次风机变频器+出口挡板的联动控制方法，在本说明书中涉及到的其它技术内容以及技术术语应当按照本领域的公知常识和贯用技术手段理解和实现，也可以通过合理的分析推理方法实施。

Claims (3)

1.一种循环流化床锅炉一次风机的控制方法，其特征在于，设置一次风机出口挡板开度和转速在线计算模块，按照如下步骤进行：
一、采集负荷指令，根据床压降和一次风量的运行特性，确定床压降和一次风量；
二、计算一次风烟系统阻力，确定一次风机出口挡板开度和一次风机全压；
三、由全压、流量和额定转速下的一次风机性能，结合相似工况原理，计算给出一次风机转速；
四、将计算得到的一次风机出口挡板开度和转速作为给定值，采用PI控制器分别去调节出口挡板和变频器，实现一次风机变频器+出口挡板联动控制。
2.根据权利要求1所述的一种循环流化床锅炉一次风机的控制方法，其特征在于，步骤一中的床压降                                                
Figure 586872DEST_PATH_IMAGE001
和一次风量
Figure 135665DEST_PATH_IMAGE002
通过如下公式确定：
                           
Figure 662855DEST_PATH_IMAGE003
                       （1）
                           
Figure 867571DEST_PATH_IMAGE004
                        （2）
其中R为锅炉负荷率。
3.根据权利要求1所述的一种循环流化床锅炉一次风机的控制方法，其特征在于，步骤二中的一次风机出口挡板开度
Figure 738575DEST_PATH_IMAGE005
可通过如下公式确定：
                            
Figure 345137DEST_PATH_IMAGE006
                   （3）
Figure 604080DEST_PATH_IMAGE007
是床压降阻力特性系数，由设计流量工况点确定；是与一次风机出口挡板开度相关的阻力系数，为一关联式，由挡板开度阻力特性试验确定，当床压降、一次风量
Figure 930391DEST_PATH_IMAGE009
和系数
Figure 32339DEST_PATH_IMAGE007
已知，则可由式（3）确定对应的挡板开度
Figure 713113DEST_PATH_IMAGE005
。
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