CN104019443B - 二次再热机组及其再热蒸汽温度异步控制方法 - Google Patents
二次再热机组及其再热蒸汽温度异步控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种二次再热机组及其再热蒸汽温度异步控制方法。该二次再热机组包括燃烧器、一次再热器、一次再热器侧烟气挡板、二次再热器以及二次再热器侧烟气挡板。该方法通过测量一次再热器与二次再热器的出口蒸汽温度，并在再热器的出口蒸汽温度出现异常且不同时偏高或同时偏低时，同时分别对一次再热器侧和二次再热器侧的烟气挡板进行反向调节；以及在一次再热器和二次再热器的出口蒸汽温度同时偏高或同时偏低时，将一次再热器侧和二次再热器侧的烟气挡板同时闭锁。本发明解决了一次再热器和二次再热器出口蒸汽温度同时偏高或偏低时烟气挡板无法控制问题，而且可快速修正一次再热器和二次再热器出口蒸汽温度的不平衡。
Description
技术领域
本发明涉及发电设备，具体涉及二次再热机组的再热蒸汽控制。
背景技术
目前某锅炉厂1000MW二次再热机组的第一次再热系统串联布置两级受热面，第二次再热系统串联布置两级受热面。第一次再热系统和第二次再热系统高温再热器分别布置在高烟温区域，顺流布置，受热面特性表现为半辐射式。
为了提高换热效率和确保受热面的安全性，高温再热器分成低温段和高温段，低温段布置在高温过热器前部，高温段布置在高温过热器后部。第一次再热系统和第二次再热系统低温再热器布置在烟气温度相对较低的区域，逆流布置，受热面特性为纯对流，采用分隔烟井的设计。第一次再热系统的低温再热器布置在前烟井区域，第二次再热系统的低温再热器布置在后烟井区域，即一次再热器和二次再热器是并列布置。
目前，二次再热系统的再热蒸汽调温方案是设计燃烧器摆角作为一次再热器出口蒸汽温度和二次再热器出口蒸汽温度同步控制手段，设计尾部烟道两侧烟气挡板作为一次再热器出口蒸汽温度和二次再热器出口蒸汽温度出现偏差的再热蒸汽温度异步控制手段，并设计了一次再热和二次再热微量喷水和事故喷水用于超温应急的控制手段。
再热蒸汽温度异步控制具体如下：选用尾部烟道两侧烟气挡板控制方式，通过挡板开度控制进入前后分隔烟道中的烟气份额，改变一二次再热器间的吸热分配比例来达到调节一二次再热器出口蒸汽温度平衡的目的。具体的控制方法是采用两套独立回路分别控制一次再热器出口蒸汽温度和二次再热器出口蒸汽温度，如图1和图2所示。
图1中，一次再热器出口蒸汽温度的控制流程如下：首先，测量得到的实际再热器出口蒸汽温度经过处理作为一次再热器出口蒸汽温度；其次，主蒸汽流量经过函数f1(x)生成一次再热器出口蒸汽温度的设定值TEs，TEs和实际测量值TE求差，即得到偏差变量Δ；接下来，Δ输入积分调节进行积分调节运算；最后，积分调节器的输出信号送至一次再热器侧烟气挡板。
图2所示的二次再热器出口温度的控制流程与图1类似，即：首先测量得到的实际再热器出口蒸汽温度经过处理作为二次再热器出口蒸汽温度；其次，主蒸汽流量经过函数f2(x)生成二次再热器出口蒸汽温度的设定值TEs，TEs和实际测量值TE求差，即得到偏差变量Δ；接下来，Δ输积分调节进行积分调节运算；最后，积分调节器的输出信号送至二次再热器侧烟气挡板。
然而，目前采用的两套独立回路将会导致以下情况出现：若一次再热器出口蒸汽温度一侧异常，二次再热器出口蒸汽温度一侧正常，一次再热器出口蒸汽温度一侧调整势必影响二次再热器出口蒸汽温度一侧，将导致二次再热器出口蒸汽温度一侧也调整，二次再热器出口蒸汽温度一侧调整又将反作用一次再热器出口蒸汽温度，尾部烟道两侧烟气挡板频繁动作，而且无法快速平衡一次再热器出口蒸汽温度、二次再热器出口蒸汽温度。另外，若一次再热器出口蒸汽温度和二次再热器出口蒸汽温度同时偏高或偏低时，尾部烟道两侧烟气挡板会同时开大或关小，而事实上这时两侧烟气挡板不应该动作，而且此时两侧烟气挡板也是无能为力的。
发明内容
本发明的目的是提供一种再热器出口蒸汽温度的控制方法，其能够避免现有的控制方法所带来的出口蒸汽温度无法快速平衡等问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种二次再热机组的再热蒸汽温度异步控制方法，所述二次再热机组包括燃烧器、一次再热器、一次再热器侧烟气挡板、二次再热器以及二次再热器侧烟气挡板，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
测量一次再热器的出口蒸汽温度与二次再热器的出口蒸汽温度；
在一次再热器的出口蒸汽温度和/或二次再热器的出口蒸汽温度出现异常且不同时偏高或同时偏低时，同时分别对一次再热器侧烟气挡板和二次再热器侧烟气挡板进行反向调节；以及
在一次再热器的出口蒸汽温度、二次再热器的出口蒸汽温度同时偏高或同时偏低时，将所述一次再热器侧烟气挡板和所述二次再热器侧烟气挡板同时闭锁，并通过调节燃烧器摆角来同时提高或降低一次再热器的出口蒸汽温度和二次再热器的出口蒸汽温度。
在一优选实施例中，所述一次再热器和所述二次再热器并列布置，受热面积比例约为58:42，吸热量比例约为58:42。
另一优选实施例中，一次再热器的出口蒸汽温度与二次再热器的出口蒸汽温度通过测量一次再热器出口蒸汽和二次再热器出口蒸汽的实际温度并经过处理而得到。
较佳地，上述出口蒸汽温度的处理为多次测量一次再热器的出口蒸汽温度与二次再热器的出口蒸汽温度并取平均值，或者为3次测量一次再热器的出口蒸汽温度与二次再热器的出口蒸汽温度并取中间值。
在一优选实施例中，所述控制方法通过以下步骤完成：
测量得到的实际一次再热器和二次再热器出口蒸汽温度经过处理作为一次再热器出口蒸汽温度的测量值一和二次再热器出口蒸汽温度的测量值二；
根据主蒸汽流量设定一次再热器出口蒸汽温度的设定值一和二次再热器出口蒸汽温度的设定值二，将设定值一和实际测量值一求差而得到偏差变量一，将设定值二和实际测量值二求差而得到偏差变量二；
对偏差变量一和偏差变量二求和得到偏差变量三，偏差变量三经过运算而生成偏差变量四，并根据偏差变量四来决定是否将一次再热器侧烟气挡板和二次再热器侧烟气挡板同时闭锁；以及
将偏差变量四输入积分调节器进行积分调节运算，积分调节器输出的信号同时送至一次再热器侧烟气挡板执行机构和二次再热器侧烟气挡板执行机构，用于实现一次再热器侧烟气挡板和二次再热器侧烟气挡板反向调节动作。
优选地，所述一次再热器出口蒸汽温度的设定值一设置成在主蒸汽流量变化时保持恒定，且所述二次再热器出口蒸汽温度的设定值二设置成在主蒸汽流量变化时保持恒定。
优选地，在一次再热器出口蒸汽温度和二次再热器出口蒸汽温度同高或同低超过4℃或5℃或6℃或7℃或8℃时，将一次再热器侧烟气挡板和二次再热器侧烟气挡板闭锁。
优选地，在二次再热器侧设置了反向调节机构，用于实现一次再热器侧烟气挡板和二次再热器侧烟气挡板反向调节动作。
优选地，当一次再热器出口蒸汽温度和二次再热器出口蒸汽温度同高或同低超过4℃或5℃或6℃或7℃或8℃时，所述偏差变量四为0，反之，所述偏差变量四等于所述偏差变量三。
根据本发明的另一方面，还提供了一种二次再热机组，该二次再热机组采用上述的再热蒸汽温度异步控制方法。
本发明解决了一次再热器和二次再热器出口蒸汽温度同时偏高或偏低时烟气挡板无法控制问题，而且可快速修正一次再热器和二次再热器出口蒸汽温度的不平衡。
附图说明
图1是二次再热机组的一次再热器出口蒸汽温度控制框图。
图2是二次再热机组的二次再热器出口蒸汽温度控制框图。
图3是二次再热机组的再热器出口蒸汽温度异步控制框图。
图4示出f3(X)的曲线图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
术语解释
BMCR：指锅炉最大连续蒸发量，主要是在满足蒸汽参数、炉膛安全情况下的最大出力。
在二次再热机组的再热蒸汽温度控制过程中，通常通过改变燃烧器摆角、烟气挡板和/或喷水减温来控制再热蒸汽温度。其中，燃烧器摆角是再热蒸汽温度稳态的主要调节手段，烟气挡板是用于改变一次、二次再热间的烟气量分配，是一次、二次间的异步调温手段，而喷水减温是用于超温应急的手段。
本发明主要是针对烟气档板控制策略的优化改进。本发明采用了“协调一次再热器出口蒸汽温度、二次再热器出口蒸汽温度的控制，一次再热器侧烟气挡板和二次再热器侧烟气挡板反向调节”的控制方法，可解决一次再热器出口蒸汽温度和二次再热器出口蒸汽温度同时偏高或偏低时烟气挡板无法控制问题，而且可快速修正一次再热器出口蒸汽温度、二次再热器出口蒸汽温度的不平衡。
本发明针对二次再热机组再热器布置的特点如下：采用分隔烟井的设计，第一次再热系统的低温再热器布置在前烟井区域，第二次再热系统的低温再热器布置在后烟井区域，即采用一次再热器、二次再热器并列布置，受热面积比例约为58:42，吸热量比例约为58:42，各负荷下的烟温、蒸汽温度都是接近的。在前后两侧烟道流量分配比例固定的情况下，一次再热器出口蒸汽温度、二次再热器出口蒸汽温度的变化趋势一样，即保证是同高同低。
图3示出二次再热机组的再热蒸汽温度异步控制方法的框图。如图3所示，本发明的二次再热机组的再热蒸汽温度异步控制过程如下：
(1)、测量得到的实际再热器出口蒸汽温度经过处理作为一次再热器出口蒸汽温度的测量值一TE1和二次再热器出口蒸汽温度的测量值二TE2。
(2)、主蒸汽流量分别经过函数f1(x)和f2(x)生成一次再热器出口蒸汽温度的设定值一TEs1和二次再热器出口蒸汽温度的设定值二TEs2；TEs1和实际测量值一TE1求差，即得到偏差变量一Δ1；设定值二TEs2和实际测量值二TE2求差，即得到偏差变量二Δ2。
(3)、对Δ1和Δ2求和得到偏差变量三Δ3，偏差变量三Δ3经过函数f3(x)生成偏差变量四Δ4。函数f3(x)设计为具有一次再热器出口蒸汽温度和二次再热器出口蒸汽温度同高或同低超过8℃的闭锁功能(通过对烟气挡板进行闭锁来实现)，其中f3(x)如图4中曲线所示。
(4)、将偏差变量四Δ4输入积分调节器进行积分调节运算。
(5)、积分调节器输出的信号同时送至一次再热器侧烟气挡板执行机构和二次再热器侧烟气挡板执行机构。在二次再热器侧设置了反向调节函数f4(x)和反向调节机构，用于实现一次再热器侧烟气挡板和二次再热器侧烟气挡板反向调节动作。其中f4(x)为负的积分调节器输出信号。
其中，步骤(1)中，经过“三取中逻辑”，即3次测量再热器的出口蒸汽温度，并取其中间值的方法，对实际再热器出口蒸汽进行处理而得到温度TE1和TE2。或者，也可通过多次测量再热器的出口蒸汽温度并取其平均值而得到。
步骤2中，函数f1(x)为主蒸汽流量(％BMCR)与一次再热器出口蒸汽温度(℃)之间的函数关系，通常由锅炉生产厂家提供，在实际工程中，可根据实际情况做一定改变。一示例中，主蒸汽流量(％BMCR)与一次再热器出口蒸汽温度(℃)之间的函数关系f1(x)如下：
上述函数关系为理想状态下的关系，在实际工程中，不同的主蒸汽流量所达到的一次再热器出口蒸汽温度可能不同，例如在30％BMCR时，一次再热器出口蒸汽温度为590℃，而在75％BMCR时，一次再热器出口蒸汽温度为610℃。
类似地，函数f2(x)为主蒸汽流量(％BMCR)与二次再热器出口蒸汽温度(℃)之间的函数关系，通常由锅炉生产厂家提供，在实际工程中，可根据实际情况做一定改变。一示例中，主蒸汽流量(％BMCR)与二次再热器出口蒸汽温度(℃)之间的函数关系f2(x)如下：
上述函数关系为理想状态下的关系，在实际工程中，不同的主蒸汽流量所达到的二次再热器出口蒸汽温度可能不同，例如在30％BMCR时，一次再热器出口蒸汽温度为590℃，而在75％BMCR时，二次再热器出口蒸汽温度为610℃。
步骤3中，函数f3(X)设置一个死区，当偏差Δ3在死区时，Δ4为0；当偏离死区时，Δ4等于Δ3。较佳地，该死区区间为4℃至8℃，即当偏差Δ3小于4℃或小于5℃或小于6℃或小于7℃或小于8℃(根据具体情形设定)时，Δ4为0。当偏差Δ3大于4℃或大于5℃或大于6℃或大于7℃或大于8℃(根据具体情形设定)时，Δ4等于Δ3。Δ4是指一次再热器出口蒸汽温度和二次再热器出口蒸汽温度同时高或同时低的温度值，当Δ4超过8℃时，可将一次再热器侧烟气挡板和二次再热器侧烟气挡板同时闭锁，并通过调节燃烧器摆角来同时提高或降低一次再热器出口蒸汽温度和二次再热器出口蒸汽温度，从而使得两者的出口蒸汽温度不超过设定值，该设定值通常为613度。
步骤4中，积分调节运算是对温度偏差进行积分运算，得到动态校正控制信号，同时应送至一次再热器侧挡板执行机构。
步骤5中，函数f4(X)为负的动态校正控制信号，同时应送至二次再热器侧挡板执行机构。在一示例中，其曲线如图4所示。
需要指出的是，实现上述控制过程的控制电路可采用相关领域已知的任何合适的电路来实现，在此不再详述。
本发明的二次再热机组的二次再热蒸汽温度控制中，一次再热器出口蒸汽温度与二次再热器出口蒸汽温度偏差控制得到了协调，同时实现了一次再热器出口蒸汽温度、二次再热器出口蒸汽温度同时偏高或同时偏低的闭锁功能，而且还实现了一次再热器侧烟气挡板、二次再热器侧烟气挡板反向调节，从而解决了一次再热器出口蒸汽温度和二次再热器出口蒸汽温度同时偏高或偏低时烟气挡板无法控制问题，而且可快速修正一次再热器出口蒸汽温度、二次再热器出口蒸汽温度的不平衡。
以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (7)
1.一种二次再热机组的再热蒸汽温度异步控制方法，所述二次再热机组包括燃烧器、一次再热器、一次再热器侧烟气挡板、二次再热器以及二次再热器侧烟气挡板，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
测量一次再热器的出口蒸汽温度与二次再热器的出口蒸汽温度；
在一次再热器的出口蒸汽温度和/或二次再热器的出口蒸汽温度出现异常且不同时偏高或同时偏低时，同时分别对一次再热器侧烟气挡板和二次再热器侧烟气挡板进行反向调节；以及
在一次再热器的出口蒸汽温度、二次再热器的出口蒸汽温度同时偏高或同时偏低时，将所述一次再热器侧烟气挡板和所述二次再热器侧烟气挡板同时闭锁，并通过调节燃烧器摆角来同时提高或降低一次再热器的出口蒸汽温度和二次再热器的出口蒸汽温度；其中
所述控制方法通过以下步骤完成：
测量得到的实际一次再热器和二次再热器出口蒸汽温度经过处理作为一次再热器出口蒸汽温度的测量值一和二次再热器出口蒸汽温度的测量值二；
根据主蒸汽流量设定一次再热器出口蒸汽温度的设定值一和二次再热器出口蒸汽温度的设定值二，将设定值一和实际测量值一求差而得到偏差变量一，将设定值二和实际测量值二求差而得到偏差变量二；
对偏差变量一和偏差变量二求和得到偏差变量三，偏差变量三经过运算而生成偏差变量四，并根据偏差变量四来决定是否将一次再热器侧烟气挡板和二次再热器侧烟气挡板同时闭锁，其中，在偏差变量四超过4℃或5℃或6℃或7℃或8℃时，将一次再热器侧烟气挡板和二次再热器侧烟气挡板闭锁，并通过调节燃烧器摆角来同时提高或降低一次再热器出口蒸汽温度和二次再热器出口蒸汽温度；以及
将偏差变量四输入积分调节器进行积分调节运算，积分调节器输出的信号同时送至一次再热器侧烟气挡板执行机构和二次再热器侧烟气挡板执行机构，用于实现一次再热器侧烟气挡板和二次再热器侧烟气挡板反向调节动作。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述一次再热器和所述二次再热器并列布置，受热面积比例为58:42，吸热量比例为58:42。
3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：一次再热器的出口蒸汽温度与二次再热器的出口蒸汽温度通过测量一次再热器出口蒸汽和二次再热器出口蒸汽的实际温度并经过处理而得到。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：所述处理为多次测量一次再热器的出口蒸汽温度与二次再热器的出口蒸汽温度并取平均值，或者为3次测量一次再热器的出口蒸汽温度与二次再热器的出口蒸汽温度并取中间值。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：所述一次再热器出口蒸汽温度的设定值一设置成在主蒸汽流量变化时保持恒定，且所述二次再热器出口蒸汽温度的设定值二设置成在主蒸汽流量变化时保持恒定。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：在二次再热器侧设置了反向调节机构，用于实现一次再热器侧烟气挡板和二次再热器侧烟气挡板反向调节动作。
7.一种二次再热机组，其特征在于：所述二次再热机组采用权利要求1-6任一项所述的控制方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 200063 Wuning Road, Shanghai, No. 409, No. Applicant after: Co., Ltd of Huabei Power Design Inst., China Power Engineering Consulting Group Applicant after: Shanghai Minghua Electric Power Technology Engineering Co., Ltd. Address before: 200063 Wuning Road, Shanghai, No. 409, No. Applicant before: Huabei Power Design Inst., China Power Engineering Consulting Group Applicant before: Shanghai Minghua Electric Power Technology Engineering Co., Ltd. |
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| COR | Change of bibliographic data | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |