CN105202520A - 一种锅炉壁温控制设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及锅炉壁温控制技术领域，公开了一种锅炉壁温控制设备和方法，该设备包括：温度检测装置，用于检测锅炉金属壁的温度；以及控制装置，在所检测的锅炉金属壁的温度大于预定温度阈值的情况下，根据所检测的锅炉金属壁的温度与所述预定温度阈值的偏差值得到控制参数，从而通过该控制参数来实现对所述锅炉金属壁的温度的控制。本发明解决了超超临界机组金属壁温只有监视手段没有控制手段的难题，实现了锅炉金属壁温的自动控制，保证了机组的安全，不仅提高了机组的可靠性，而且降低了火电机组的维护成本及操作人员的劳动强度。

Description

一种锅炉壁温控制设备和方法

技术领域

本发明涉及锅炉壁温控制技术，具体地，涉及一种锅炉壁温控制设备和方法。

背景技术

近年来，大型的超超临界火电机组的投产越来越多，火电机组也具有比之前更高的压力和温度，这会对金属材料提出更高的要求，各电厂为了保证锅炉的安全，在锅炉的受热面均配置了很多壁温测点，以很好地监视受热面各部分的壁温。

在火电机组的运行过程中，由于煤种变化、吹灰、低负荷膜态沸腾、受热面脏污、机组快速减负荷等状况，各电厂都不同程度地存在锅炉金属壁温超温的问题。然而，各电厂对锅炉金属壁温超温的控制基本上都是采用操作人员人工监视的方式，这种方式是操作人员在锅炉金属壁温出现超温时进行手动干预，长期采用这种方式不仅会为机组安全埋下隐患，也将增加火电机组的维护成本。此外，这种通过人工的方式对火电厂的锅炉壁温进行控制的方式已远远不能满足现代化火电机组自动化的进程。

发明内容

本发明的目的是提供一种锅炉壁温控制设备和方法，用于解决自动控制火电机组的锅炉金属壁温度的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种锅炉壁温控制设备，该设备包括：温度检测装置，用于检测锅炉金属壁的温度；以及控制装置，在所检测的锅炉金属壁的温度大于预定温度阈值的情况下，根据所检测的锅炉金属壁的温度与所述预定温度阈值的偏差值得到控制参数，从而通过该控制参数来实现对所述锅炉金属壁的温度的控制。

相应地，本发明还提供了一种锅炉壁温控制方法，该方法包括：检测锅炉金属壁的温度；以及在所检测的锅炉金属壁的温度大于预定温度阈值的情况下，根据所检测的锅炉金属壁的温度与所述预定温度阈值的偏差值得到控制参数，从而通过该控制参数来实现对所述锅炉金属壁的温度的控制。

通过上述技术方案，本发明根据所检测的锅炉金属壁的温度与预定温度阈值的偏差值来计算控制参数，从而可以根据该控制参数来实现对锅炉金属壁的温度的控制，解决了超超临界机组金属壁温只有监视手段没有控制手段的难题，实现了锅炉金属壁温的自动控制，保证了机组的安全，不仅提高了机组的可靠性，而且降低了火电机组的维护成本及操作人员的劳动强度。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明提供的锅炉壁温控制设备的框图；

图2是本发明提供的另一锅炉壁温控制设备的框图；

图3是本发明提供的锅炉水冷壁/螺旋水冷壁的壁温控制过程的示意图；

图4是本发明提供的屏过出口水冷臂/高过出口水冷臂的壁温控制过程的示意图；以及

图5是本发明提供的锅炉壁温控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

图1是本发明提供的锅炉壁温控制设备的框图，如图1所示，该设备包括温度检测装置和控制装置。温度检测装置用于检测锅炉金属壁的温度，控制装置在所检测的锅炉金属壁的温度大于预定温度阈值的情况下，根据所检测的锅炉金属壁的温度与预定温度阈值的偏差值得到控制参数，从而通过该控制参数来实现对锅炉金属壁的温度的控制。

以上锅炉金属壁的温度大于预定温度阈值的情况即为锅炉金属壁超温的情况，因而，在这种情况下需要对锅炉金属壁的温度进行控制，然而，锅炉金属壁的温度不同，所采取的具体控制方式也应当不同，在这里表现为控制参数不同。根据所检测的锅炉金属壁的温度与预定温度阈值的偏差值得到控制参数，可以通过偏差值与控制参数之间的映射关系(该映射关系为预先存储的，不同的偏差值对应不同的控制参数)来根据偏差值得到控制参数，也可以通过以偏差值为变量的函数计算得到控制参数。

此外，出于对锅炉金属壁的温度控制更加全面的角度考虑，对锅炉金属壁的温度的控制还可以与锅炉金属壁的温升速率有关，温升速率的快慢也应当对控制参数具有一定的影响，因而，如图2所示，本发明提供的锅炉壁温控制设备还可以包括处理装置，该处理装置用于根据所检测的锅炉金属壁的温度和时间参数来计算温升速率，在计算了温升速率的情况下，控制参数可以根据温升速率对控制参数进行调整，并采用调整后的控制参数来实现对锅炉金属壁的温度的控制。其中，对控制参数进行调整的方式可以通过以下方式进行：将温升速率与预先设定的温升速率阈值进行比较，根据比较结果来使控制参数乘以不同的调整系数作为调整后的控制参数，例如，在温升速率小于或等于该预先设定的温升速率阈值的情况下，调整系数可以为1，在温升速率大于该预先设定的温升速率阈值的情况下，调整系数可以为大于1的数值，也就是说，温升速率与调整系数之间存在相应的映射关系(该映射关系为预先存储的，不同的温升速率对应不同的调整系数)。当然，本发明不限于此，也可以根据以温升速率作为变量的函数来计算得到调整系数。

为了能够更加严格地控制锅炉金属壁的温度，如图2所示，以上温度检测装置可以包括多个温度传感器，该多个温度传感器分别设置于锅炉金属壁的不同位置，以用于检测锅炉金属壁的不同位置的多个温度，该多个温度中的最大值作为以上所描述的锅炉金属壁的温度。这是因为锅炉金属壁上各个位置的温度并不相同，而只要一个位置的温度超温了，都有可能成为安全隐患，所以应当将位于不同位置的多个温度传感器分别检测到的多个温度中的最大值作为锅炉金属壁的温度并以此为基础进行接下来的控制。

如图2所示，本发明提供的锅炉壁温控制设备还可以包括报警装置，该报警装置用于在所检测的锅炉金属壁的温度大于预定温度阈值的情况下进行报警，以使得操作人员提高警惕，更好地保证机组的安全。

锅炉金属壁在锅炉的不同的部位分别被称为锅炉水冷壁、螺栓水冷壁、屏过出口水冷壁、高过出口水冷壁等。以下对各个具体部位的锅炉金属壁的壁温控制进行详细阐述。

图3是本发明提供的锅炉水冷壁/螺旋水冷壁的壁温控制过程的示意图，锅炉水冷壁和螺栓水冷壁的控制原理类似，于此通过一个实施例进行说明，下面以锅炉水冷壁为代表进行阐述。如图3所示，假设具有11个温度传感器，分别对锅炉水冷壁的各个位置的壁温进行检测，得到了11的壁温，分别为壁温1、壁温2，……，壁温11，在这11个壁温中取最大值，并求取该最大值(如果仅有一个温度传感器，则可以省去取最大值这个步骤)与与其对应预定温度阈值(针对锅炉水冷壁和螺旋水冷壁的预定温度阈值可能不同，这里以锅炉水冷壁为例进行说明，因而为与锅炉水冷壁对应的预定温度阈值)的偏差值。接下来可以根据该偏差值与控制参数之间的映射关系得到控制参数，也可以通过以该偏差值为变量的函数根据该偏差值计算得到控制参数，图3中用f(x1)表示通过偏差值得到控制参数的过程。

另一方面，如果需要对得到的控制参数进行调整，则还需要通过温升速率来计算调整系数，这里在设置了11个温度传感器的情况下，可以分别计算根据11个温度传感器所检测的温度来11个温升速率，然后取11个温升速率中的最大值(这个过程在图中未示出)。然后可以通过温升速率与调整系数之间的映射关系来根据温升速率得到调整系数，也可以通过以温升速率为变量的函数根据温升速率计算得到调整系数，图3中用f(x2)表示通过温升速率得到调整系数的过程。

如图3所示，将通过f(x2)得到的调整系数与通过f(x1)得到控制参数相乘，得到最终所需要的控制参数。需要说明的是，也可以采用f(x1)输出的控制参数，即不对控制参数进行调整。这里的控制参数(包括调整和未调整的控制参数)可以为燃料减少量和/或给水增加量，控制装置可以据此来调整燃料和/或给水，以实现对锅炉金属壁的温度的控制。

对于屏过出口水冷壁的控制方式有两种：第一种控制方式与图3所示的锅炉水冷壁/螺旋水冷壁的壁温控制过程类似，屏过出口水冷壁具有固定侧和扩建侧，采用图3所示的壁温控制过程则不对固定侧和扩建侧进行区分，而是将其作为一个整体来看，当然，在温度检测装置包括多个温度传感器的情况下，优选的方式是将一半的温度传感器用于检测固定侧的壁温，另一半的温度传感器用于检测扩建侧的壁温；第二种方式是将屏过出口水冷壁的固定侧和扩建侧进行区分，具体在下文中结合图4进行阐述。

通过以上技术方案，可以实现锅炉金属壁的壁温的自动控制，不仅可以降低水冷壁超温爆管的风险，还可以延长水冷壁的寿命。

图4是本发明提供的屏过出口水冷臂/高过出口水冷臂的壁温控制过程的示意图。首先针对屏过出口水冷壁进行说明，图4是对屏过出口水冷壁的固定侧和扩建侧进行区分的情况，在屏过出口水冷壁的固定侧/扩建侧的一级减温水调门(一般情况下，一级减温水调门用于粗调流量)全开的情况下，控制装置根据屏过出口水冷壁的固定侧/扩建侧的温度与与其对应的预订温度阈值的偏差值得到燃料减少量和/或给水增加量；在屏过出口水冷壁的固定侧/扩建侧的一级减温水调门未全开的情况下，控制装置根据屏过出口水冷壁的固定侧/扩建侧的温度与与其对应的预定温度阈值的偏差值得到燃料减少量和/或给水增加量及屏过出口水冷壁的扩建侧/固定侧的一级减温水调门的开度。图4所示的实施例中，温度检测装置具有30个温度传感器，其中，15个温度传感器用于检测扩建侧的壁温，得到壁温1、壁温2，……，壁温15，另15个温度传感器用于检测固定侧的壁温，得到壁温16、壁温17，……，壁温30。

屏过出口水冷壁的壁温超温一般发生在吹灰或减温水没有调节余量的情况下，对于屏式过热器(简称屏过)来说，减温水没有调节余量也就是一级减温水调门全开，本领域技术人员应当理解，给屏过出口水冷壁降温还可以通过增大一级减温水的流量来增加减温水量来实现。但是，在一级减温水没有调节余量的情况下，也不能再增大一级减温水的流量了，所以对屏过出口水冷壁的壁温超温的控制也需要结合考虑一级减温水调门的开度。

在一级减温水调门(包括屏过出口水冷壁的固定侧和扩建侧)全开的情况下，控制方式与图3所示的实施例类似，即控制装置通过屏过出口水冷壁的固定侧的温度与与该固定侧对应的预定温度阈值的偏差值(或者通过屏过出口水冷壁的扩建侧的温度与与该扩建侧对应的预定温度阈值的偏差值)得到燃料减少量和/或给水增加量，控制装置可以据此来调整燃料和/或给水，以实现对屏过出口水冷壁的固定侧(或扩建侧)的温度的控制。

另一方面，如果一级减温水调门未全开，则如果屏过出口水冷壁一侧超温，则应增大对应侧的一级减温水调门的开度。具体来说，在屏过出口水冷壁的固定侧的一级减温水调门未全开的情况下，控制装置根据屏过出口水冷壁的固定侧的温度与与该固定侧对应的预定温度阈值的偏差值得到燃料减少量和/或给水增加量及屏过出口水冷壁的扩建侧的一级减温水调门的开度；在屏过出口水冷壁的扩建侧的一级减温水调门未全开的情况下，控制装置根据屏过出口水冷壁的扩建侧的温度与与该扩建侧对应的预定温度阈值的偏差值得到燃料减少量和/或给水增加量及屏过出口水冷壁的固定侧的一级减温水调门的开度。在图4所示的实施例中，控制参数包括燃料减少量、给水增加量、扩建侧或固定侧的一级减温水调门的开度。

图4所示的实施例中增加了关于屏过出口水冷壁的扩建侧/固定侧的一级减温水调门的开度(即流量)的控制，其他控制过程和原理与图3所示的实施例类似，于此不予赘述。

对于高过(高温过滤器，简称高过)出口水冷壁的情况，也可以参照图4进行说明，高过出口水冷壁也具有固定侧和扩建侧，控制装置根据所检测的锅炉金属壁的温度与预定温度阈值的偏差值得到控制参数包括：根据高过出口水冷壁的固定侧/扩建侧的温度与与其对应的预定温度阈值的偏差值得到高过出口水冷壁的扩建侧/固定侧的二级减温水调门的开度。

高过出口水冷壁的壁温超温一般发生在吹灰时，与过热度关系不大，对高过出口水冷壁的壁温控制原理与屏过出口水冷壁的壁温控制原理类似，不同点仅仅在于控制参数为二级减温水调门(二级减温水调门用于微调流量)的开度。具体来说，根据高过出口水冷壁的固定侧的温度与与该固定端对应的预定温度阈值的偏差值得到高过出口水冷壁的扩建侧的二级减温水调门的开度；根据高过出口水冷壁的扩建侧的温度与与该扩建侧对应的预定温度阈值的偏差值得到高过出口水冷壁的固定侧的二级减温水调门的开度。也就是说，如果高过出口水冷壁一侧超温，则应增大对应侧的二级减温水调门的开度。

应当注意的是，图4所示的实施例中控制参数也可以根据温升速率来进行调整，如图4所示，在固定侧(包括屏过出口水冷壁和高过出口水冷壁)，可以根据固定侧的温升速率对控制参数进行调整，在扩建侧(包括屏过出口水冷壁和高过出口水冷壁)，可以根据扩建侧的温升速率对控制参数进行调整。在对壁温取最大值时，在固定侧，壁温最大值为固定侧的多个壁温中的最大值，在扩建侧，壁温最大值为扩建侧的多个壁温中的最大值。

图5是本发明提供的锅炉壁温控制方法的流程图，如图5所示，该方法包括：检测锅炉金属壁的温度；在所检测的锅炉金属壁的温度大于预定温度阈值的情况下，根据所检测的锅炉金属壁的温度与预定温度阈值的偏差值得到控制参数，从而通过该控制参数来实现对所述锅炉金属壁的温度的控制。

需要说明的是，本发明提供的锅炉壁温控制方法的具体细节及益处与本发明提供的锅炉壁温控制设备类似，于此不予赘述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

通过本发明提供的技术方案，实现了锅炉金属壁的壁温的自动控制，提高了火电机组的可靠性，降低了火电机组的维护成本和操作人员的劳动强度。更重要的是，避免了由于人监视手动控制壁温不及时所带来的危险。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (14)

1.一种锅炉壁温控制设备，其特征在于，该设备包括：

温度检测装置，用于检测锅炉金属壁的温度；以及

控制装置，在所检测的锅炉金属壁的温度大于预定温度阈值的情况下，根据所检测的锅炉金属壁的温度与所述预定温度阈值的偏差值得到控制参数，从而通过该控制参数来实现对所述锅炉金属壁的温度的控制。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括：

处理装置，用于根据所检测的锅炉金属壁的温度和时间参数来计算温升速率；

其中，所述控制装置根据所述温升速率对所述控制参数进行调整，并采用调整后的控制参数来实现对所述锅炉金属壁的温度的控制。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，

所述温度检测装置包括多个温度传感器，设置于检测锅炉金属壁的不同位置，以用于检测所述锅炉金属壁的不同位置的多个温度；

其中，所述锅炉金属壁的温度为所述多个温度中的最大值。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备还包括：

报警装置，用于在所检测的锅炉金属壁的温度大于预定温度阈值的情况下进行报警。

5.根据权利要求1至4任一项权利要求所述的设备，其特征在于，

所述锅炉金属壁包括以下至少一者：锅炉水冷壁、螺旋水冷壁、屏过出口水冷壁；

其中，所述控制装置根据所检测的锅炉金属壁的温度与所述预定温度阈值的偏差值得到控制参数包括：

根据所检测的锅炉金属壁的温度与与其对应的预定温度阈值的偏差值得到燃料减少量和/或给水增加量。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，

所述锅炉金属壁为所述屏过出口水冷壁，该屏过出口水冷壁具有固定侧和扩建侧；

其中，所述控制装置根据所检测的锅炉金属壁的温度与所述预定温度阈值的偏差值得到控制参数包括：

在所述屏过出口水冷壁的固定侧/扩建侧的一级减温水调门全开的情况下，所述控制装置根据所述屏过出口水冷壁的固定侧/扩建侧的温度与与其对应的预定温度阈值的偏差值得到燃料减少量和/或给水增加量；

在所述屏过出口水冷壁的固定侧/扩建侧的一级减温水调门未全开的情况下，所述控制装置根据所述屏过出口水冷壁的固定侧/扩建侧的温度与与其对应的预定温度阈值的偏差值得到燃料减少量和/或给水增加量及所述屏过出口水冷壁的扩建侧/固定侧的一级减温水调门的开度。

7.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的设备，其特征在于，

所述锅炉金属壁为高过出口水冷壁，该高过出口水冷壁具有固定侧和扩建侧；

其中，所述控制装置根据所检测的锅炉金属壁的温度与所述预定温度阈值的偏差值得到控制参数包括：

根据所述高过出口水冷壁的固定侧/扩建侧的温度与与其对应的预定温度阈值的偏差值得到所述高过出口水冷壁的扩建侧/固定侧的二级减温水调门的开度。

8.一种锅炉壁温控制方法，其特征在于，该方法包括：

检测锅炉金属壁的温度；以及

在所检测的锅炉金属壁的温度大于预定温度阈值的情况下，根据所检测的锅炉金属壁的温度与所述预定温度阈值的偏差值得到控制参数，从而通过该控制参数来实现对所述锅炉金属壁的温度的控制。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

根据所检测的锅炉金属壁的温度和时间参数来计算温升速率；以及

根据所述温升速率对所述控制参数进行调整，并采用调整后的控制参数来实现对所述锅炉金属壁的温度的控制。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

所述检测锅炉金属壁的温度包括检测所述锅炉金属壁的不同位置的多个温度；以及

所述锅炉金属壁的温度为所述多个温度中的最大值。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在所检测的锅炉金属壁的温度大于预定温度阈值的情况下进行报警。

12.根据权利要求8至11中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，

所述锅炉金属壁包括以下至少一者：锅炉水冷壁、螺旋水冷壁、屏过出口水冷壁；

其中，根据所检测的锅炉金属壁的温度与所述预定温度阈值的偏差值得到控制参数包括：

根据所检测的锅炉金属壁的温度与与其对应的预定温度阈值的偏差值得到燃料减少量和/或给水增加量。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，

所述锅炉金属壁为所述屏过出口水冷壁，该屏过出口水冷壁具有固定侧和扩建侧；

其中，根据所检测的锅炉金属壁的温度与所述预定温度阈值的偏差值得到控制参数包括：

在所述屏过出口水冷壁的固定侧/扩建侧的一级减温水调门全开的情况下，根据所述屏过出口水冷壁的固定侧/扩建侧的温度与与其对应的预定温度阈值的偏差值得到燃料减少量和/或给水增加量；以及

在所述屏过出口水冷壁的固定侧/扩建侧的一级减温水调门未全开的情况下，根据所述屏过出口水冷壁的固定侧/扩建侧的温度与与其对应的预定温度阈值的偏差值得到燃料减少量和/或给水增加量及所述屏过出口水冷壁的扩建侧/固定侧的一级减温水调门的开度。

14.根据权利要求8至11中任一项权利要求所述的方法，其特征在于，

所述锅炉金属壁为高过出口水冷壁，该高过出口水冷壁具有固定侧和扩建侧；

其中，根据所检测的锅炉金属壁的温度与所述预定温度阈值的偏差值得到控制参数包括：

根据所述高过出口水冷壁的固定侧/扩建侧的温度与与其对应的预定温度阈值的偏差值得到所述高过出口水冷壁的扩建侧/固定侧的二级减温水调门的开度。