CN110822401A - 一种并列运行垃圾焚烧处理锅炉负荷控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种并列运行垃圾焚烧处理锅炉负荷控制方法，经过长期运行考核验证，机组可以长期处于自动方式运行，垃圾焚烧锅炉响应中调负荷变化的能力有所提高，明显提高垃圾焚烧锅炉垃圾处理能力，尤其在垃圾热值变化较大的情况下，仍能保证机组运行稳定，快速响应发电负荷指令。负荷反应的延迟时间小于1分钟，锅炉具备能跟踪汽轮发电机组2％额定负荷变化率的能力。当发电机组处于AGC控制模式时，发电机组负荷在50％－100％额定负荷范围内，锅炉能平稳跟踪汽轮发电机组的负荷指令，并且控制稳定，机组能长期安全稳定运行。

Description

一种并列运行垃圾焚烧处理锅炉负荷控制方法
技术领域
本发明属于锅炉负荷控制技术领域，尤其是一种并列运行垃圾焚烧处理锅炉负荷控制方法。
背景技术
目前，国内大中城市生活垃圾采用焚烧处理利用余热发电模式已基本普及，垃圾焚烧发电厂普遍采用三台炉排型垃圾焚烧炉，配置两台蒸汽轮发电机组母管制方式运行。尽管垃圾焚烧发电厂以焚烧处理生活垃圾为主要目的，但垃圾焚烧后利用余热锅炉产生的中温中压蒸汽驱动汽轮发电机组并网发电，也有可观的效益。为了向用户连续提供质量合格的电能，垃圾焚烧电站也要遵守电力系统的并网与调控原则，必须保证发电机组出力随时与外界用电负荷保持平衡。由于垃圾焚烧电厂正常情况下是三炉两机母管制并列运行，再加上目前国内生活垃圾基本上不分类，所以尽管进入垃圾焚烧炉的垃圾给料量是可以控制的，但是每一时刻进入垃圾焚烧炉的垃圾燃烧热值是不确定的，特别是在天气潮湿的情况下，生活垃圾热值波动很大，导致每一台垃圾焚烧炉产生的蒸汽量都不稳定，进而影响到整个主蒸汽母管的压力也总是不能稳定，这就会严重影响汽轮机的正常运行，所以垃圾焚烧电站机组负荷控制方法与常规的热力单元发电机组有明显区别。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供将垃圾焚烧电站母管制运行的三台锅炉和与其配套的两台蒸汽轮发电机组做为一个整体单元进行控制的一种并列运行垃圾焚烧处理锅炉负荷控制方法。
本发明所采用的具体技术方案如下：
一种并列运行垃圾焚烧处理锅炉负荷控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
⑴全厂发电机组负荷管理中心接受的中调负荷指令，经速率限制模块限速、功率限幅模块限幅处理产生实际负荷指令，以保证机组接收的负荷指令信号的变化速率和幅度在机组允许调整范围内；
⑵#1、#2发电机有功功率之和与AGC负荷指令经限速、限幅处理后的实际负荷指令进行偏差运算，偏差模块计算输出的偏差值输入主PI控制模块进行比例-积分运算，对全厂发电负荷进行闭环控制；
⑶#1、#2汽轮机组的调速级压力P1、P2分别除以锅炉母管压力Pm再乘以母管压力的设定值Ps并求和作为前馈信号，与主PI控制模块的输出结果叠加一起作为锅炉主控制信号；
⑷主PI控制模块输出的锅炉主控信号与#1、#2、#3锅炉主汽流量的平均值求偏差，输入积分运算模块，利用其纯积分控制功能的快速随动特性，保证三台锅炉输出的燃料指令之和随时跟踪锅炉主控信号，自动平衡运行的锅炉各给料机之间的负荷出力。
再有，步骤⑴的所述速率限制模块是将输入的机组负荷指令信号变化速率限制在全厂发电机组额定负荷的0-2％范围内。
再有，步骤⑴的所述功率限幅模块是将输入信号的功率限制在全厂机组额定负荷的 40％-90％范围内。
本发明的优点和有益效果是：
本发明中，现役三炉两机并列运行垃圾焚烧处理发电机组的锅炉负荷控制回路采取本方法优化调整后，经过长期运行考核验证，机组可以长期处于自动方式运行，垃圾焚烧锅炉响应中调负荷变化的能力有所提高，明显提高垃圾焚烧锅炉垃圾处理能力，尤其在垃圾热值变化较大的情况下，仍能保证机组运行稳定，快速响应发电负荷指令。负荷反应的延迟时间小于1分钟，锅炉具备能跟踪汽轮发电机组2％额定负荷变化率的能力。当发电机组处于AGC控制模式时，发电机组负荷在50％－100％额定负荷范围内，锅炉能平稳跟踪汽轮发电机组的负荷指令，并且控制稳定，锅炉出口主蒸汽压力、温度、流量及燃烧系统的风量、氧量、炉膛压力等主要技术指标均高于《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》(DL/T657-2015)的要求，发电机组的负荷控制满足能监局“两个细则”考核要求，机组能长期安全稳定运行。
附图说明
图1是本发明的原理图。
具体实施方式
本发明通过以下实施例进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。
一种用于减少火电机组氮氧化物生成的方法，如图1所示，本发明的创新在于：包括以下步骤：
1.全厂发电机组负荷管理中心接受的中调负荷指令，经速率限制模块限速、功率限幅模块限幅处理产生实际负荷指令，所述速率限制模块是将输入的机组负荷指令信号变化速率限制在全厂发电机组额定负荷的0-2％范围内，所述功率限幅模块是将输入信号的功率限制在全厂机组额定负荷的40％-90％范围内，以保证机组接收的负荷指令信号的变化速率和幅度在机组允许调整范围内。
2.#1、#2发电机有功功率之和与AGC负荷指令经限速、限幅处理后的实际负荷指令进行偏差运算，偏差模块计算输出的偏差值输入主PI控制模块进行比例-积分运算，对全厂发电负荷进行闭环控制。在主控制回路另外采用#1、#2汽轮发电机组能量需求信号之和作为前馈控制输入指令，以提高垃圾焚烧锅炉对汽轮发电机组负荷变化的响应速度，即#1、#2汽轮机组的调速级压力P1、P2分别除以锅炉母管压力Pm再乘以母管压力的设定值Ps并求和作为前馈信号，与主PI控制模块的输出结果叠加一起作为锅炉主控制信号。其中主PI控制模块的数学描述式是：
Figure RE-GDA0002347317550000031
式中Kp为比例放大系数，Ti为积分时间，单位为秒，比例放大系数Kp和积分时间Ti依据垃圾焚烧锅炉的动态特性可在线调整，S为拉普拉斯变换因子，无量纲，E(s)为偏差输入，FF(s)为前馈控制变量。
3.由于目前国内垃圾基本上不分类，尽管进入垃圾焚烧炉的垃圾给料量是可以控制的，但是每一时刻进入垃圾焚烧炉的垃圾燃烧热值是不确定的，特别是在夏季天气潮湿的情况下，垃圾热值波动很大，所以本方案中副回路的反馈信号没有直接采用进入焚烧锅炉的垃圾量，而是采用代表锅炉输出能量大小的锅炉主汽流量信号，有效的解决了输入锅炉垃圾量难以准确定量测量以及热值不确定的难题。为此本案例中主PI控制模块输出的锅炉主控信号与#1、 #2、#3锅炉主汽流量的平均值求偏差，输入积分运算模块，利用其纯积分控制功能的快速随动特性，保证三台锅炉输出的燃料指令之和随时跟踪锅炉主控信号，自动平衡运行的锅炉各给料机之间的负荷出力，当运行中某台锅炉给料机输送出的垃圾热值发生变化产生内扰或者机组运行人员根据锅炉实际运行情况调整某台给料机的出力后，能自动快速调整锅炉燃料指令，保持锅炉输入输出的总能量随时跟踪锅炉主控指令，实现锅炉主控系统燃料控制自动优化功能。其输出的锅炉燃料指令，同步送至#1、#2、#3锅炉的垃圾给料机、送风机、吸风机等主要辅机，分别调整每台锅炉的燃烧率，实现锅炉负荷控制的协调优化。其中积分控制模块的数学描述式是：
Y(s)＝(1/Ti*S)*E(s)
式中Ti为积分时间，单位为秒，一般取200秒为宜，S为拉普拉斯变换因子，无量纲，E(s)为积分控制模块的偏差输入。
本发明中，现役三炉两机并列运行垃圾焚烧处理发电机组的锅炉负荷控制回路采取本方法优化调整后，经过长期运行考核验证，机组可以长期处于自动方式运行，垃圾焚烧锅炉响应中调负荷变化的能力有所提高，明显提高垃圾焚烧锅炉垃圾处理能力，尤其在垃圾热值变化较大的情况下，仍能保证机组运行稳定，快速响应发电负荷指令。负荷反应的延迟时间小于1分钟，锅炉具备能跟踪汽轮发电机组2％额定负荷变化率的能力。当发电机组处于AGC控制模式时，发电机组负荷在50％－100％额定负荷范围内，锅炉能平稳跟踪汽轮发电机组的负荷指令，并且控制稳定，锅炉出口主蒸汽压力、温度、流量及燃烧系统的风量、氧量、炉膛压力等主要技术指标均高于《火力发电厂模拟量控制系统验收测试规程》(DL/T657-2015)的要求，发电机组的负荷控制满足能监局“两个细则”考核要求，机组能长期安全稳定运行。

Claims (3)

1.一种并列运行垃圾焚烧处理锅炉负荷控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
⑴全厂发电机组负荷管理中心接受的中调负荷指令，经速率限制模块限速、功率限幅模块限幅处理产生实际负荷指令，以保证机组接收的负荷指令信号的变化速率和幅度在机组允许调整范围内；
⑵#1、#2发电机有功功率之和与AGC负荷指令经限速、限幅处理后的实际负荷指令进行偏差运算，偏差模块计算输出的偏差值输入主PI控制模块进行比例-积分运算，对全厂发电负荷进行闭环控制；
⑶#1、#2汽轮机组的调速级压力P1、P2分别除以锅炉母管压力Pm再乘以母管压力的设定值Ps并求和作为前馈信号，与主PI控制模块的输出结果叠加一起作为锅炉主控制信号；
⑷主PI控制模块输出的锅炉主控信号与#1、#2、#3锅炉主汽流量的平均值求偏差，输入积分运算模块，利用其纯积分控制功能的快速随动特性，保证三台锅炉输出的燃料指令之和随时跟踪锅炉主控信号，自动平衡运行的锅炉各给料机之间的负荷出力。
2.根据权利要求1所述的一种并列运行垃圾焚烧处理锅炉负荷控制方法，其特征在于：步骤⑴的所述速率限制模块是将输入的机组负荷指令信号变化速率限制在全厂发电机组额定负荷的0-2％范围内。
3.根据权利要求1所述的一种并列运行垃圾焚烧处理锅炉负荷控制方法，其特征在于：步骤⑴的所述功率限幅模块是将输入信号的功率限制在全厂机组额定负荷的40％-90％范围内。
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