CN113983486A - 一种660mw二次再热机组烟气除湿系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种660MW二次再热机组烟气除湿系统，包括脱硫塔、烟气加热器、有机朗肯循环电动压缩式热泵、二次再热机组和太阳能供热装置；二次再热机组包括低压缸；脱硫塔将外部烟气进行脱硫得到的脱硫后的低温烟气传输至烟气加热器；烟气加热器利用来自有机朗肯循环电动压缩式热泵的第一高温水蒸气，对脱硫后的低温烟气进行加热得到高温烟气，将高温烟气传输至外部烟囱，并将第一高温水蒸气放热形成的第一低温水蒸气传输回有机朗肯循环电动压缩式热泵；有机朗肯循环电动压缩式热泵利用太阳能供热装置的高温蒸汽和/或低压缸的抽汽，对第一低温水蒸气进行加热，形成第一高温水蒸气。本发明能减小做功能力损失，提高机组效率。
Description
技术领域
本发明属于环保技术领域，尤其涉及一种660MW二次再热机组烟气除湿系统。
背景技术
烟气脱硫采用湿法脱硫时，脱硫出口烟气温度大约在50℃左右，此时的烟气通常是处在饱和湿度状态，饱和湿度烟气从烟囱排出后受到温度较低的大气急剧冷却，烟气中的水蒸气冷凝为液态，透光率下降，从而出现了肉眼可见的白色湿烟羽现象；随着水蒸气在大气中的扩散，水蒸气浓度降低，透光率提高，白色湿烟羽慢慢减少直至消失不可见。为了消除白色湿烟羽现象，需对烟气进行除湿。
目前，通常直接抽取二次再热机组中压缸五段抽汽进入烟气除湿系统中，由于此段抽汽温度高于250℃，远高于烟气除湿系统烟气升温所需温度，所抽蒸汽与烟气除湿系统所需蒸汽的品位差大，造成较大的做功能力损失，从而导致机组效率大幅下降。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种660MW二次再热机组烟气除湿系统，以解决由于汽轮机中压缸五段抽汽与烟气除湿系统所需蒸汽的品位差大，造成较大的做功能力损失，从而导致机组效率大幅下降的问题。
本发明实施例提供了一种660MW二次再热机组烟气除湿系统，包括脱硫塔、烟气加热器、有机朗肯循环电动压缩式热泵、二次再热机组和太阳能供热装置；二次再热机组包括低压缸；
脱硫塔将外部烟气进行脱硫得到脱硫后的低温烟气，并将脱硫后的低温烟气传输至烟气加热器；烟气加热器利用来自有机朗肯循环电动压缩式热泵的第一高温水蒸气，对脱硫后的低温烟气进行加热得到高温烟气，将高温烟气传输至外部烟囱，并将第一高温水蒸气放热形成的第一低温水蒸气传输回有机朗肯循环电动压缩式热泵；
有机朗肯循环电动压缩式热泵利用太阳能供热装置的高温蒸汽和/或低压缸的抽汽，对第一低温水蒸气进行加热，形成第一高温水蒸气。
在一种可能的实现方式中，有机朗肯循环电动压缩式热泵包括蒸发冷凝器、冷凝发生器、ORC蒸发器、HP蒸发器、吸收器、电动压缩机、第一循环泵、第二循环泵和第三循环泵；
ORC蒸发器利用太阳能供热装置的高温蒸汽和/或低压缸的抽汽，对低浓度的溴化锂水溶液进行初次加热，对初次加热后的制冷剂进行再次加热，并将初次加热后的低浓度的溴化锂水溶液和再次加热后的制冷剂传输至冷凝发生器，将高温蒸汽放热形成的第一低温热水和/或低压缸的抽汽放热形成的第二低温热水传输至HP蒸发器；
冷凝发生器将再次加热后的制冷剂进行冷凝，得到冷凝后的制冷剂，将冷凝后的制冷剂传输至电动压缩机，并利用再次加热后的制冷剂冷凝释放的热量，对初次加热后的低浓度的溴化锂水溶液进行再次加热，使初次加热后的低浓度的溴化锂水溶液沸腾，得到高浓度的溴化锂水溶液和第二低温水蒸气，将高浓度的溴化锂水溶液经过第一循环泵传输至吸收器，以及将第二低温水蒸气传输至蒸发冷凝器；
电动压缩机将冷凝后的制冷剂进行压缩，并将压缩后的制冷剂传输至蒸发冷凝器；
蒸发冷凝器利用第二低温水蒸气释放的热量，对压缩后的制冷剂进行初次加热，并将初次加热后的制冷剂经过第三循环泵传输至ORC蒸发器，将释放热量后的第二低温水蒸气经过第二循环泵传输至HP蒸发器；
HP蒸发器利用第一低温热水和/或第二低温热水释放的热量，对释放热量后的第二低温水蒸气进行加热，得到中温水蒸气，并将中温水蒸气传输至吸收器，将释放热量后的第一低温热水传输回太阳能供热装置和/或将释放热量后的第二低温热水传输回二次再热机组；
吸收器利用高浓度的溴化锂水溶液吸收中温水蒸气释放的热量，对来自烟气加热器的第一低温水蒸气进行加热，得到第一高温水蒸气，并将第一高温水蒸气传输回烟气加热器，将高浓度的溴化锂水溶液被稀释后形成的低浓度的溴化锂水溶液传输至ORC蒸发器。
在一种可能的实现方式中，太阳能供热装置包括第一太阳能集热场和第二太阳能集热场；
660MW二次再热机组烟气除湿系统还包括第一阀门和第二阀门；
第一太阳能集热场的出口和第二太阳能集热场的出口均通过第一阀门与有机朗肯循环电动压缩式热泵的第一入口连接，用于在第一阀门开启时，将高温蒸汽传输至有机朗肯循环电动压缩式热泵；
有机朗肯循环电动压缩式热泵的第一出口通过第二阀门与第一太阳能集热场的入口和第二太阳能集热场的入口连接，用于在第二阀门开启时，将高温蒸汽释放热量形成的第一低温热水传输至第一太阳能集热场和第二太阳能集热场。
在一种可能的实现方式中，660MW二次再热机组烟气除湿系统还包括第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门；
二次再热机组还包括锅炉和加热器组；加热器组包括给水泵、第二加热器和第三加热器；
第一太阳能集热场的出口通过第三阀门与锅炉连接，第一太阳能集热场的入口通过第四阀门与第三加热器连接；
第二太阳能集热场的出口通过第五阀门与第二加热器连接，第二太阳能集热场的入口通过第六阀门与给水泵连接。
在一种可能的实现方式中，660MW二次再热机组烟气除湿系统还包括调节阀和控制器；
低压缸通过调节阀与有机朗肯循环电动压缩式热泵连接；
控制器用于控制调节阀的开度，以控制低压缸的抽汽传输至有机朗肯循环电动压缩式热泵的流速。
在一种可能的实现方式中，控制器用于：
获取烟囱出口水蒸气浓度设定值电信号和烟囱出口水蒸气浓度实际值电信号的偏差信号，将偏差信号作为当前偏差信号，并根据当前偏差信号以及历史偏差信号进行微分运算得到当前偏差信号的变化率；
根据当前偏差信号和当前偏差信号的变化率得到第一控制信号；
获取滤波后的辐射能电信号，并将滤波后的辐射能电信号和第一控制信号求和，得到第二控制信号，将第二控制信号发送给调节阀，第二控制信号用于控制调节阀的开度。
在一种可能的实现方式中，获取滤波后的辐射能电信号，包括：
获取预先构建的辐射能电信号，并采用递推最小二乘算法对预先构建的辐射能电信号进行自适应滤波得到滤波后的辐射能电信号。
在一种可能的实现方式中，预先构建的辐射能电信号Q为：
其中，V为进入锅炉的风量；O2为锅炉排烟氧含量，
V′O为单位煤粉完全燃烧所需的空气量；Kvq为煤燃烧理论空气热量比，
Q′O为单位煤完全燃烧发热量。
在一种可能的实现方式中，根据当前偏差信号和当前偏差信号的变化率得到第一控制信号，包括：
根据当前偏差信号和当前偏差信号的变化率得到当前比例调节系数和当前积分调节系数；
根据当前比例调节系数和当前积分调节系数对当前偏差信号进行比例积分运算得到第一控制信号。
在一种可能的实现方式中，根据当前偏差信号和当前偏差信号的变化率得到当前比例调节系数和当前积分调节系数，包括：
将当前偏差信号模糊化得到当前的目标偏差信号；
将当前偏差信号的变化率模糊化得到当前的目标偏差信号的变化率；
根据预存的目标偏差信号、目标偏差信号的变化率和比例调节系数的修正量的对应关系，得到与当前的目标偏差信号和当前的目标偏差信号的变化率对应的当前的比例调节系数的修正量；
根据预存的目标偏差信号、目标偏差信号的变化率和积分调节系数的修正量的对应关系，得到与当前的目标偏差信号和当前的目标偏差信号的变化率对应的当前的积分调节系数的修正量；
获取比例调节系数的初始值，并根据比例调节系数的初始值和当前的比例调节系数的修正量得到当前比例调节系数；
获取积分调节系数的初始值，并根据积分调节系数的初始值和当前的积分调节系数的修正量得到当前积分调节系数。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例通过将有机朗肯循环电动压缩式热泵和太阳能供热装置应用于660MW二次再热机组烟气除湿系统，以太阳能供热装置的高温蒸汽和/或二次再热机组的低压缸的抽汽驱动有机朗肯循环电动压缩式热泵，并通过有机朗肯循环电动压缩式热泵将太阳能供热装置的高温蒸汽和/或二次再热机组的低压缸的抽汽的品位提升至与烟气升温需求匹配，可以减少二次再热机组高温蒸汽的抽取量，减小做功能力损失，提高机组效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的一种660MW二次再热机组烟气除湿系统的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的另一种660MW二次再热机组烟气除湿系统的结构示意图；
图3是本发明一实施例提供的有机朗肯循环电动压缩式热泵的结构示意图；
图4是本发明一实施例提供的控制器的控制环路示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1是本发明一实施例提供的一种660MW二次再热机组烟气除湿系统的结构示意图，图2是本发明一实施例提供的另一种660MW二次再热机组烟气除湿系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。参见图1和图2，660MW二次再热机组烟气除湿系统包括脱硫塔、烟气加热器、有机朗肯循环电动压缩式热泵RB、二次再热机组和太阳能供热装置；二次再热机组包括低压缸LP；
脱硫塔将外部烟气进行脱硫得到脱硫后的低温烟气，并将脱硫后的低温烟气传输至烟气加热器；烟气加热器利用来自有机朗肯循环电动压缩式热泵RB的第一高温水蒸气，对脱硫后的低温烟气进行加热得到高温烟气，将高温烟气传输至外部烟囱，并将第一高温水蒸气放热形成的第一低温水蒸气传输回有机朗肯循环电动压缩式热泵RB；
有机朗肯循环电动压缩式热泵RB利用太阳能供热装置的高温蒸汽和/或低压缸的抽汽，对第一低温水蒸气进行加热，形成第一高温水蒸气。
本实施例通过脱硫塔将外部烟气进行脱硫，得到脱硫后的低温烟气，通过烟气加热器利用来自有机朗肯循环电动压缩式热泵RB的第一高温水蒸气释放的热量，对脱硫后的低温烟气进行加热得到高温烟气，并将高温烟气传输至外部烟囱，同时将第一高温水蒸气放热形成的第一低温水蒸气传输回有机朗肯循环电动压缩式热泵RB，由有机朗肯循环电动压缩式热泵RB利用太阳能供热装置的高温蒸汽和/或低压缸的抽汽释放的热量，对第一低温水蒸气加热，再次形成第一高温水蒸气，供烟气加热器使用。
由于太阳能供热装置在不同的时间段供热不同，因此，可以在太阳能供热装置供热充足时，可以仅将太阳能供热装置作为有机朗肯循环电动压缩式热泵RB的热源；当太阳能供热装置能够供热，但供热不足时，可以将太阳能供热装置和二次再热机组的低压缸抽汽均作为有机朗肯循环电动压缩式热泵RB的热源；当太阳能供热装置无法供热时，可以仅将二次再热机组的低压缸抽汽作为有机朗肯循环电动压缩式热泵RB的热源。
其中，有机朗肯循环电动压缩式热泵RB可以为新型有机朗肯循环-电动压缩式热泵。二次再热机组可以为660MW二次再热机组。
本发明实施例通过将有机朗肯循环电动压缩式热泵RB和太阳能供热装置应用于660MW二次再热机组烟气除湿系统，以太阳能供热装置的高温蒸汽和/或二次再热机组的低压缸的抽汽驱动有机朗肯循环电动压缩式热泵RB，并通过有机朗肯循环电动压缩式热泵RB将太阳能供热装置的高温蒸汽和/或二次再热机组的低压缸的抽汽的品位提升至与烟气升温需求匹配，可以减少二次再热机组高温蒸汽的抽取量，减小做功能力损失，提高机组效率。
在一些实施例中，参见图3，有机朗肯循环电动压缩式热泵RB包括蒸发冷凝器、冷凝发生器、ORC(Organic Rankine Cycle，有机朗肯循环)蒸发器、HP(Heat Pump，热泵)蒸发器、吸收器、电动压缩机、第一循环泵P1、第二循环泵P2和第三循环泵P3；
ORC蒸发器利用太阳能供热装置的高温蒸汽和/或低压缸的抽汽，对低浓度的溴化锂水溶液进行初次加热，对初次加热后的制冷剂进行再次加热，并将初次加热后的低浓度的溴化锂水溶液和再次加热后的制冷剂传输至冷凝发生器，将高温蒸汽放热形成的第一低温热水和/或低压缸的抽汽放热形成的第二低温热水传输至HP蒸发器；
冷凝发生器将再次加热后的制冷剂进行冷凝，得到冷凝后的制冷剂，将冷凝后的制冷剂传输至电动压缩机，并利用再次加热后的制冷剂冷凝释放的热量，对初次加热后的低浓度的溴化锂水溶液进行再次加热，使初次加热后的低浓度的溴化锂水溶液沸腾，得到高浓度的溴化锂水溶液和第二低温水蒸气，将高浓度的溴化锂水溶液经过第一循环泵P1传输至吸收器，以及将第二低温水蒸气传输至蒸发冷凝器；
电动压缩机将冷凝后的制冷剂进行压缩，并将压缩后的制冷剂传输至蒸发冷凝器；
蒸发冷凝器利用第二低温水蒸气释放的热量，对压缩后的制冷剂进行初次加热，并将初次加热后的制冷剂经过第三循环泵P3传输至ORC蒸发器，将释放热量后的第二低温水蒸气经过第二循环泵P2传输至HP蒸发器；
HP蒸发器利用第一低温热水和/或第二低温热水释放的热量，对释放热量后的第二低温水蒸气进行加热，得到中温水蒸气，并将中温水蒸气传输至吸收器，将释放热量后的第一低温热水传输回太阳能供热装置和/或将释放热量后的第二低温热水传输回二次再热机组(参见图2，传输回二次再热机组中的凝汽器C)；
吸收器利用高浓度的溴化锂水溶液吸收中温水蒸气释放的热量，对来自烟气加热器的第一低温水蒸气进行加热，得到第一高温水蒸气，并将第一高温水蒸气传输回烟气加热器，将高浓度的溴化锂水溶液被稀释后形成的低浓度的溴化锂水溶液传输至ORC蒸发器。
其中，制冷剂可以为R1233zd(E)。第二循环泵P2可以用于加压。
有机朗肯循环电动压缩式热泵RB包括吸收式循环和压缩式循环两部分，其中，吸收式循环的工质为溴化锂水溶液，压缩式循环的工质为制冷剂R1233zd(E)。
在一种可能的实现方式中，有机朗肯循环电动压缩式热泵RB还包括节流阀；ORC蒸发器将再次加热后的制冷剂经过节流阀减压后传输至冷凝发生器。
在本实施例中，高浓度的溴化锂水溶液经第一循环泵P1在吸收器内吸收来自HP蒸发器的中温水蒸气，高浓度的溴化锂水溶液被中温水蒸气稀释后释放出大量热量加热热水，同时高浓度的溴化锂水溶液稀释后变为低浓度的溴化锂水溶液。高浓度的溴化锂水溶液稀释所放出的大量热量加热由烟气加热器返回的第一低温水蒸气，第一低温水蒸气被加热成第一高温水蒸气再次返回烟气加热器，第一高温水蒸气通过烟气加热器加热脱硫塔脱硫后的低温烟气，提升烟气温度达到烟气除湿效果。
低浓度的溴化锂水溶液经过ORC蒸发器，对低浓度的溴化锂水溶液进行初次加热，提高低浓度的溴化锂水溶液温度。初次加热后的低浓度的溴化锂水溶液进入冷凝发生器，初次加热后的低浓度的溴化锂水溶液在冷凝发生器内，被经节流阀送来的再次加热后的制冷剂R1233zd(E)冷凝释放的热量再次加热，使初次加热后的低浓度的溴化锂水溶液加热后沸腾，变成高浓度的溴化锂水溶液，同时释放出大量低温水蒸气，将该低温水蒸气称为第二低温水蒸气。
第二低温水蒸气进入蒸发冷凝器释放的热量用于初次加热被电动压缩机压缩后的制冷剂R1233zd(E)蒸汽。第二低温水蒸气经蒸发冷凝器释放热量后，经第二循环泵P2加压送至HP蒸发器，释放热量后的低温水蒸气在HP蒸发器内被第一低温热水和/或第二低温热水(来自ORC蒸发器出口)加热变成中温水蒸气，并再次进入吸收器被吸收，如此连续循环。
在冷凝发生器内释放热量后的制冷剂R1233zd(E)经电动压缩机，电动压缩机实现对制冷剂R1233zd(E)蒸气压缩达到升温升压目的。经过电动压缩机，压缩后的制冷剂R1233zd(E)蒸气经蒸发冷凝器被第二低温水蒸气初次加热，初次加热后的制冷剂R1233zd(E)蒸气经第三循环泵P3进入ORC蒸发器，ORC蒸发器对初次加热后的制冷剂R1233zd(E)再次加热，再次加热后的制冷剂R1233zd(E)经节流阀进行减压送入冷凝发生器，对低浓度的溴化锂水溶液加热。
在一些实施例中，参见图2，太阳能供热装置包括第一太阳能集热场JR1和第二太阳能集热场JR2；
660MW二次再热机组烟气除湿系统还包括第一阀门F1和第二阀门F2；
第一太阳能集热场JR1的出口和第二太阳能集热场JR2的出口均通过第一阀门F1与有机朗肯循环电动压缩式热泵RB的第一入口连接，用于在第一阀门F1开启时，将高温蒸汽传输至有机朗肯循环电动压缩式热泵RB；
有机朗肯循环电动压缩式热泵RB的第一出口通过第二阀门F2与第一太阳能集热场JR1的入口和第二太阳能集热场JR2的入口连接，用于在第二阀门F2开启时，将高温蒸汽释放热量形成的第一低温热水传输至第一太阳能集热场JR1和第二太阳能集热场JR2。
参见图2，第一太阳能集热场JR1和第二太阳能集热场JR2均通过太阳能板吸收热量，并对管道内流通的流体进行加热，从而实现对第一低温热水进行加热实现高温蒸汽的目的。
当需要太阳能供热装置为有机朗肯循环电动压缩式热泵RB供热时，需要将第一阀门F1和第二阀门F2开启，允许管道内的流体流通。当无需太阳能供热装置为有机朗肯循环电动压缩式热泵RB供热时，将第一阀门F1和第二阀门F2关闭。
在一些实施例中，参见图2，660MW二次再热机组烟气除湿系统还包括第三阀门F3、第四阀门F4、第五阀门F5和第六阀门F6；
二次再热机组还包括锅炉和加热器组；加热器组包括给水泵W2、第二加热器和第三加热器；
第一太阳能集热场JR1的出口通过第三阀门F3与锅炉连接，第一太阳能集热场JR1的入口通过第四阀门F4与第三加热器连接；
第二太阳能集热场JR2的出口通过第五阀门F5与第二加热器连接，第二太阳能集热场JR2的入口通过第六阀门F6与给水泵W2连接。
本实施例通过二次再热机组，可以构建两种耦合方案：分别为：太阳能-二次再热机组发电系统和660MW二次再热机组烟气除湿系统。
两种耦合方案通过切换辅助系统与燃煤系统的连接阀来实现。当打开第三阀门F3、第四阀门F4、第五阀门F5和第六阀门F6，关闭第一阀门F1和第二阀门F2时，此时太阳能供热装置与二次再热机组可以组成太阳能-二次再热机组发电系统，通过太阳能集热场可以有效降低发电煤耗，提高生产效率；当关闭第三阀门F3、第四阀门F4、第五阀门F5和第六阀门F6，打开第一阀门F1和第二阀门F2时，通过太阳能供热装置为有机朗肯循环电动压缩式热泵RB提供热源，不足热源可以通过二次再热机组的低压缸抽汽补足不足热量。
参见图2，二次再热机组还包括高压缸HP、中压缸IP、低压缸LP、发电机G、凝汽器C和凝结水泵W1。
锅炉B分别与高压缸HP、中压缸IP和加热器组连接，低压缸LP分别与中压缸IP和有机朗肯循环电动压缩式热泵RB的第二入口连接，有机朗肯循环电动压缩式热泵RB的第二出口与凝汽器C连接；凝结水泵W1分别与凝汽器C和加热器组连接，高压缸HP、中压缸IP、低压缸LP和凝汽器C均与加热器组连接，低压缸LP还与发电机G连接。
加热器组包括第一加热器(高压加热器组中的#1)、第二加热器(高压加热器组中的#2)、第三加热器(高压加热器组中的#3)、第四加热器(高压加热器组中的#4)、第五加热器(除氧器#5)、第六加热器(低压加热器组中的#6)、第七加热器(低压加热器组中的#7)、第八加热器(低压加热器组中的#8)、第九加热器(低压加热器组中的#9)、第十加热器(低压加热器组中的#10)和给水泵W2。
锅炉B与第一加热器连接，高压缸HP分别与第一加热器、第二加热器和第三加热器连接，中压缸IP分别与第四加热器、给水泵W2、第五加热器和第六加热器连接，低压缸LP分别与第七加热器、第八加热器、第九加热器、第十加热器和凝汽器C连接，凝汽器C和凝结水泵W1均与第十加热器连接；
第二加热器分别与第一加热器和第三加热器连接，第四加热器分别与第三加热器、给水泵W2和第五加热器连接，第五加热器分别与给水泵W2和第六加热器连接，第七加热器分别与第六加热器和第八加热器连接，第九加热器分别与第八加热器和第十加热器连接。
第一加热器、第二加热器、第三加热器和第四加热器均为高压加热器，第五加热器为除氧器，第六加热器、第七加热器、第八加热器、第九加热器和第十加热器均为低压加热器。
加热器组的疏水采用逐级自流的方式，高压加热器的疏水流入除氧器，低压加热器的疏水流入凝汽器C。
在本发明实施例中，加热器组采用10级回热加热器，布置方式为“四高五低一除氧”，高压加热器组包括第一加热器、第二加热器、第三加热器和第四加热器，低压加热器组包括第六加热器、第七加热器、第八加热器、第九加热器和第十加热器，第五加热器为除氧器。高压加热器组和低压加热器组的疏水均采用逐级自流的方式，高压加热器组的疏水流入除氧器，低压加热器组的疏水流入凝汽器C。
锅炉B出口的主蒸汽进入高压缸HP做功，之后返回锅炉B进行再热，再热后的蒸汽依次进入中压缸IP和低压缸LP做功，然后进入凝汽器C，由湿蒸汽凝结为饱和水后经过凝结水泵W1加压，打入低压加热器组，低压加热器组进行加热后流入除氧器，在除氧器内加热除氧后通过给水泵W2加压之后，打入高压加热器组，高压加热器组进行加热后，作为给水FW进入锅炉B，在锅炉B中被加热成为主蒸汽，重复上述循环过程。
其中，高压缸HP、中压缸IP和低压缸LP均可以通过稳压阀与各个加热器连接。
在一些实施例中，660MW二次再热机组烟气除湿系统还包括调节阀和控制器；
低压缸LP通过调节阀与有机朗肯循环电动压缩式热泵RB连接；
控制器用于控制调节阀的开度，以控制低压缸的抽汽传输至有机朗肯循环电动压缩式热泵RB的流速。
在本实施例中，低压缸LP通过调节阀与有机朗肯循环电动压缩式热泵RB的第二入口连接。调节阀可以调节低压缸的抽汽传输至有机朗肯循环电动压缩式热泵RB的流速。控制器可以采用一定的算法控制调节阀的开度，使流入有机朗肯循环电动压缩式热泵RB内的抽汽正好满足其所需。
在一些实施例中，参见图4，控制器用于：
获取烟囱出口水蒸气浓度设定值电信号r1和烟囱出口水蒸气浓度实际值电信号y2的偏差信号，将偏差信号作为当前偏差信号r2，并根据当前偏差信号r2以及历史偏差信号进行微分运算G5(S)得到当前偏差信号的变化率r3；
根据当前偏差信号r2和当前偏差信号的变化率r3得到第一控制信号u1；
获取滤波后的辐射能电信号r7，并将滤波后的辐射能电信号r7和第一控制信号u1求和，得到第二控制信号u2，将第二控制信号u2发送给调节阀G1(S)，第二控制信号u2用于控制调节阀G1(S)的开度。
在本发明实施例中，参见图4，烟囱出口水蒸气浓度设定值电信号r1减去烟囱出口水蒸气浓度实际值电信号y2得到偏差信号，将该偏差信号作为当前偏差信号r2，对当前偏差信号r2以及历史偏差信号进行微分运算G5(S)得到当前偏差信号的变化率r3。示例性地，假设当前偏差信号为e(t)，上一采样周期的偏差信号为e(t-1)，则当前偏差信号的变化率ec(t)为：
T为采样周期。
通过当前偏差信号r2和当前偏差信号的变化率r3可以得到第一控制信号u1，通过滤波后的辐射能电信号r7和第一控制信号u1可以得到第二控制信号u2，将第二控制信号u2发送给调节阀G1(S)，可以控制调节阀G1(S)的开度，进而控制烟气加热器G2(S)的升温温度。
在一种可能的实现方式中，控制器还用于：
获取烟囱出口水蒸气浓度设定值，并将烟囱出口水蒸气浓度设定值转换为烟囱出口水蒸气浓度设定值电信号r1；
获取烟囱出口水蒸气浓度实际值y1，并通过烟囱出口水蒸气浓度测量装置G3(S)，将烟囱出口水蒸气浓度实际值电信号y2的偏差信号。
在一些实施例中，获取滤波后的辐射能电信号r7，包括：
获取预先构建的辐射能电信号r6，并采用递推最小二乘算法对预先构建的辐射能电信号r6进行自适应滤波得到滤波后的辐射能电信号r7。
在本实施例中，可以将预先构建的辐射能电信号r6输入到一阶惯性环节滤波器G4(S)中进行自适应滤波，得到滤波后的辐射能电信号r7。一阶惯性环节滤波器G4(S)采用递推最小二乘法进行滤波，时间常数为6.2s。
在一些实施例中，预先构建的辐射能电信号Q为：
其中，V为进入锅炉的风量；O2为锅炉排烟氧含量，
V′O为单位煤粉完全燃烧所需的空气量；Kvq为煤燃烧理论空气热量比，
Q′O为单位煤完全燃烧发热量。
本实施例采用进入锅炉的风量、单位煤粉完全燃烧所需的空气量等信号预先构建简易的辐射能电信号。
锅炉排烟氧含量与辐射能电信号的关系为：
根据该关系式可以得到辐射能电信号。
在一些实施例中，根据当前偏差信号r2和当前偏差信号的变化率r3得到第一控制信号u1，包括：
根据当前偏差信号r2和当前偏差信号的变化率r3得到当前比例调节系数r4和当前积分调节系数r5；
根据当前比例调节系数r4和当前积分调节系数r5对当前偏差信号r2进行比例积分运算得到第一控制信号u1。
在本发明实施例中，比例积分运算包括比例运算和积分运算，当前比例调节系数r4为比例运算的调节参数，当前积分调节系数r5为积分运算的调节参数。
将当前比例调节系数r4、当前积分调节系数r5和当前偏差信号r2输入到PI控制器PID中，得到第一控制信号u1。
在一些实施例中，根据当前偏差信号r2和当前偏差信号的变化率r3得到当前比例调节系数r4和当前积分调节系数r5，包括：
将当前偏差信号r2模糊化得到当前的目标偏差信号；
将当前偏差信号的变化率r3模糊化得到当前的目标偏差信号的变化率；
根据预存的目标偏差信号、目标偏差信号的变化率和比例调节系数的修正量的对应关系，得到与当前的目标偏差信号和当前的目标偏差信号的变化率对应的当前的比例调节系数的修正量；
根据预存的目标偏差信号、目标偏差信号的变化率和积分调节系数的修正量的对应关系，得到与当前的目标偏差信号和当前的目标偏差信号的变化率对应的当前的积分调节系数的修正量；
获取比例调节系数的初始值，并根据比例调节系数的初始值和当前的比例调节系数的修正量得到当前比例调节系数r4；
获取积分调节系数的初始值，并根据积分调节系数的初始值和当前的积分调节系数的修正量得到当前积分调节系数r5。
在本发明实施例中，模糊化是指将输入量的确定值转换为相应的模糊语言变量值的过程。将当前偏差信号和当前偏差信号的变化率模糊化的具体过程如下：
若当前偏差信号在[-5，-3]的范围内，则当前的目标偏差信号取值NB，若当前偏差信号的变化率在[-5，-3]的范围内，则当前的目标偏差信号的变化率取值NB；
若当前偏差信号在(-3，-1.5]的范围内，则当前的目标偏差信号取值NS，若当前偏差信号的变化率在(-3，-1.5]的范围内，则当前的目标偏差信号的变化率取值NS；
若当前偏差信号在(-1.5,1.5)的范围内，则当前的目标偏差信号取值ZO，若当前偏差信号的变化率在(-1.5,1.5)的范围内，则当前的目标偏差信号的变化率取值ZO；
若当前偏差信号在[1.5，3)的范围内，则当前的目标偏差信号取值PS，若当前偏差信号的变化率在[1.5，3)的范围内，则当前的目标偏差信号的变化率取值PS；
若当前偏差信号在[3，5]的范围内，则当前的目标偏差信号取值PB，若当前偏差信号的变化率在[3，5]的范围内，则当前的目标偏差信号的变化率取值PB。
目标偏差信号E、目标偏差信号的变化率EC和比例调节系数的修正量Δkp的对应关系，即Δkp模糊控制规则表如表1所示，目标偏差信号E、目标偏差信号的变化率EC和积分调节系数的修正量Δki的对应关系，即Δki模糊规则控制表如表2所示。
根据表1可以得到与当前的目标偏差信号和当前的目标偏差信号的变化率对应的当前的比例调节系数的修正量，获取比例调节系数的初始值，比例调节系数的初始值与当前的比例调节系数的修正量的和为当前比例调节系数；根据表2可以得到与当前的目标偏差信号和当前的目标偏差信号的变化率对应的当前的积分调节系数的修正量，获取积分调节系数的初始值，积分调节系数的初始值与当前的积分调节系数的修正量的和为当前积分调节系数。
参见图4，将当前偏差信号r2和当前偏差信号的变化率r3输入到模糊控制器G6(S)中，可以得到当前比例调节系数r4和当前积分调节系数r5。
表1 Δkp模糊控制规则表
表2 Δki模糊控制规则表
在本发明实施例中，通过将简易模糊控制与比例积分控制相结合，可以减少运算量，提高运算速度，使参数的整定速度得到显著提高，并极大地提高了整个控制系统的鲁棒性。
整个烟气除湿过程具有高阶非线性、慢时变、纯滞后等特点，在噪声、负荷扰动和其它一些环境条件变化的影响下，过程参数甚至模型结构会发生变化，控制难度很大。另外，调节回路的被调量是烟囱出口烟气水蒸气含量，由于烟囱的出口水蒸气含量测量采用的是分析仪表，其输出信号存在较大的迟延，对于控制回路来说实时性较差，如直接使用可能引起控制回路的振荡，不能作为直接的调节参数；其次是锅炉的负荷波动带来的烟气量的大幅变化也给测量和调节造成了较大的困难。由于天气、环境等原因，太阳能供热装置不能够为有机朗肯循环电动压缩式热泵RB提供充足热源，不足热源通过调节调节阀的开度供补充不足热量。
为提高调节阀快速性，使烟囱出口水蒸气浓度满足设计要求。针对工艺特点，调节回路设计的指导思想是以烟气除湿流程的宏观反应过程为依据，使有机朗肯循环电动压缩式热泵RB提供的热量与烟气升温所需的热量保持平衡。这就需要调节阀能够根据热量需求快速调节阀门开度，使有机朗肯循环电动压缩式热泵RB提供的热量与烟气升温所需的热量保持平衡，烟囱出口水蒸气浓度满足设计要求。本实施例采用前馈控制和反馈控制相结合的控制策略。以反馈控制使660MW二次再热机组烟气除湿系统烟囱出口水蒸气含量达到设计值，在调节回路中须引入烟囱出口水蒸气含量测量值与给定值一起送入调节器，在其中进行比例积分运算后，与经过滤波后的辐射能信号求和，其运算结果经限幅处理后控制调节阀开度，使有机朗肯循环电动压缩式热泵RB提供的热量与烟气升温所需的热量保持平衡，从而达到烟气除湿的目的。
整个烟气除湿过程非常复杂，过程对象具有高阶非线性、慢时变、纯滞后等特点，在噪声、负荷扰动和其它一些环境条件变化的影响下，过程参数甚至模型结构会发生变化，因此调节器采用简化的模糊PI控制器。模糊控制器有鲁棒性好，动态特性佳的特点，但静态误差却难以去除。PI控制器中的积分环节能很好的消除静差，但动态响应效果差。因此将模糊控制和PID控制算法结合起来，两种算法取长补短，形成模糊PI控制器。简化的模糊PI控制器运算量小，运算速度大大提高，参数整定速度大大提高，整个控制系统的鲁棒性大大提高。
需要说明的是，上述实施例中的所有举例仅仅是为了解释本发明的技术方案，并不用于限定本发明。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述系统的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种660MW二次再热机组烟气除湿系统，其特征在于，包括脱硫塔、烟气加热器、有机朗肯循环电动压缩式热泵、二次再热机组和太阳能供热装置；所述二次再热机组包括低压缸；
所述脱硫塔将外部烟气进行脱硫得到脱硫后的低温烟气，并将所述脱硫后的低温烟气传输至所述烟气加热器；所述烟气加热器利用来自所述有机朗肯循环电动压缩式热泵的第一高温水蒸气，对所述脱硫后的低温烟气进行加热得到高温烟气，将所述高温烟气传输至外部烟囱，并将所述第一高温水蒸气放热形成的第一低温水蒸气传输回所述有机朗肯循环电动压缩式热泵；
所述有机朗肯循环电动压缩式热泵利用所述太阳能供热装置的高温蒸汽和/或所述低压缸的抽汽，对所述第一低温水蒸气进行加热，形成所述第一高温水蒸气。
2.根据权利要求1所述的660MW二次再热机组烟气除湿系统，其特征在于，所述有机朗肯循环电动压缩式热泵包括蒸发冷凝器、冷凝发生器、ORC蒸发器、HP蒸发器、吸收器、电动压缩机、第一循环泵、第二循环泵和第三循环泵；
所述ORC蒸发器利用所述太阳能供热装置的高温蒸汽和/或所述低压缸的抽汽，对低浓度的溴化锂水溶液进行初次加热，对初次加热后的制冷剂进行再次加热，并将初次加热后的低浓度的溴化锂水溶液和再次加热后的制冷剂传输至所述冷凝发生器，将所述高温蒸汽放热形成的第一低温热水和/或所述低压缸的抽汽放热形成的第二低温热水传输至所述HP蒸发器；
所述冷凝发生器将所述再次加热后的制冷剂进行冷凝，得到冷凝后的制冷剂，将所述冷凝后的制冷剂传输至所述电动压缩机，并利用所述再次加热后的制冷剂冷凝释放的热量，对所述初次加热后的低浓度的溴化锂水溶液进行再次加热，使所述初次加热后的低浓度的溴化锂水溶液沸腾，得到高浓度的溴化锂水溶液和第二低温水蒸气，将所述高浓度的溴化锂水溶液经过所述第一循环泵传输至所述吸收器，以及将所述第二低温水蒸气传输至所述蒸发冷凝器；
所述电动压缩机将所述冷凝后的制冷剂进行压缩，并将压缩后的制冷剂传输至所述蒸发冷凝器；
所述蒸发冷凝器利用所述第二低温水蒸气释放的热量，对所述压缩后的制冷剂进行初次加热，并将初次加热后的制冷剂经过所述第三循环泵传输至所述ORC蒸发器，将释放热量后的第二低温水蒸气经过所述第二循环泵传输至所述HP蒸发器；
所述HP蒸发器利用所述第一低温热水和/或所述第二低温热水释放的热量，对所述释放热量后的第二低温水蒸气进行加热，得到中温水蒸气，并将中温水蒸气传输至所述吸收器，将释放热量后的第一低温热水传输回所述太阳能供热装置和/或将释放热量后的第二低温热水传输回所述二次再热机组；
所述吸收器利用所述高浓度的溴化锂水溶液吸收所述中温水蒸气释放的热量，对来自所述烟气加热器的第一低温水蒸气进行加热，得到第一高温水蒸气，并将所述第一高温水蒸气传输回所述烟气加热器，将所述高浓度的溴化锂水溶液被稀释后形成的低浓度的溴化锂水溶液传输至所述ORC蒸发器。
3.根据权利要求1所述的660MW二次再热机组烟气除湿系统，其特征在于，所述太阳能供热装置包括第一太阳能集热场和第二太阳能集热场；
所述660MW二次再热机组烟气除湿系统还包括第一阀门和第二阀门；
所述第一太阳能集热场的出口和所述第二太阳能集热场的出口均通过所述第一阀门与所述有机朗肯循环电动压缩式热泵的第一入口连接，用于在所述第一阀门开启时，将所述高温蒸汽传输至所述有机朗肯循环电动压缩式热泵；
所述有机朗肯循环电动压缩式热泵的第一出口通过所述第二阀门与所述第一太阳能集热场的入口和所述第二太阳能集热场的入口连接，用于在所述第二阀门开启时，将所述高温蒸汽释放热量形成的第一低温热水传输至所述第一太阳能集热场和所述第二太阳能集热场。
4.根据权利要求3所述的660MW二次再热机组烟气除湿系统，其特征在于，所述660MW二次再热机组烟气除湿系统还包括第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门；
所述二次再热机组还包括锅炉和加热器组；所述加热器组包括给水泵、第二加热器和第三加热器；
所述第一太阳能集热场的出口通过所述第三阀门与所述锅炉连接，所述第一太阳能集热场的入口通过所述第四阀门与所述第三加热器连接；
所述第二太阳能集热场的出口通过所述第五阀门与所述第二加热器连接，所述第二太阳能集热场的入口通过所述第六阀门与所述给水泵连接。
5.根据权利要求1至4任一项所述的660MW二次再热机组烟气除湿系统，其特征在于，所述660MW二次再热机组烟气除湿系统还包括调节阀和控制器；
所述低压缸通过调节阀与所述有机朗肯循环电动压缩式热泵连接；
所述控制器用于控制所述调节阀的开度，以控制所述低压缸的抽汽传输至所述有机朗肯循环电动压缩式热泵的流速。
6.根据权利要求5所述的660MW二次再热机组烟气除湿系统，其特征在于，所述控制器用于：
获取烟囱出口水蒸气浓度设定值电信号和烟囱出口水蒸气浓度实际值电信号的偏差信号，将所述偏差信号作为当前偏差信号，并根据所述当前偏差信号以及历史偏差信号进行微分运算得到当前偏差信号的变化率；
根据所述当前偏差信号和所述当前偏差信号的变化率得到第一控制信号；
获取滤波后的辐射能电信号，并将所述滤波后的辐射能电信号和所述第一控制信号求和，得到第二控制信号，将所述第二控制信号发送给所述调节阀，所述第二控制信号用于控制所述调节阀的开度。
7.根据权利要求6所述的660MW二次再热机组烟气除湿系统，其特征在于，所述获取滤波后的辐射能电信号，包括：
获取预先构建的辐射能电信号，并采用递推最小二乘算法对所述预先构建的辐射能电信号进行自适应滤波得到所述滤波后的辐射能电信号。
8.根据权利要求7所述的660MW二次再热机组烟气除湿系统，其特征在于，所述预先构建的辐射能电信号Q为：
其中，V为进入锅炉的风量；O2为锅炉排烟氧含量，
V′O为单位煤粉完全燃烧所需的空气量；Kvq为煤燃烧理论空气热量比，
Q′O为单位煤完全燃烧发热量。
9.根据权利要求6所述的660MW二次再热机组烟气除湿系统，其特征在于，所述根据所述当前偏差信号和所述当前偏差信号的变化率得到第一控制信号，包括：
根据所述当前偏差信号和所述当前偏差信号的变化率得到当前比例调节系数和当前积分调节系数；
根据所述当前比例调节系数和所述当前积分调节系数对所述当前偏差信号进行比例积分运算得到所述第一控制信号。
10.根据权利要求9所述的660MW二次再热机组烟气除湿系统，其特征在于，所述根据所述当前偏差信号和所述当前偏差信号的变化率得到当前比例调节系数和当前积分调节系数，包括：
将所述当前偏差信号模糊化得到当前的目标偏差信号；
将所述当前偏差信号的变化率模糊化得到当前的目标偏差信号的变化率；
根据预存的目标偏差信号、目标偏差信号的变化率和比例调节系数的修正量的对应关系，得到与所述当前的目标偏差信号和所述当前的目标偏差信号的变化率对应的当前的比例调节系数的修正量；
根据预存的目标偏差信号、目标偏差信号的变化率和积分调节系数的修正量的对应关系，得到与所述当前的目标偏差信号和所述当前的目标偏差信号的变化率对应的当前的积分调节系数的修正量；
获取比例调节系数的初始值，并根据所述比例调节系数的初始值和所述当前的比例调节系数的修正量得到所述当前比例调节系数；
获取积分调节系数的初始值，并根据所述积分调节系数的初始值和所述当前的积分调节系数的修正量得到所述当前积分调节系数。
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