CN115183243A - 水冷炉排蒸汽负荷控制方法 - Google Patents

水冷炉排蒸汽负荷控制方法 Download PDF

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洪益州
杨仕桥
丁虹
付志臣
孙丽娟
李新
张二威
路畅
钱中华
杨应永
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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/50—Control or safety arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00—Control systems for steam boilers
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Abstract

本发明属于垃圾焚烧技术领域，具体涉及一种水冷炉排蒸汽负荷控制方法，包括：构建水冷炉排蒸汽负荷控制中一次风控制模块、炉膛火线控制模块和炉膛料层控制模块；以及调用一次风控制模块获取风机开度输出增量、炉膛火线控制模块获取各级滑动炉排的运动间隔时间和实际速度、炉膛料层控制模块获取实际料层厚度进而对水冷炉排进行蒸汽负荷控制；本发明的水冷炉排蒸汽负荷控制方法对水冷炉排进行整体分析，研究各个关联的因素及系统，确认一次风、炉膛火线位置和炉膛料层为影响蒸汽负荷稳定控制的主要因素，进一步综合控制从直接合间接两方面稳定主蒸汽流量，实现水冷炉排蒸汽负荷的稳定控制。

Description

水冷炉排蒸汽负荷控制方法
技术领域
本发明属于垃圾焚烧技术领域，具体涉及一种水冷炉排蒸汽负荷控制方法。
背景技术
垃圾焚烧发电是将垃圾无害化、减量化、资源化处置的有效途径，垃圾焚烧处理不仅能取到环保效果，同时垃圾焚烧的余热可产生蒸汽用于发电、供热，节约能源，是较好的资源回收利用方式。
水冷炉排系统的蒸汽负荷是一个多变量、非线性、强耦合的控制对象，影响其波动的因素较多，亟需一种水流炉排蒸汽负荷控制方法实现整体控制。
发明内容
本发明提供了一种水冷炉排蒸汽负荷控制方法，以解决水冷炉排的蒸汽负荷因影响因素多而无法控制的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种水冷炉排蒸汽负荷控制方法，包括：构建水冷炉排蒸汽负荷控制中一次风控制模块、炉膛火线控制模块和炉膛料层控制模块；以及调用一次风控制模块获取风机开度输出增量、炉膛火线控制模块获取各级滑动炉排的运动间隔时间和实际速度、炉膛料层控制模块获取实际料层厚度进而对水冷炉排进行蒸汽负荷控制。
本发明的有益效果是，本发明的水冷炉排蒸汽负荷控制方法对水冷炉排进行整体分析，研究各个关联的因素及系统，确认一次风、炉膛火线位置和炉膛料层为影响蒸汽负荷稳定控制的主要因素，进一步综合控制从直接和间接两方面稳定主蒸汽流量，实现水冷炉排蒸汽负荷的稳定控制。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的水冷炉排蒸汽负荷控制方法的负荷控制逻辑示意框图；
图2是本发明的水冷炉排蒸汽负荷控制方法的炉膛火线控制图；
图3是本发明的水冷炉排蒸汽负荷控制方法的炉膛料层控制图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明采用先进控制算法，通过对与蒸汽负荷有关联的一次风系统、炉膛火线、炉膛料层三方面的控制方案的研究实现蒸汽负荷的自动控制，解决水冷炉排燃烧控制中的核心问题。
如图1所示，本发明提供了一种水冷炉排蒸汽负荷控制方法，包括：构建水冷炉排蒸汽负荷控制中一次风控制模块、炉膛火线控制模块和炉膛料层控制模块；以及调用一次风控制模块获取风机开度输出增量、炉膛火线控制模块获取各级滑动炉排的运动间隔时间和实际速度、炉膛料层控制模块获取实际料层厚度进而对水冷炉排进行蒸汽负荷控制。
在本实施例中，具体的，所述一次风控制模块包括设置在主燃烧区上方的第三单元和第四单元风室；其中建立第三单元风室和第四单元风室的一次风控制模型，以调节第三单元风室和第四单元风室的风机开度输出增量，进而调节主蒸汽流量；所述风机开度输出增量计算如下：
y1(k)＝a1+b1*[sp-u(k)]；
y2(k)＝a2+b2*[u(k)-u(k-1)]；
Boil_Steam(k)＝k1×y1+k2×y2；
sp为锅炉负荷给定，u(k)为锅炉负荷，y1(k)为参数1，y2(k)为参数2， Boil_Steam(k)为风机开度输出增量。
在本实施例中，具体的，所述炉膛火线控制模块对水冷炉排的滑动炉排运动进行控制，进而实现火线高度调节；包括：将火焰检测组件检测出的火线的高度数值从炉排一单元到五单元均分为0-450等分区间，并设定火线高度数值区间为220-240；计算各级滑动炉排的运动间隔时间和实际速度，其中通过设定的火线高度数值区间与火焰检测组件检测的火线高度数值进行差值比较，若检测的火线高度数值处于设定的火线高度数值区间内，则输出零增量；如果检测火线高度数值大于设定火线高度数值区间，则采用负增量计算滑动炉排实际速度，降低炉膛整体的推料速度；如果检测火线高度数值小于设定火线高度数值区间，则采用正增量计算滑动炉排实际速度，加快膛整体的推料速度；根据上述步骤获得的增量和滑动炉排速度约束滑动炉排的最低速度和最高速度，计算滑动炉排的实际速度，从而控制每级滑动炉排的运动间隔时间，最终实现炉排火线的控制，各级滑动炉排的运动间隔时间和实际速度计算如下：
Vreal＝Vstand*k；
Vstand为滑动炉排基准速度mm/s，k为分布系数，Vreal为滑动炉排实际速度 mm/s；
Tstand＝(L/Vreal)-tcheck
L为滑动炉排运动长度，tcheck为实际检测到滑动前进和后退需要的时间， Tstand为滑动炉排的运动间隔时间；即每级滑动炉排的运动间隔时间由对应每级的分布系数k和滑动炉排实际速度计算得来。
如图2所示，具体的，所述炉膛火线控制模块根据火线设定高度数值与接收到的实际火线检测高度数值对各级滑动炉排的运动间隔时间和实际速度进行控制以校正火线高度数值，焚烧炉排火焰燃烧的位置关系到蒸汽负荷的大小和稳定性，通过滑动炉片控制器的控制保证主燃烧区有充足的燃烧，从而间接的稳定主蒸汽流量。
在本实施例中，具体的，所述炉膛料层控制模块包括：设定标定料层厚度；根据第一单元和第二单元的风室压力计算实际料层厚度，与标定料层厚度进行差值比较，如果实际料层厚度处于正常区间内，则输出0增量；如果实际料层厚度大于标定料层厚度，则采用负增量计算；如果实际料层厚度小于标定料层厚度，则采用正增量计算；所述实际料层厚度计算如下：
Figure BDA0003751470850000041
P为实际风室与炉膛压力差，SP为风机频率给定；P0为风机标定压差，SP0为风机在标定压差时的给定；h0为标定料层厚度，K为修正系数，h为实际料层厚度，其中0＜h＜100。
具体的，料层厚度与第一单元风室和第二单元风室的压力均关系到燃烧的强度，同时料层的均匀性影响燃烧的稳定性，而第一单元风室和第二单元风室的压力直接反应料层的厚度情况，因此维持第一单元风室和第二单元风室的压力在合理区间内，保证了燃烧料层厚度均匀，避免断层，从而间接的稳定主蒸汽流量。
如图3所示，具体的，所述炉膛料层控制模块根据实际料层厚度及其对应增量计算，得到新的给料炉排速度和行程偏差，并进行给料炉排速度和行程偏差的校正控制，最终实现料层厚度的控制。
综上所述，本发明的水冷炉排蒸汽负荷控制方法对水冷炉排进行整体分析，研究各个关联的因素及系统，确认一次风、炉膛火线位置和炉膛料层为影响蒸汽负荷稳定控制的主要因素，进一步综合控制从直接合间接两方面稳定主蒸汽流量，实现水冷炉排蒸汽负荷的稳定控制。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种水冷炉排蒸汽负荷控制方法，其特征在于，包括：
构建水冷炉排蒸汽负荷控制中一次风控制模块、炉膛火线控制模块和炉膛料层控制模块；以及
调用一次风控制模块获取风机开度输出增量、炉膛火线控制模块获取各级滑动炉排的运动间隔时间和实际速度、炉膛料层控制模块获取实际料层厚度进而对水冷炉排进行蒸汽负荷控制。
2.如权利要求1所述的水冷炉排蒸汽负荷控制方法，其特征在于，
所述一次风控制模块包括设置在主燃烧区上方的第三单元和第四单元风室；其中
建立第三单元风室和第四单元风室的一次风控制模型，以调节第三单元风室和第四单元风室的风机开度输出增量，进而调节主蒸汽流量；
所述风机开度输出增量计算如下：
y1(k)＝a1+b1*[sp-u(k)]；
y2(k)＝a2+b2*[u(k)-u(k-1)]；
Boil_Steam(k)＝k1×y1+k2×y2；
sp为锅炉负荷给定，u(k)为锅炉负荷，y1(k)为参数1，y2(k)为参数2，Boil_Steam(k)为风机开度输出增量。
3.如权利要求1所述的水冷炉排蒸汽负荷控制方法，其特征在于，
所述炉膛火线控制模块对水冷炉排的滑动炉排运动进行控制，进而实现火线高度调节；包括：
将火焰检测组件检测出的火线的高度数值从炉排一单元到五单元均分为0-450等分区间，并设定火线高度数值区间为220-240；
计算各级滑动炉排的运动间隔时间和实际速度，其中
通过设定的火线高度数值区间与火焰检测组件检测的火线高度数值进行差值比较，若检测的火线高度数值处于设定的火线高度数值区间内，则输出零增量；如果检测火线高度数值大于设定火线高度数值区间，则采用负增量计算滑动炉排实际速度，降低炉膛整体的推料速度；如果检测火线高度数值小于设定火线高度数值区间，则采用正增量计算滑动炉排实际速度，加快膛整体的推料速度；根据上述步骤获得的增量和滑动炉排基准速度约束滑动炉排的最低速度和最高速度，计算滑动炉排的实际速度，从而控制每级滑动炉排的运动间隔时间，最终实现炉排火线的控制，各级滑动炉排的运动间隔时间和实际速度计算如下：
Vreal＝Vstand*k；
Vstand为滑动炉排基准速度mm/s，k为分布系数，Vreal为滑动炉排实际速度mm/s；
Tstand＝(L/Vreal)-tcheck
L为滑动炉排运动长度，tcheck为实际检测到滑动前进和后退需要的时间，Tstand为滑动炉排的运动间隔时间；即
每级滑动炉排的运动间隔时间由对应每级的分布系数k和滑动炉排实际速度计算得来。
4.如权利要求3所述的水冷炉排蒸汽负荷控制方法，其特征在于，
所述炉膛火线控制模块根据火线设定高度数值与接收到的实际火线检测高度数值对各级滑动炉排的运动间隔时间和实际速度进行控制以校正火线高度数值。
5.如权利要求1所述的水冷炉排蒸汽负荷控制方法，其特征在于，
所述炉膛料层控制模块包括：
设定标定料层厚度；
根据第一单元和第二单元的风室压力计算实际料层厚度，与标定料层厚度进行差值比较，如果实际料层厚度处于正常区间内，则输出0增量；如果实际料层厚度大于标定料层厚度，则采用负增量计算；如果实际料层厚度小于标定料层厚度，则采用正增量计算；
所述实际料层厚度计算如下：
Figure FDA0003751470840000031
P为实际风室与炉膛压力差，SP为风机频率给定；P0为风机标定压差，SP0为风机在标定压差时的给定；
h0为标定料层厚度，K为修正系数，h为实际料层厚度，其中
0＜h＜100。
6.如权利要求5所述的水冷炉排蒸汽负荷控制方法，其特征在于，
所述炉膛料层控制模块根据实际料层厚度及其对应增量计算，得到新的给料炉排速度和行程偏差，并进行给料炉排速度和行程偏差的校正控制，最终实现料层厚度的控制。
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