本發(fā)明屬于火力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種低氮燃燒器改造后減小鍋爐在升降負荷過程中主再熱汽溫波動的方法。

背景技術(shù)：

為了響應(yīng)國家的環(huán)保要求，達到超凈排放的標準，我國的火力發(fā)電機組已大規(guī)模進行了相應(yīng)的超凈排放改造，目前超凈改造的技術(shù)路線主要有：低氮燃燒器+SCR+低低溫電除塵器+濕法煙氣脫硫工藝+濕式電除塵器；低氮燃燒器+SCR+高效除塵器+濕法煙氣脫硫工藝+濕式電除塵器；低氮燃燒器+SCR+低低溫電除塵器+優(yōu)化后的濕法煙氣脫硫工藝(含高效除霧器)。據(jù)統(tǒng)計在300MW以上的火力發(fā)電機組約有90％的機組采用了低氮燃燒器，由于低氮燃燒器改造后，燃燒區(qū)相對缺氧導致下部燃燒著火推遲，下部受熱面的輻射換熱和對流換熱比鍋爐最初設(shè)計值換熱量減少，相反，上部及尾部受熱面的換熱量大幅提高，原有設(shè)計的過熱度已經(jīng)不能符合低氮改造后的鍋爐各層的換熱要求，導致低氮燃燒器改造后鍋爐的主再熱汽溫在升降負荷的過程中波動幅度較大。同時，當前我國的火力發(fā)電機組裝機容量過剩，清潔能源和新能源異軍突起，使得更多的火力發(fā)電機組作為調(diào)峰機組，升降負荷的頻率相對較大，上述兩個原因相互耦合，加劇了低氮燃燒器改造后鍋爐的主再熱汽溫在升降負荷的過程中波動幅度，主再熱汽溫的波動幅度較大，會引起汽輪機的振動，嚴重影響了機組的安全運行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種減小鍋爐在升降負荷過程中主再熱汽溫波動的方法，該方法能夠減少低氮燃燒器改造后的鍋爐在升降負荷過程中主再熱汽溫的波動幅度，保證火力發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行。

本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實現(xiàn)：減小鍋爐在升降負荷過程中主再熱汽溫波動的方法，其特征在于，包括如下步驟：

A、記錄運行數(shù)據(jù)：記錄低氮燃燒器改造后的鍋爐在不同且穩(wěn)定負荷下工作時的運行數(shù)據(jù)，所述運行數(shù)據(jù)包括主蒸汽汽溫、再熱蒸汽汽溫、過熱度、燃燒器擺角、總給煤量、給水量、二次風總風量和再熱器煙氣調(diào)節(jié)擋板開度；

B、動態(tài)試驗摸底：使鍋爐在連續(xù)升負荷過程中和連續(xù)降負荷過程中運行，并記錄上述運行數(shù)據(jù)以及主再熱汽溫的波動差值；

C、獲得理論值：根據(jù)步驟A中的運行數(shù)據(jù)和步驟B中的運行數(shù)據(jù)及主再熱汽溫的波動差值進行數(shù)據(jù)計算，從而獲得理論過熱度、理論燃燒器擺角和理論二次風總風量偏置量，其中數(shù)據(jù)計算包括熱量計算、截面積負荷和熱容積負荷計算；

D、理論值修正：對鍋爐設(shè)置理論過熱度、理論燃燒器擺角和理論二次風總風量偏置量，然后在升負荷和降負荷過程中運行，根據(jù)主再熱汽溫的波動變化對理論過熱度、理論燃燒器擺角和理論二次風總風量偏置量進行修正，獲得主再熱汽溫波動差值小時的過熱度修正值、燃燒器擺角修正值和二次風總風量偏置量修正值；

E、參數(shù)值設(shè)置：在升負荷過程中，根據(jù)過熱度修正值對過熱度原設(shè)定值進行正偏差增大，根據(jù)燃燒器擺角修正值對燃燒器擺角原設(shè)定值進行向上放大，根據(jù)二次風總風量偏置量修正值對二次風總風量原設(shè)定值進行負偏置，在降負荷過程中，根據(jù)過熱度修正值對過熱度原設(shè)定值進行負偏差減小，根據(jù)燃燒器擺角修正值對燃燒器擺角原設(shè)定值進行向下放大，根據(jù)二次風總風量偏置量修正值對二次風總風量原設(shè)定值進行正偏置。

在步驟C中熱量計算獲得理論過熱度的公式為：T_S＝K_Sf(Q_a,Q_V,V,T)，式中，T_S為過熱度(℃)，K_S為多因子修正經(jīng)驗值，Q_a為截面熱負荷(kw/m2)，Q_V為容積熱負荷(kw/m3)，V為升降負荷速率(MW/min)，T為當前壓力下對應(yīng)的溫度(℃)；截面積負荷的計算公式為：式中，B為每小時燃料的消耗量(Kg/h)，Q_ar,net為燃料的收到基低位發(fā)熱量(KJ/Kg)，A為燃燒器區(qū)域爐膛截面積(m²)；熱容積負荷的計算公式為：式中，V1為爐膛容積(m³)；理論燃燒器擺角與主蒸汽汽溫、再熱蒸汽汽溫的溫度有關(guān)，當燃燒器擺角向上擺動(開度θ₁)時，主蒸汽汽溫或再熱蒸汽汽溫的溫度升高(溫度T₁)，燃燒器擺角向下擺動(開度θ₂)時，主蒸汽汽溫或再熱蒸汽汽溫的溫度降低(溫度T₂)。理論燃燒器擺角是根據(jù)初始設(shè)定的燃燒器擺角值所對應(yīng)主蒸汽汽溫或者再熱蒸汽汽溫的溫度區(qū)間進行差值計算得出：式中λ為計算比例系數(shù)；理論二次風總偏置量是在不影響鍋爐正常燃燒的情況下所設(shè)定的經(jīng)驗值，初值為二次風總風量的％1，然后根據(jù)反饋值進行同增量1％的增加，得到最佳的理論二次風總偏置量，本方法通過步驟A和步驟B中記錄的數(shù)據(jù)，在應(yīng)用這些現(xiàn)有的數(shù)據(jù)計算方式以得出理論過熱度、理論燃燒器擺角和理論二次風總風量偏置量，這三個變量的改變均可能影響主再熱汽溫的波動幅度，然后將該理論過熱度、理論燃燒器擺角和理論二次風總風量偏置量設(shè)置至鍋爐的在線控制系統(tǒng)，并使該鍋爐在升負荷和降負荷過程中運行，在運行過程中觀察主再熱汽溫的波動幅度，當主再熱汽溫的波動幅度較大時則修改理論過熱度、理論燃燒器擺角和理論二次風總風量偏置量中的一個或者多個，直到主再熱汽溫的波動幅度在合理范圍內(nèi)，此時獲得過熱度修正值、燃燒器擺角修正值和二次風總風量偏置量修正值，當火力發(fā)電機組啟動時鍋爐按照過熱度原設(shè)定值、燃燒器擺角原設(shè)定值和二次風總風量原設(shè)定值進行運行，其中過熱度原設(shè)定值、燃燒器擺角原設(shè)定值和二次風總風量原設(shè)定值為鍋爐制造時的初始設(shè)定值，然后在升降負荷過程中通過過熱度修正值、燃燒器擺角修正值和二次風總風量偏置量修正值分別對過熱度原設(shè)定值、燃燒器擺角原設(shè)定值和二次風總風量原設(shè)定值為鍋爐制造時的初始設(shè)定值進行修正，使得修正后的鍋爐在升降負荷過程中主再熱汽溫的波動幅度在合適范圍內(nèi)，保證火力發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行。

在上述的減小鍋爐在升降負荷過程中主再熱汽溫波動的方法中，在步驟D過程中，根據(jù)層次分析法計算多變量組合權(quán)重因子，從而獲得對主再熱汽溫影響較大的權(quán)重因子，其中多變量組合權(quán)重因子包括過熱度、燃燒器擺角和二次風總風量偏置量。由于過熱度、燃燒器擺角和二次風總風量偏置量這三個權(quán)重因子均可能對主再熱汽溫的波動幅度產(chǎn)生影響，因此在步驟D中需要先確定在當前負荷下哪個權(quán)重因子對主再熱汽溫的波動幅度影響最大，具體的，通過層次分析法進行計算，該層次分析法是一種能夠獲得權(quán)重最大因子的方法，即將各個影響要素相對于其他的各要素進行逐次兩兩比較判斷，得出相對重要程度的比較權(quán)，數(shù)字越大，證明行要素比列要素越重要，最大為9，表示極端重要；最小為1，表示同等重要，倒數(shù)表明相對不重要程度，1/9最不重要，建立判斷矩陣，進行特征向量和特征值的計算，然后將本層次各要素的相對權(quán)重向量進行加權(quán)求和，最后進行層次排序，得出各應(yīng)影響要素的權(quán)重因子，這是一種現(xiàn)有方法的應(yīng)用，從而找出過熱度、燃燒器擺角和二次風總風量偏置量中對主再熱汽溫波動幅度影響最大的變量，然后對該變量的理論值進行修正，直到主再熱汽溫的波動幅度在合適范圍內(nèi)時獲得該變量的修正值。

在上述的減小鍋爐在升降負荷過程中主再熱汽溫波動的方法中，在步驟D過程中，將對主再熱汽溫影響較大的權(quán)重因子所關(guān)乎的變量在DCS的控制邏輯參數(shù)中進行修改。當確定對主再熱汽溫影響較大的權(quán)重因子后，在DCS的控制邏輯參數(shù)中對該權(quán)重因子所關(guān)乎的變量進行修改，其中DCS是一種現(xiàn)有的計算機控制系統(tǒng)，為本鍋爐制造時自帶的控制系統(tǒng)。

在上述的減小鍋爐在升降負荷過程中主再熱汽溫波動的方法中，在步驟B過程中，鍋爐在升負荷動態(tài)試驗中的負荷以5MW/min從500MW上升至600MW、以15MW/min從600MW上升至900MW、以5MW/min從900MW上升至940MW，鍋爐在降負荷動態(tài)試驗中的負荷以5MW/min從940MW下降至900MW、以15MW/min從900MW下降至600MW、以5MW/min從600MW下降至500MW。這是鍋爐在升負荷動態(tài)試驗及降負荷動態(tài)試驗中的試驗條件，在該試驗條件下獲得試驗結(jié)果，在該試驗過程中記錄數(shù)據(jù)計算所需的運行數(shù)據(jù)。

在上述的減小鍋爐在升降負荷過程中主再熱汽溫波動的方法中，在步驟E的升負荷和降負荷運行過程中，鍋爐的再熱器煙氣擋板投入自動控制，由再熱蒸汽汽溫進行動態(tài)反饋調(diào)節(jié)。根據(jù)負荷的升降變化，再熱蒸汽汽溫相適應(yīng)的改變，并反饋調(diào)節(jié)再熱器煙氣擋板的開度。

在上述的減小鍋爐在升降負荷過程中主再熱汽溫波動的方法中，在步驟E的升負荷和降負荷運行過程中，燃燒器擺角在放大后投入自動控制，由當前負荷和目標負荷的差值進行動態(tài)反饋調(diào)節(jié)。在負荷變化過程中由當前負荷與目標負荷的差值動態(tài)輸入反饋余量，該反饋余量自動控制放大后的燃燒器擺角。

在上述的減小鍋爐在升降負荷過程中主再熱汽溫波動的方法中，在步驟A過程中，記錄至少三個月的鍋爐運行數(shù)據(jù)。以獲得準確、穩(wěn)定的運行數(shù)據(jù)，確保通過數(shù)據(jù)計算獲得的理論過熱度、理論燃燒器擺角和理論二次風總風量偏置量的準確性。

在上述的減小鍋爐在升降負荷過程中主再熱汽溫波動的方法中，鍋爐為1000MW火力發(fā)電機組雙切圓鍋爐。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本減小鍋爐在升降負荷過程中主再熱汽溫波動的方法具有以下優(yōu)點：

1、由于本方法能夠獲得升降負荷過程中的過熱度修正值、燃燒器擺角修正值和二次風總風量偏置量修正值，通過該三個修正值能夠原始值進行修正，使得修正后的鍋爐在升降負荷過程中主再熱汽溫的波動幅度在合適范圍內(nèi)，保證火力發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行。

2、由于在對理論過熱度、理論燃燒器擺角和理論二次風總風量偏置量進行修正之前，預(yù)先通過層次分析法確定對主再熱汽溫影響較大的權(quán)重因子，避免盲目修正，使得理論值的修正更加有目的性和效率。

3、本方法不需要對現(xiàn)有的控制系統(tǒng)進行大幅度的修改或更換，只需要對權(quán)重因子占比較大的關(guān)聯(lián)系數(shù)修改即可，可操作性強，適用性、實用性、經(jīng)濟性較好。

附圖說明

圖1是本減小鍋爐在升降負荷過程中主再熱汽溫波動的方法的流程示意圖。

具體實施方式

以下是本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。

如圖1所示，減小鍋爐在升降負荷過程中主再熱汽溫波動的方法，其中鍋爐為1000MW火力發(fā)電機組雙切圓鍋爐，包括如下步驟：

A、記錄運行數(shù)據(jù)：記錄鍋爐在不同且穩(wěn)定負荷下工作時的運行數(shù)據(jù)，包括主蒸汽汽溫、再熱蒸汽汽溫、過熱度、燃燒器擺角、總給煤量、給水量、二次風總風量和再熱器煙氣調(diào)節(jié)擋板開度；在本實施例中分別記錄鍋爐在950MW、750MW和500MW三個不同負荷下運行三個月的運行數(shù)據(jù)，具體運行數(shù)據(jù)如下：

在上面的運行數(shù)據(jù)中，燃燒器擺角的最大開度為±20°，其中當燃燒器擺角為50％時燃燒器為水平位置，因此當燃燒器擺角為80％時燃燒器擺角的開度為+12°，當燃燒器擺角為75％時燃燒器擺角的開度為+10°，當燃燒器擺角為47％時燃燒器擺角的開度為-1.2°。而1000MW火力發(fā)電機組的過熱度計算是以汽水分離器進口溫度作為基礎(chǔ)值。

B、動態(tài)試驗摸底：使鍋爐在連續(xù)升負荷過程中和連續(xù)降負荷過程中運行，并記錄主蒸汽汽溫、再熱蒸汽汽溫、過熱度、燃燒器擺角、總給煤量、給水量、二次風總風量和再熱器煙氣調(diào)節(jié)擋板開度的運行數(shù)據(jù)以及主再熱汽溫的波動差值；其中連續(xù)升負荷動態(tài)試驗過程中，負荷以5MW/min從500MW上升至600MW、再以15MW/min從600MW上升至900MW、再以5MW/min從900MW上升至940MW，在該試驗過程中主再熱汽溫超過610℃，事故噴水，當負荷上升到位后主蒸汽汽溫下降10℃，主再熱汽溫下降15℃；連續(xù)降負荷動態(tài)試驗過程中，負荷以5MW/min從940MW下降至900MW、再以15MW/min從900MW下降至600MW，再以5MW/min從600MW下降至500MW，在該試驗過程中主蒸汽汽溫超過605℃，主再熱汽溫超過609℃，且主再熱汽溫波動幅度較大，波動幅度最大差值在12℃～14℃，相關(guān)參數(shù)在升降負荷過程中的動態(tài)數(shù)據(jù)瞬時值如下：

C、獲得理論值：根據(jù)步驟A中的運行數(shù)據(jù)和步驟B中的運行數(shù)據(jù)及主再熱汽溫的波動差值，通過熱量計算、截面積負荷和熱容積負荷計算，獲得理論過熱度、理論燃燒器擺角和理論二次風總風量偏置量。

D、理論值修正：對鍋爐設(shè)定理論過熱度、理論燃燒器擺角和理論二次風總風量偏置量，然后在升負荷和降負荷過程中運行，由于過熱度、燃燒器擺角和二次風總風量偏置量均可能對主再熱汽溫的波動幅度產(chǎn)生影響，因此先通過層次分析法計算多變量組合權(quán)重因子，從而獲得在當前負荷下，過熱度、燃燒器擺角和二次風總風量偏置量中對主再熱汽溫影響較大的權(quán)重因子，再將對主再熱汽溫影響較大的權(quán)重因子所關(guān)乎的變量在DCS的控制邏輯參數(shù)中進行修改，即對該權(quán)重因子所關(guān)乎的變量理論值進行修正，直到主再熱汽溫的波動幅度在合適范圍內(nèi)，此時獲得過熱度修正值、燃燒器擺角修正值和二次風總風量偏置量修正值，具體的修正值如下所示：

當鍋爐升負荷時，對二次風總風量進行3％～5％的負偏置，當鍋爐降負荷時，對二次風總風量進行3％～4％的正偏置。

E、參數(shù)值設(shè)置：鍋爐啟動時過熱度、燃燒器擺角及二次風總風量均以原設(shè)定值進行運行，當鍋爐升負荷時，根據(jù)過熱度修正值對過熱度原設(shè)定值進行正偏差增大，根據(jù)燃燒器擺角修正值對燃燒器擺角原設(shè)定值進行向上放大，根據(jù)二次風總風量偏置量修正值對二次風總風量原設(shè)定值進行負偏置；當鍋爐降負荷時，根據(jù)過熱度修正值對過熱度原設(shè)定值進行負偏差減小，根據(jù)燃燒器擺角修正值對燃燒器擺角原設(shè)定值進行向下放大，根據(jù)二次風總風量偏置量修正值對二次風總風量原設(shè)定值進行正偏置，同時在鍋爐的升降負荷過程中將鍋爐的再熱器煙氣擋板投入自動控制，由再熱蒸汽汽溫進行動態(tài)反饋調(diào)節(jié)，燃燒器擺角在放大后投入自動控制，由當前負荷和目標負荷的差值進行動態(tài)反饋調(diào)節(jié)，此時鍋爐能夠在升降負荷過程中保證主再熱汽溫的波動幅度在合適范圍內(nèi)，保證火力發(fā)電機組的安全穩(wěn)定運行。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。

盡管本文較多地使用了主蒸汽汽溫、再熱蒸汽汽溫、過熱度、燃燒器擺角等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。