專利名稱：直吹式火電機組煤種混燒控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于火電廠自動控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種直吹式火電機組煤種混燒控制方法?？捎糜谥贝凳交痣姍C組同時燃用不同煤種時的自動控制。實現(xiàn)火電機組煤種混燒時，既能滿足電網(wǎng)自動發(fā)電控制(AGC)的快速性要求，又能實現(xiàn)主要控制參數(shù)的安全、穩(wěn)定，提聞機組對煤質(zhì)變化的適應(yīng)能力。
背景技術(shù)：
近年來，隨著電煤價格持續(xù)上漲，煤電矛盾日益凸顯，很多電廠為了降低燃料成本、扭虧增盈，開始在設(shè)計煤種中大量摻燒熱值低、價格廉的非設(shè)計煤種，造成鍋爐慣性增力口，機組負荷響應(yīng)能力下降，無法滿足電網(wǎng)自動發(fā)電控制(AGC)的要求。這就需要對機組大量摻燒非設(shè)計煤種的工況進行有針對性的控制方法優(yōu)化，提高機組對煤質(zhì)變化的適應(yīng)能力,滿足電網(wǎng)AGC的要求。 按反饋回路不同，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)可以分為以鍋爐跟蹤為基礎(chǔ)(BFC)和以汽機跟蹤為基礎(chǔ)(TFC)兩種協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)的本質(zhì)差別在于反饋回路，BFC系統(tǒng)爐調(diào)壓，機調(diào)功，TFC系統(tǒng)則相反。BFC協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，機組的負荷響應(yīng)速度快、負荷控制精度較高，但機前壓力波動幅度較大。按照調(diào)度部門對機組投入AGC運行指標的要求，在這種協(xié)調(diào)方式下機組最適合投入AGC運行。TFC協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)則相反，機前壓力波動較小，這對于機組的穩(wěn)定運行比較有利；但同時由于采用了慣性和遲延都較大的鍋爐來控制機組負荷，因此機組的負荷響應(yīng)特性較差，負荷控制精度也較低。國內(nèi)早先引進的超臨界直流鍋爐機組采用了 TFC協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)；新近投產(chǎn)的1000MW級超超臨界機組采用了 BFC協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。對于超(超)臨界燃煤機組來說，汽壓的波動，還將影響汽溫劇烈波動(關(guān)聯(lián)性強)，如果采用TFC協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，當燃料擾動時，汽壓基本保持平穩(wěn)，更適應(yīng)于直流鍋爐的蓄熱與汽水流動特性。BFC協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，初始階段汽壓偏離較快，但后續(xù)調(diào)節(jié)中鍋爐熱慣性小，能量補充快，適合連續(xù)滑壓運行。按前饋回路不同，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)可分為間接能量平衡(IEB)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和直接能量平衡(DEB)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。IEB采用功率信號作為前饋信號，通過它來協(xié)調(diào)機組之間的聯(lián)系，使單元機組在參加電網(wǎng)調(diào)頻和調(diào)峰過程中，能夠迅速地根據(jù)負荷的變化而進行彼此之間的協(xié)調(diào)。而DEB通過構(gòu)造能量平衡信號取代功率給定信號，作為控制回路的前饋信號。直接能量平衡策略具有主汽壓力調(diào)節(jié)偏差小的特點，其思想是在負荷控制動態(tài)過程中汽機能量需求等于鍋爐發(fā)熱量。這種方式能避免在間接能量平衡策略控制時的動態(tài)過程中，由于壓力響應(yīng)滯后所產(chǎn)生的壓力偏差導(dǎo)致鍋爐煤量的過加或過減。能量平衡信號=C,其中P1為汽輪機第一級后壓力，Pt為主蒸汽壓力，Ps為主蒸
上i
汽壓力設(shè)定值。能量平衡信號表示汽輪機向鍋爐索取的能量需求，建立了汽輪機負荷與汽輪機調(diào)門之間的正確比例關(guān)系，且不受鍋爐側(cè)擾動的影響，能夠快速反映機組負荷的變化(能量需求變化)。熱量信號+其中P1為汽輪機第一級后壓力，Pd為汽包壓力，Gb為蓄
CU
熱系數(shù)。熱量信號間接代表了進入鍋爐的燃料量測量和相應(yīng)的風量。不管燃用何種燃料，這種測量都是正確的，它可反映燃料數(shù)量的改變，同時也可反映出燃料成分的改變，包括其發(fā)熱量的改變。熱量信號免除汽輪機側(cè)擾動的影響，確切表述鍋爐供應(yīng)的能量。當汽門開大時，P1升高，汽包壓力減少，兩者正好平衡，熱量信號不變，這表示汽輪機閥門的動作對熱量信號沒有影響。當前，現(xiàn)代控制理論中的很多方法被應(yīng)用到單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)優(yōu)化中，如《中國電機工程學(xué)報》的《基于模糊推理和自適應(yīng)控制的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計新方法及其應(yīng)用》;《中國電力》的《基于狀態(tài)觀測器的狀態(tài)反饋控制在300MW單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用》；《中國電力》的《自動發(fā)電控制優(yōu)化控制策略研究與應(yīng)用》等。這些方法的應(yīng)用需要 建立機組的數(shù)學(xué)模型，對機組的負荷控制指令進行調(diào)整，通過控制指令的變化，改善機組的動態(tài)特性。對火電機組的協(xié)調(diào)控制研究主要集中在對鍋爐主控指令和汽機主控指令的優(yōu)化控制，例如中國專利“直流爐單元機組直接能質(zhì)平衡協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)”專利號201110103988提出了一種協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)分別采用直接能量平衡機理實現(xiàn)汽機功率調(diào)節(jié)回路與鍋爐燃燒調(diào)節(jié)回路間的動態(tài)解耦和采用直接質(zhì)量(流量)平衡機理實現(xiàn)汽機功率調(diào)節(jié)回路與鍋爐給水調(diào)節(jié)回路間的動態(tài)解耦；并通過機組功率指令信號和燃水比校正信號將上述三個多變量并行調(diào)節(jié)回路轉(zhuǎn)化為具有遞階結(jié)構(gòu)的解耦調(diào)節(jié)回路；中國專利“一種超臨界直流爐綜合型協(xié)調(diào)控制方法”專利號200810240315提出了一種超臨界直流爐綜合型協(xié)調(diào)控制方法，在鍋爐主控指令中增加狀態(tài)觀測器進行控制。以上關(guān)于火電機組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的研究中主要是針對協(xié)調(diào)控制中的鍋爐主控和汽機主控進行研究，但對于在設(shè)計煤種中大量摻燒熱值低、價格廉的非設(shè)計煤種工況，沒有有效的手段進行控制。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種直吹式火電機組煤種混燒控制方法，其目的是為了解決直吹式火電機組同時燃用不同煤種時的自動控制問題。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的直吹式火電機組煤種混燒控制方法，包括以下步驟( I)對采購來的燃煤進行檢測、分類，將相同特點的燃煤放在一起；(2)控制進入單臺磨煤機的燃煤類型，保證單臺磨煤機中進入的是相同特點的燃煤，采用爐膛內(nèi)混燒方式；(3)對單臺磨煤機的總熱量進行計算，從而計算出單臺磨煤機當量燃煤量；(4)依據(jù)進入單臺磨煤機煤種的不同和磨煤機的運行狀態(tài)的不同，對磨煤機的出力能力進行計算，使單臺磨煤機的出力滿足相應(yīng)的出力曲線要求。所述的相同特點的燃煤是指種類相同、熱值相近的燃煤。所述的種類相同、熱值相近的燃煤包括褐煤、煙煤、無煙煤、半無煙煤、油煙煤；煙煤低位發(fā)熱值有19677KJ/kg、21227KJ/kg、22190KJ/kg等多種，褐煤的低位發(fā)熱值有12560KJ/kg、13397KJ/kg、14653KJ/kg等多種，低位發(fā)熱值相差300KJ/kg可認為熱值相近。所述的控制進入單臺磨煤機的燃煤類型是采用爐膛內(nèi)混燒方式。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明是通過對單臺磨 煤機的控制，實現(xiàn)直吹式火電機組煤種混燒后，機組變負荷能力的提高和機組各主要運行參數(shù)的穩(wěn)定。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下創(chuàng)新點1.對進入單臺磨煤機的總熱量進行精確控制，從而對進入鍋爐的總熱量進行精確控制；2.對單臺磨煤機的出力進行智能控制，滿足磨制各種煤種的要求。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有提高了機組變負荷能力，滿足電網(wǎng)調(diào)度AGC的要求；增強了機組各主要運行參數(shù)的穩(wěn)定性；增加了機組的煤種適應(yīng)性，可有效降低燃料成本的顯著優(yōu)點。下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
具體實施例方式本發(fā)明是一種直吹式火電機組煤種混燒控制方法，本發(fā)明包括如下步驟一、對采購來的燃煤進行檢測、分類，將相同特點的燃煤放在一起；相同特點的燃煤是指種類相同、熱值相近的燃煤。例如，燃煤的種類包括褐煤、煙煤、無煙煤、半無煙煤、油煙煤等，煙煤低位發(fā)熱值有19677KJ/kg、21227KJ/kg、22190KJ/kg等多種，褐煤的低位發(fā)熱值有12560KJ/kg、13397KJ/kg、14653KJ/kg等多種，低位發(fā)熱值相差300KJ/kg可認為熱值相近。二.控制進入單臺磨煤機的燃煤類型，保證單臺磨煤機中進入的是相同特點的燃煤；本方法采用爐膛內(nèi)混燒方式，每臺磨煤機根據(jù)電網(wǎng)負荷情況運行不同煤種，不采用煤場混煤方式。以600MW容量機組配6臺磨煤機為例說明如下機組進行煙煤和褐煤的混燒，依據(jù)不同負荷，磨煤機運行方式組合如下(一)400MW以下，5臺磨煤機運行全燒褐煤。(二)520麗以下，6臺磨煤機運行，5臺燒褐煤I臺燒煙煤。(三)600麗以下，6臺磨煤機運行，4臺燒褐煤2臺燒煙煤。三.對單臺磨煤機的總熱量進行計算，從而計算出單臺磨煤機當量燃煤量；當前，火電機組的協(xié)調(diào)控制中，對燃煤量的控制主要是前饋-反饋控制方式，即以負荷-煤量曲線為前饋，以主蒸汽壓力為反饋進行燃煤量的控制，而負荷-煤量曲線的輸出為當前負荷所需的設(shè)計煤種量，若進行煤種混燒后，實際煤種大大偏離了設(shè)計煤種，則所產(chǎn)生的偏差均通過反饋進行修正，必然造成機組的負荷響應(yīng)能力下降，主要參數(shù)波動大。本方法通過對單臺磨煤機的總熱量進行計算，從而計算出單臺磨煤機當前煤種所對應(yīng)的設(shè)計煤種量，保證實際進入鍋爐的總熱量滿足要求，使負荷-煤量曲線更加準確執(zhí)行，減少反饋回路的動作幅度，保證機組在快速響應(yīng)負荷的同時，主要參數(shù)滿足要求。四.依據(jù)進入單臺磨煤機煤種的不同和磨煤機的運行狀態(tài)的不同，對磨煤機的出力能力進行計算，使單臺磨煤機的出力滿足相應(yīng)的出力曲線要求；磨煤機可靠制粉的條件包括磨煤出力、通風出力、干燥出力的要求。進行煤種混燒后，磨煤機的出力能力會發(fā)生變化，若不進行調(diào)節(jié)會造成出力不足而導(dǎo)致堵磨、超溫或低溫等情況，影響機組安全、穩(wěn)定運行。例如煙煤和褐煤混燒時，由于褐煤發(fā)熱量降低，想要達到BMCR工況，必須增加總?cè)济毫?。同時，褐煤水分較高，磨煤機出口溫度降低，影響磨煤機的干燥出力，這又需要控制褐煤的量。下面舉例說明，某火力發(fā)電廠600MW超臨界機組設(shè)計煤種為發(fā)熱量21230KJ/kg的煙煤。實際采購的煙煤低位發(fā)熱量在19677KJ/kg-22190KJ/kg之間變化，摻燒的褐煤，低位發(fā)熱量在12560KJ/kg-14653KJ/kg之間變化。應(yīng)用直吹式火電機組煤種混燒控制方法一.對采購來的燃煤進行檢測、分類，將低位發(fā)熱值相差300KJ/kg的煙煤放在一起，將低位發(fā)熱值相差300KJ/kg的褐煤放在一起。二.控制進入單臺磨煤機的燃煤類型，上層4臺磨煤機為褐煤，下層2臺磨煤機為煙煤，采取的運行方式是360MW以下，上層4臺磨煤機運行全部燒褐煤；360MW-480MW之間上層4臺褐煤磨煤機和下層I臺煙煤磨煤機運行；480MW_600MW之間上層4臺褐煤磨煤機和下層2臺煙煤磨煤機運行。三.對單臺磨煤機的總熱量進行計算，從而計算出單臺磨煤機當量燃煤量，不改變原有協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的參數(shù)即可實現(xiàn)有效控制。四.依據(jù)進入單臺磨煤機煤種的不同和磨煤機的運行狀態(tài)的不同，對磨煤機的出力能力進行計算，使單臺磨煤機的出力滿足相應(yīng)的出力曲線要求；對于燃用褐煤的磨煤機，其出力能力主要受到干燥出力的影響，依據(jù)磨煤機出口溫度對給煤量進行控制，對于燃用煙煤的·磨煤機，其出力能力主要受到通風出力的影響，依據(jù)磨煤機入口總風量對給煤量進行控制。與常規(guī)控制方法相比，直吹式火電機組煤種混燒控制方法增加了機組的煤種適應(yīng)性，提高了機組變負荷能力，增強了機組各主要運行參數(shù)的穩(wěn)定性。以上實施例對本發(fā)明的具體實施方式
作了說明，但這些說明不能被理解為限制了本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的保護范圍由隨附的權(quán)利要求書限定，任何在本發(fā)明權(quán)利要求基礎(chǔ)上的改動都是本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.直吹式火電機組煤種混燒控制方法，其特征在于包括以下步驟 (1)對采購來的燃煤進行檢測、分類，將相同特點的燃煤放在一起； (2)控制進入單臺磨煤機的燃煤類型，保證單臺磨煤機中進入的是相同特點的燃煤，采用爐膛內(nèi)混燒方式； (3)對單臺磨煤機的總熱量進行計算，從而計算出單臺磨煤機當量燃煤量； (4)依據(jù)進入單臺磨煤機煤種的不同和磨煤機的運行狀態(tài)的不同，對磨煤機的出力能力進行計算，使單臺磨煤機的出力滿足相應(yīng)的出力曲線要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直吹式火電機組煤種混燒控制方法，其特征在于所述的相同特點的燃煤是指種類相同、熱值相近的燃煤。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直吹式火電機組煤種混燒控制方法，其特征在于所述的種類相同、熱值相近的燃煤包括褐煤、煙煤、無煙煤、半無煙煤、油煙煤；煙煤低位發(fā)熱值有19677KJ/kg、21227KJ/kg、22190KJ/kg 等多種，褐煤的低位發(fā)熱值有 12560KJ/kg、13397KJ/kg、14653KJ/kg等多種，低位發(fā)熱值相差300KJ/kg可認為熱值相近。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直吹式火電機組煤種混燒控制方法，其特征在于所述的控制進入單臺磨煤機的燃煤類型是采用爐膛內(nèi)混燒方式。
全文摘要
本發(fā)明屬于火電廠自動控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種直吹式火電機組煤種混燒控制方法，可用于直吹式火電機組同時燃用不同煤種時的自動控制。實現(xiàn)火電機組煤種混燒時，既能滿足電網(wǎng)自動發(fā)電控制(AGC)的快速性要求，又能實現(xiàn)主要控制參數(shù)的安全、穩(wěn)定，提高機組對煤質(zhì)變化的適應(yīng)能力。本發(fā)明是通過對單臺磨煤機的控制，實現(xiàn)直吹式火電機組煤種混燒后，機組變負荷能力的提高和機組各主要運行參數(shù)的穩(wěn)定。具有提高機組變負荷能力，滿足電網(wǎng)調(diào)度AGC的要求；增強了機組各主要運行參數(shù)的穩(wěn)定性；增加了機組的煤種適應(yīng)性，可有效降低燃料成本的顯著優(yōu)點。
文檔編號G05B19/04GK102902215SQ20121039798
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月18日
發(fā)明者姚遠, 管慶相, 揭其良, 王洪凱 申請人:遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 東北電力科學(xué)研究院有限公司, 國家電網(wǎng)公司