鍋爐生物質燃料精準控制方法技術

本發明專利技術涉及鍋爐生物質燃料精準控制方法，利用鍋爐生物質燃料控制系統對生物質燃料的燃料量進行調節控制；鍋爐生物質燃料控制系統主要包括前端配料模塊，中端檢測模塊以及后端DCS系統；上料時，各取料機根據指令取料并把測得的實際燃料量反饋到前端配料模塊，然后根據實際與計算值修正取料機的取料速度和取料量以達到設定的燃料配比；在燃料進入爐膛前，中端檢測模塊中分別檢測燃料重量和燃料含水量，依據燃料重量和含水量檢測結果計算燃料熱值和實際燃料量，并根據計算結果控制給料機的轉速從而控制燃料量。達到對生物質電廠燃料燃燒的DCS自動精準控制，實現生物質電廠經濟效益和人身安全提高的目的。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于生物質燃料發電
，具體涉及一種生物質發電廠的鍋爐控制方法。
技術介紹
隨著國家對新型能源大力推廣，生物質燃料發電技術以其節能環保，將在國家新能源開發發展戰略中占駐足輕重的作用。雖然目前分布式控制系統(簡稱DCS)在火力發電行業中已經成熟利用，燃煤機組和循環硫化床(燒劣質煤和煤矸石)機組的DCS燃料控制都十分的成熟可靠；而生物質燃料發電廠中燃料的DCS還沒有成功的案例，糾其原因是生物質燃料隨季節、時間、地域等因素引起的生物質燃料多樣性和隨天氣、人為因素引起的燃料含水量變化造成的。由此帶來了生物質發電鍋爐其他自動控制系統也無法投入，只能依靠運行人員的在線實時操作。最終會造成由于燃料問題引起的鍋爐主蒸汽超壓、超溫等若干問題，帶來電廠負荷變化過大、設備損耗大、運行人員增加、燃料的無形浪費等問題，更嚴重的可能會帶來突然跳機等危害電廠安全運行、運行人員安全的事故，造成發電廠經濟效益上、運行人員安全上的重大損失，增加了生物質發電企業的運行成本。目前，大多數火力發電廠使用的燃料控制系統控制流程圖如附圖I所示，在該流程圖中Y表示機組負荷及主蒸汽壓力等被控量、N表示各種負荷指令、Mb表示靜態設計燃料量、Db表示鍋爐燃料指令、Rb表示負荷變化過程中鍋爐燃料量前饋調整信號、Λ P表示主蒸汽壓力的偏差、Rp表示主蒸汽偏差PID調節量；整個控制過程為Db指令與鍋爐總燃料量信號Ff在燃料量調節器PID中進行比較及運算，然后去控制各給料量和爐膛風量，從而使Ff跟隨Db。圖I中，總的燃料量Ff是由給料機測得的實際給料量Fe乘以燃料系數R， 再加上經過熱值折算后的輕油燃料量Fl。即Fc= (Ff-Fl)/R ;式中的R為手動設定值，用于異常情況下對機組控制系統的人工干預。它能直接改變系統的實際燃料量Fe，并對系統其它參數施加影響。因此它對整個控制系統的品質有著至關重要的作用。例如，在R=I. O時，如果燃料的實際燃值比設計燃值高的時候，則相當于在多投入了燃料。此部分多余的熱量就會通過主汽壓力正偏差和超溫表現出來，然后再由壓力調節回路逐步消除偏差。而對于直吹式鍋爐，壓力調節回路的時間慣性較大，因而它是一種滯后的、波動的作用過程。而且在參數協調控制系統中，為了防止系統出現大幅振蕩，一般在變負荷時將壓力調節回路中的積分作用(I)設置的偏弱，調節器的作用主要為比例作用(P)。 所以在大幅度變負荷過程的后期，主汽壓力及主汽溫度往往存在較長時間的、較大幅度的偏差。反之，如果燃料值為設計燃料值時，而R值設置不合理，則也會造成上述影響。上述兩種情況對機組的安全運行是不利的。在機組升至滿負荷時，由于汽輪機發電機組負荷上限的限制，多余的熱能會使主汽壓進一步上升，可能會引起安全門動作，甚至跳機。主蒸汽超壓的同時也會引起主蒸汽超溫。當然也可以通過修正R的值來調整系統， 但其方法同樣是滯后、被動的。而且各運行人員對系數的調整幅度和時機的把握也是因人而異，因而存在著不確定性，降低了控制系統的穩定性。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是針對生物質燃料的多樣性問題及現有火電廠燃燒控制系統無法適用的問題，提供一種適于生物質發電的。為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是，其特征在于利用鍋爐生物質燃料控制DSC系統對生物質燃料的燃料量進行調節；所述的鍋爐生物質燃料控制DSC系統主要包括前端配料模塊，中端檢測模塊以及后端DCS系統；上料時，前端配料模塊根據設定燃料配比取料并把測得的實際燃料量反饋到前端配料模塊，前端配料模塊根據此反饋信號和指令取料信號進行偏差計算，然后根據計算值修正取料速度和取料量以達到設定燃料配比；同時，前端配料模塊將實時燃料配比傳送至后端DCS系統；在燃料進入爐膛前，中端檢測模塊中分別檢測燃料重量和含水量，后端DSC系統依據重量和含水量檢測結果計算等效燃料熱值和實際燃料量，并根據計算結果控制給料機的轉速從而控制燃料量；燃料燃燒時，后端DSC系統通過比較實際給料量和指令給料量，結合鍋爐運行參數調節各燃料供給量以及爐膛風量。按上述技術方案，后端DCS系統進行燃料量調節的具體流程為根據設定熱值計算指令鍋爐燃料量Db，將指令鍋爐給料量Db與鍋爐總燃料量Ff在燃料量調節器PID中進行比較，然后控制給料量和爐膛風量，使Ff跟隨Db ；鍋爐總燃料量Ff = FcXV+Fl ；各參數為鍋爐實際給燃料量Fe、熱值系數V、經過熱值折算后的輕油燃料量Fl ；鍋爐實際給燃料量Fe = FCx(l — RH%);其中，FC :燃料稱重給料量；RH% :燃料量含水百分值；熱值系數V=V1+B ；V1為利用二價慣性環節F (t)對VO的動態值進行濾波及抑制后的燃料等效相對熱值；二階慣性環節F(t)所對應的傳遞函數為W(S)=k/(S2+2cone s+con2);上式中s為拉氏變換運算符號；k為常數；ωη為二階環節無阻尼自然震蕩頻率；ε為二階環節無阻尼系數(ε ^ I); 二階慣性環節的動態過程持續時間參數％=4[ξ+(ξ2_1)1/2]/ωη，系統中 F(t)的時間參數根據現場實施試驗結果設定；B為異常情況下進行干預的手動偏置系數；燃料等效相對熱值系數V0=C1/C2，其中，C2=Fc表示實際給料量；Cl=Mb+Rb_Fl表示靜態設計燃料量加上變負荷燃料量前饋信號再減去輕油燃料量。按上述技術方案，所述鍋爐生物質燃料控制DSC系統中，前端配料模塊設置取料機，取料機上設置稱重儀；中端檢測模塊包括含水量檢測裝置和設置在給料機上的重量檢測裝置，給料機與鍋爐進料口對接；取料機和給料機分別設置速度檢測裝置；后端DCS系統主要包括電源模塊、DPU控制器、輸入/輸出模塊、通訊模塊、人機界面；稱重儀和重量檢測裝置的輸出端與后端DCS系統輸入/輸出模塊信號連接，各速度檢測裝置分別與后端DCS 系統輸入/輸出模塊信號連接；含水量檢測裝置輸出端與后端DCS系統輸入/輸出模塊信號連接。按上述技術方案，所述重量檢測裝置為稱重給料機，所述含水量檢測裝置為微波水分析儀。按上述技術方案，前端配料模塊的通訊模塊和后端DCS系統通訊模塊之間雙向信號連接。由此，本專利技術的鍋爐生物質燃料精準控制系統從生物質電廠前端燃料輸送_中端燃料檢測_后端燃料進入爐膛燃燒控制三個方面分析處理，達到對生物質電廠燃料燃燒的 DCS自動精準控制，實現生物質電廠經濟效益和人身安全上提高的目的。附圖說明圖I為現有技術中火力發電廠使用的燃料控制系統控制流程圖2為本專利技術的控制原理框圖3為本專利技術的方法的控制流程圖。圖4為本專利技術的DCS系統結構圖。具體實施方式下面結合附圖2-4以及具體實施方式對本專利技術作進一步說明參照附圖2，本專利技術所用的鍋爐生物質燃料控制 DSC系統王要包括如端配料I旲塊，中端檢測I旲塊以及DCS系統后端調節控制單兀；如端配料模塊在上料時按重量比決定燃料成分及燃料量，中端檢測模塊分別對要進入爐膛的燃料進行在線重量檢測和在線含水量檢測；后端DCS系統調根據檢測得到的實際燃料重量和含水量，參照各燃料的等效相對熱值調節燃料控制系統各燃料的重量。前端燃料配重在上料時，前端配料模塊會根據設定的燃料配比給出相應的燃料上料指令至各取料機，各取料機根據此指令取料，各取料機上的稱重儀會把測得的實際燃料量反饋到重量配比模塊，配本文檔來自技高網...

【技術保護點】
鍋爐生物質燃料精準控制方法，其特征在于：利用鍋爐生物質燃料控制DSC系統對生物質燃料的燃料量進行調節；所述的鍋爐生物質燃料控制DSC系統主要包括前端配料模塊，中端檢測模塊以及后端DCS系統；上料時，前端配料模塊根據設定燃料配比取料并把測得的實際燃料量反饋到前端配料模塊，前端配料模塊根據此反饋信號和指令取料信號進行偏差計算，然后根據計算值修正取料速度和取料量以達到設定燃料配比；同時，前端配料模塊將實時燃料配比傳送至后端DCS系統；在燃料進入爐膛前，中端檢測模塊中分別檢測燃料重量和含水量，后端DSC系統依據重量和含水量檢測結果計算等效燃料熱值和實際燃料量，并根據計算結果控制給料機的轉速從而控制燃料量；燃料燃燒時，后端DSC系統通過比較實際給料量和指令給料量，結合鍋爐運行參數調節各燃料供給量以及爐膛風量。

【技術特征摘要】
1.鍋爐生物質燃料精準控制方法，其特征在于利用鍋爐生物質燃料控制DSC系統對生物質燃料的燃料量進行調節；所述的鍋爐生物質燃料控制DSC系統主要包括前端配料模塊，中端檢測模塊以及后端DCS系統；上料時，前端配料模塊根據設定燃料配比取料并把測得的實際燃料量反饋到前端配料模塊，前端配料模塊根據此反饋信號和指令取料信號進行偏差計算，然后根據計算值修正取料速度和取料量以達到設定燃料配比；同時，前端配料模塊將實時燃料配比傳送至后端DCS系統；在燃料進入爐膛前，中端檢測模塊中分別檢測燃料重量和含水量，后端DSC系統依據重量和含水量檢測結果計算等效燃料熱值和實際燃料量，并根據計算結果控制給料機的轉速從而控制燃料量；燃料燃燒時，后端DSC系統通過比較實際給料量和指令給料量，結合鍋爐運行參數調節各燃料供給量以及爐膛風量。2.根據權利要求I所述的鍋爐生物質燃料精準控制方法，其特征在于后端DCS系統進行燃料量調節的具體流程為根據設定熱值計算指令鍋爐燃料量Db，將指令鍋爐給料量Db與鍋爐總燃料量Ff在燃料量調節器PID中進行比較，然后控制給料量和爐膛風量，使Ff跟隨Db ； 鍋爐總燃料量Ff = FcXV+Fl ； 各參數為鍋爐實際給燃料量Fe、熱值系數V、經過熱值折算后的輕油燃料量Fl ； 鍋爐實際給燃料量Fe = FCx(l - RH%);其中，FC :燃料稱重給料量；RH% :燃料量含水百分值； 熱值系數V=V1+B ；V1為利用二價慣性環節F(t)對VO的動態值進行濾波及抑制后的燃料等效相對熱值；...

【專利技術屬性】
技術研發人員：謝先鋒，鄭韜，張莉，杜俊，王曉軍，
申請(專利權)人：武漢凱迪電力工程有限公司，
類型：發明
國別省市：