用于燃氧锅炉的再热蒸汽温度控制的方法和设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于燃氧锅炉的再热蒸汽温度控制的方法和设备。一种用于在锅炉中将测量再热出口蒸汽温度(“RPV”)调节到再热出口蒸汽温度设定点(“RSP”)附近的方法和系统。比较RPV与RSP。如果RPV低于RSP且燃料喷嘴倾角的位置(“TILTPV”)低于燃料喷嘴倾角的上限(“TILTHIGH”)，则增加TILTPV，同时使二次烟道气再循环流的流率(“SFGRPV”)保持恒定。如果RPV低于RSP且TILTPV处于TILTHIGH，则增加SFGRPV。如果RPV高于RSP且SFGRPV高于SFGR的流率的下限(“SFGRLOW”)，则减小SFGRPV，同时使TILTPV保持恒定。如果RPV高于RSP且SFGRPV处于SFGRLOW，则减小TILTPV。
【专利说明】用于燃氧锅炉的再热蒸汽温度控制的方法和设备
[0001]政府许可权利
本发明根据美国能源部授予的合同DE NT-0005290下在政府支持下完成。美国政府对本发明享有某些权利。
【技术领域】
[0002]本公开涉及用于蒸汽发生锅炉中的再热出口蒸汽温度控制的方法和系统。更具体而言，本公开涉及用于控制用于蒸汽发生锅炉中的再热蒸汽温度控制的多个控制手段的方法和系统。
【背景技术】
[0003]在使用蒸汽作为工作流体的功率装置，可基于离开系统的一部分的且在进入装置的一个或多个涡轮之前的蒸汽的温度设定点而对装置的运行进行建模。这个设定点可称为再热出口蒸汽温度。在系统中的这个点处的再热蒸汽的实际温度可称为测量再热出口蒸汽温度且简写为Rpv，其中下标PV指示与设定点相比的过程变量。通过比较Rpv与再热出口蒸汽温度的设定点(“RSP”)，能够调节功率装置系统中的一个或多个控制手段，以最大程度地减小Rpv相对于Rsp的偏差。
[0004]正在开发燃氧功率装置，即与大气空气相反，使用基本纯氧的功率装置。一些功率装置可称为双重燃烧装置，因为它们可用空气或基本纯氧或它们的组合运行。用于双重燃烧(燃空气/氧)的再热蒸汽温度控制存在新的问题，因为存在新的控制手段。在这种系统中，控制手段可包括温度调节器喷淋水控制装置、燃料喷嘴倾角控制装置、在燃氧模式中的二次烟道气再循环(“SFGR”)控制装置或在燃空气模式中的过量空气水平控制装置。可调节这些控制装置中的各个以改变RPV。除了别的之外，可协调这些控制装置以控制RPV，以最大程度地减小相对于Rsp的偏差和/或改进系统效率和减少辅助功率消耗。
[0005]需要这样的功率装置控制系统和方法，即其协调温度调节器喷淋水控制装置、燃料喷嘴倾角控制装置和二次烟道气再循环控制装置中的一个或多个，以实现高效装置运行。还需要这样的功率装置控制系统和方法，即其协调温度调节器喷淋水控制装置、燃料喷嘴倾角控制装置、SFGR控制装置和过量空气水平控制装置的一个或多个，以使得能够在燃空气模式和燃氧模式之间的模式过渡中进行安全和稳定的运行。
【发明内容】
[0006]根据本文示出的方面，提供一种将蒸汽发生锅炉中的测量再热出口蒸汽温度(“RPV”)调节到蒸汽再热出口温度设定点(“RSP”)附近的方法。方法包括比较Rpv与Rsp的步骤。如果Rpv低于Rsp且燃料喷嘴倾角的位置(“TILTPV”)低于燃料喷嘴倾角的上限(“TILTHrcH”)，则方法包括以下步骤:增加TILTpv，同时使二次烟道气再循环流的流率(“SFGRPV”)保持恒定。
[0007]在一个实施例中，增加TILTpv的步骤使Rpv升高。在又一个实施例中，方法包括以下步骤:如果Rpv低于Rsp且TILTpv处于TILThiot,则增加SFGRPV。在又一个实施例中，增加SFGRpv的步骤使Rpv升高。在又一个实施例中，方法包括以下步骤:如果Rpv高于Rsp且SFGRpv高于SFGR的流率的下限(“SFGRot”)，则减小SFGRpv,同时使TILTpv保持恒定。减小SFGRpv的步骤使Rpv降低。在一个实施例中，减小SFGRpv的步骤使SFGR风扇和/或诱导通风(ID)风扇消耗的功率的量减小。
[0008]在又一个实施例中，方法包括以下步骤:如果Rpv高于Rsp且SFGRpv处于SFGRot,则减小TILTPV。减小TILTpv使Rpv降低。在又一个实施例中，方法包括确定偏置蒸汽再热出口温度设定点(“RBSP”)的步骤，其中RBsp是RBkjnstant或K中较大的一个，其中K等于Rpv减去在测量温度调节器入口蒸汽温度(“DIPV”)和测量温度调节器出口蒸汽温度(“D0PV”)之间的差。TILTpv的增加速率至少部分地基于RBSP。在又一个实施例中，SFGRpv的减小速率至少部分地基于RBSP。
[0009]根据本文示出的其它方面，提供一种将蒸汽发生锅炉中的测量再热出口蒸汽温度(“RPV”)调节到再热出口蒸汽温度设定点(“RSP”)附近的系统。系统具有炉。燃料喷嘴与炉处于流体连通且从炉的侧壁延伸到炉中。燃料喷嘴构造成将燃料输送到炉。系统进一步包括燃料喷嘴倾角控制装置，其构造成调节燃料喷嘴相对于侧壁的倾角(“TILTPV”)。二次烟道气再循环流(SFGR)的源与炉处于流体连通，二次烟道气源(例如一个或多个风扇)构造成将二次烟道气再循环流(SFGR)输送到炉。SFGR控制装置构造成调节进入炉中的SFGR的流率(“SFGRPV”)。第一温度传感器构造成测量RPV。系统进一步包括控制器。在控制器上执行的软件比较Rpv与RSP。如果Rpv低于Rsp且TILTpv低于燃料喷嘴倾角的上限(“TILTHrcH”)，则在控制器上执行的软件产生指示燃料喷嘴倾角控制装置增加TILTpv的信号，并且在控制器上执行的软件产生指示SFGR控制装置使SFGRpv保持恒定的信号。
[0010]在另一个实施例中，系统包括在控制器上执行来在Rpv低于Rsp且TILTpv处于TILThigh的情况下产生指示SFGR控制装置增加SFGRpv的信号的软件。在另一个实施例中，燃料喷嘴倾角控制装置响应于指示而增加TILTpv,并且SFGR控制装置响应于指示而增加SFGRPV。在另一个实施例中，系统包括在控制器上执行来在Rpv高于Rsp且SFGRpv高于SFGR的流率的下限(“SFGRot”)的情况下产生指示SFGR控制装置减小SFGRpv的信号以及产生指示烟道喷嘴倾角控制装置使TILTpv保持恒定的信号的软件。
[0011]在一个实施例中，SFGR控制装置响应于指示而减小SFGRPV。在又一个实施例中，减小SFGRpv使SFGR风扇和ID风扇消耗的功率的量减小。在当前公开的系统的又一个实施例中，在控制器上执行的软件在Rpv高于Rsp且SFGRpv处于SFGRot的情况下产生指示燃料喷嘴倾角控制装置减小TILTpv的信号。在又一个实施例中，系统包括在控制器上执行来确定偏置蒸汽再热出口温度设定点(“RBSP”)的软件，其中RBsp是RBotstant或K中较大的一个，其中K等于Rpv减去在测量温度调节器入口蒸汽温度(“DIPV”)和测量温度调节器出口蒸汽温度(“D0PV”)之间的差。TILTpv的增加速率至少部分地基于RBSP。在又一个实施例中，SFGRpv的减小速率至少部分地基于RBSP。
[0012]下图和详细描述例示上面描述的特征和其它特征。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]现在参照附图，附图是示例性实施例，并且其中相同元件以相同的方式标号: 图1示出根据本公开的一个实施例的功率装置的一部分。
[0014]图2示出根据本公开的一个实施例的温度调节器控制环路。
[0015]图3示出根据本公开的一个实施例的燃料喷嘴倾角控制环路。
[0016]图4示出根据本公开的一个实施例的二次烟道气再循环控制环路。
【具体实施方式】
[0017]图1示出可例如在热功率装置中使用的典型的锅炉100的锅炉蒸汽循环的框图。锅炉100可包括蒸汽或水以各种形式流过其中(诸如过热蒸汽，经再热蒸汽等)的各种区段。虽然显示在图1中的锅炉100示出各种锅炉区段，在实际实现中且如具有本领域普通技术且熟悉本公开的人员可理解的那样，可包括一个或多个额外区段或可排除一个或多个额外区段。如下面更详细地论述的那样，Rpv是传感器180在管道148中测量到的可变温度。Rsp是在系统的这个点处的蒸汽的温度的设定点。
[0018]在锅炉100中，冷的再热蒸汽通过管道140从涡轮(未显示)返回到炉102。管道140与炉102中的第一再热蒸汽热吸收区段104处于流体连通。冷的再热蒸汽传送通过第一再热蒸汽热吸收区段104，在那里，蒸汽被炉102中的燃烧加热。在再热蒸汽在再热蒸汽热吸收区段104中加热之后，蒸汽流过管道142，管道142与再热蒸汽热吸收区段104处于流体连通。虽然本文公开了再热蒸汽热吸收区段104，但是具有本领域普通技术且熟悉本公开的人员应当理解，可用不同的已知系统来将热从燃烧传递到锅炉100中的工作流体。
[0019]管道142与第二再热器108处于流体连通。在运行期间，再热蒸汽传送通过管道142且流到第二再热器108中。第二再热器108通过管道144进一步与温度调节器110处于流体连通。再热蒸汽从第二再热器108流出，通过管道144且进入温度调节器110。温度调节器110通过管道146与第三再热器120处于流体连通。蒸汽从温度调节器110流出，通过管道146且进入第三再热器120。第三再热器120与管道148处于流体连通。
[0020]热的再热蒸汽离开第三再热器120且流到管道148中。管道148离开炉且与一个或多个涡轮(未显示在图中)处于流体连通。热的再热蒸汽从管道148流到一个或多个涡轮中，从而使涡轮旋转。在再热蒸汽离开一个或多个涡轮之后，它可流过更多的额外元件和管道(未显示在图中)，例如，主冷凝器、给水预热系、给水罐、节热器、水壁、多个过热蒸汽热吸收区段、一个或多个高压涡轮等，在此之后，再热蒸汽返回到管道140且重复该循环。应当理解，虽然本文公开了构件的具体布置，但是本公开在这方面不受限，并且具有本领域的普通技术且熟悉本公开的人员将理解，其它构造是可行的。
[0021]炉102包括一个或多个燃料喷嘴90，用于将燃料(例如粉煤、空气、再循环流的烟道气和/或基本纯氧)输送到炉102的室98。在显示在图1中的实施例，仅显示一个燃料喷嘴90，但是应当理解，典型的炉102可包括在炉中处于不同的高度且例如处于炉的不同拐角处的多组喷嘴90。燃料喷嘴90与管道94处于流体连通，管道94接收燃料、空气、烟道气再循环流和/或基本纯氧的混合物。使用燃料喷嘴倾角控制装置92，能够调节燃料喷嘴90相对于炉102的壁101的角度，这通常称为倾角，喷嘴90从壁101延伸。
[0022]在图1中，喷嘴90垂直地从壁101延伸。喷嘴90可向下(低于水平线)倾斜到下限。类似地，喷嘴90可向上(高于水平线)倾斜到上限。燃料喷嘴倾角控制装置92与中央控制器160通信。燃料喷嘴倾角控制装置92可从中央控制器160接收指示关于燃料喷嘴90的倾角的命令的信号。因此燃料喷嘴倾角控制装置92调节喷嘴90的倾角。类似地，燃料喷嘴倾角控制装置92可将指示喷嘴90的倾角位置的信号传递到中央控制器160。虽然显示了一个喷嘴90，但是本公开在这方面不受限，因为可采用任何数量的喷嘴。调节燃料喷嘴倾角会改变炉102中的热分布，以改变RPV。例如，使喷嘴90升高到高于水平线会将空气和燃料引导到炉中的较高的高度，而使喷嘴90降低到低于水平线会将空气和燃料引导到炉中的较低的高度。通过这些调节，能够控制炉中的火球的位置且从而改变传递到再热蒸汽的热量。降低燃料喷嘴倾角会使Rpv降低。升高燃料喷嘴倾角会使Rpv升高。
[0023]如上面论述，在再热蒸汽离开第一再热蒸汽热吸收区段104且传送通过管道142、第二再热器108和管道144之后，再热蒸汽传送通过温度调节器110。温度调节器110可用来相对于设定点Rsp调节RPV。喷淋水通过喷射器112喷射到温度调节器110中。水接触再热蒸汽且蒸发，从而降低传送通过温度调节器110的蒸汽的温度，并且因此降低RPV。类似地，温度调节器110可通过减小喷射到温度调节器110中的喷淋水的流率而使Rpv升高。
[0024]喷淋水喷射器112与喷淋水源116处于流体连通。可调节温度调节器喷淋水控制手段，即流量控制阀114，以控制通过喷射器112和进入温度调节器110的水的流率。照这样，能够通过控制阀114和从而调节喷射到温度调节器110中的水量改变离开温度调节器110的再热蒸汽的温度。可包括促动器的阀114从中央控制器160接收指示调节通过喷射器112的水流率的命令的信号。因此阀114调节流率。类似地，阀114可将指示阀114的位置和/或对应的流率的信号传递到中央控制器160。
[0025]进一步参照图1，炉102与管道80处于流体连通。炉102的室98中的燃烧期间产生的烟道气通过管道80从炉中排出。管道80可与用于处理烟道气的一个或多个系统(未显示在图中)处于流体连通。烟道气的至少一部分可再循环回到炉102中，这称为二次烟道气再循环流(SFGR)。二次烟道气再循环流通过SFGR风扇84从管道80抽出且提供给管道82(未显示连接)。具有本领域的普通技术且熟悉本公开的人员应当理解，烟道气可传送通过未显示在图中的一个或多个不同的系统。管道82与SFGR流量控制手段处于流体连通，例如，一个或多个风扇84。风扇84与管道86处于流体连通，管道86又与炉102处于流体连通。风扇84运行来使二次烟道气再循环到炉102中。烟道气再循环是改变炉102内的热分布的手段，以改变再热出口蒸汽温度Rpv。
[0026]风扇84与中央控制器160通信。风扇84可从中央控制器160接收指示用于调节进入炉102的再循环烟道气的流率的命令的信号。因此风扇84调节流率。类似地，风扇84可将指示风扇84的运行和/或对应的流率的信号传递给中央控制器160。应当理解，管道82还可在炉102在燃空气模式中运行时提供空气源，从而使得风扇84能够对炉102提供可调节流率的空气。风扇84可通过增加进入炉102中的再循环烟道气的流率而使Rpv升高。风扇可通过减小进入炉102中的再循环烟道气的流率而使Rpv降低。
[0027]参照图1，系统100包括中央控制器160。如本文使用，用语中央控制器160(也称为控制器)大体表示能够执行软件的一个或多个装置。如本领域普通技术人员可理解的那样，许多不同的装置可用作控制器160。例如，基于一个或多个处理器的计算机可用作控制器。中央控制器160包括在其上执行的软件162。
[0028]系统100包括接口 170，用于将指示系统100的运行参数的信息输入到中央控制器160中。接口 170可包括例如触摸敏感性显示屏或显示器和键盘。接口 170可进一步包括具有在其上执行的软件的处理器，或者例如，接口 170可为中央控制器160的构件。应当理解，这些示例不限于本公开，并且具有本领域普通技术且熟悉本公开的人员将理解，许多不同的构件和其构造可用作接口。除了其它数据之外，RSP172是可通过接口 170输入到中央控制器160中且存储在与中央控制器160通信的数据库(未显示在图中)中的运行参数的示例。虽然控制器160和接口 170在图1中显示为单独的元件，但是本公开在这方面不受限制。如具有本领域普通技术且熟悉本公开的人员可理解的那样，接口 170可构成控制器160的构件。在其它实施例中，不必要包括接口 170。在这样的实施例中，用于系统100的运行参数可编程到中央控制器160中，或可通过一些其它手段(例如，加密狗(dongle)等)传递到中央控制器160。
[0029]中央控制器160与用于记录系统100中的不同的过程变量(例如不同的温度)的一个或多个传感器通信。中央控制器160与设置在管道148中的传感器180通信，管道148在第三再热器120下游。传感器180可为热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)、高温计，或能够动态地感测传送通过管道148的烟道气的温度的任何其它类型的传感器。传感器180定位成测量RPV。传感器180周期性地将指示Rpv的信号传递到中央控制器160。温度传感器184设置在温度调节器110的上游侧的管道144中。传感器184定位成测量温度调节器110的入口蒸汽温度(“DIPV”)。传感器184周期性地将指示DIpv的信号传递到中央控制器160。温度传感器182设置在温度调节器110的下游侧的管道146中。传感器182定位成测量温度调节器110的出口蒸汽温度(“D0PV”)。传感器182周期性地将指示DOpv的信号传递给中央控制器160。
[0030]基于接收自传感器180、182、184的信息且基于在燃料喷嘴倾角控制装置92、温度调节器喷淋水控制装置114和SFGR控制装置84上接收的信息，执行在中央控制器160上的软件可用来产生控制燃料喷嘴倾角控制装置92、温度调节器喷淋水控制装置114和SFGR控制装置84的指示，以调节Rpv和最大程度地减小相对于Rsp的偏差。
[0031]期望最大程度地减少使用温度调节器110且更具体而言减少通过喷射器112的喷淋水的流率，因为虽然这对于快速调节Rpv是有效的控制，但是在温度调节器110中使用喷淋水的效率也不高。优选的使用燃料喷嘴倾角控制装置92或SFGR控制装置84，因为这些控制装置可更高效。基于最大程度地减少SFGR控制装置84消耗的功率，具体而言最少风扇消耗的功率来确定这些控制装置变量的优先顺序。例如，在需要升高Rpv的情形下，即Rpv低于RSP，在燃氧模式中，升高燃料喷嘴倾角，直到其到达上限。在燃料倾角到达其上限之后，并且假设Rpv仍然低于Rsp，则通过风扇84增加二次烟道气的流率。在另一个情形中，Rpv高于Rsp且因此需要降低，以最大程度地减小相对于Rsp的偏差。在这个情形中，通过风扇84减小二次烟道气再循环流的流率，直到其到达下限。假设Rpv仍然高于RSP，燃料喷嘴倾角向下倾斜。这个控制装置优先顺序布置允许最大程度地减少总的风扇功率消耗。
[0032]以下段落描述在图1中显示的燃氧锅炉系统100中实现相对于Rsp来控制Rpv的控制逻辑。控制系统100包括三个闭环比例-积分-微分(“PID”)控制装置:⑴温度调节器喷淋水控制环路(图2) ; (2)燃料喷嘴倾角控制环路(图3) ; (3) SFGR控制环路(图4)。应当理解，虽然在不同的图中示出三个PID控制环路，并且三个PID控制环路显然可使用不同的硬件来运行，但是PID控制环路可在控制器160上执行为软件162。具有本领域普通技术且熟悉本公开的人员将理解，本公开不限于本文公开的用于实现公开的控制逻辑的软件和硬件构造，并且许多不同的构造可用于本公开。如在图2-4中进一步示出以及如以下论述，系统100依赖于开环选择逻辑，以对三个受控变量的运行设置优先顺序。
[0033]图2示出用于温度调节器110的控制环路200。控制环路200包括第一控制框210 (以PID控制框形式示出)，其使用Rsp和Rpv作为输入。第一 PID210将输出提供给求和框220。第一 PID210的输出在求和框220处被前馈信号(“FF”)224修改。前馈信号224可由在中央控制器160上执行的软件通过计算主要流流量和总的经修正燃料流量的变化速率之间的差来产生。第一步骤是将主要蒸汽流量的变化速率减去经修正燃料流量的变化速率。这个计算出的差形成前馈信号224，其增加到第二 PID控制器230的设定点。如果差为正，则这表示炉102欠燃烧(即燃料流的相关量往往低于蒸汽流)，则前馈信号将为正，并且补偿欠燃烧作用。如果差为负，则这表示炉102过燃烧(即燃料流的相关量往往高于蒸汽流)，则前馈信号将为负，并且补偿过燃烧作用。
[0034]求和框220将主输出提供给第二 PID230 (也称为从控制器)。第二 PID控制器230靠主输出和DOpv起作用，以产生指示对应于进入温度调节器110的水的比流率的阀位置的信号。信号传递到温度调节器喷淋水控制阀114，因此调节温度调节器喷淋水控制阀114。如果DOpv高于主输出，则第二 PID控制器230产生指示阀114偏置打开的信号，从而使进入温度调节器110中的水的流率增加，这将使Rpv降低。如果，另一方面，DOpv低于主输出RPV，则第二 PID控制器230产生指示阀114偏置关闭的信号，从而减小进入温度调节器110的水的流率，这将使Rpv升高。
[0035]图3示出用于燃料喷嘴倾角控制装置92的控制环路300。燃料喷嘴倾角控制装置92的命令由PID控制器310形成，PID控制器310靠偏置蒸汽再热出口温度设定点(“RBSP”)和Rpv起作用。首先，在框320处，在中央控制器160 (未显示在图3中)执行上的软件基于RPV、RSP、DIPV、D0PV和 可通过接口 170接收的偏置蒸汽再热出口温度常量(“RBCQNSTANT”)而计算RBSP。使用RBSP，Rsp向下偏置由常量RBcqnstant限制的温度调节器温差(DIpv - DOpv)，以便迫使再热喷淋水控制阀长时间关闭。RBsp计算如下:
K=Rpv - (DIpv- DOpv)
如果K > RBconstant, 则 RBsp=K
如果 K〈RBSP,则 RBsp=RBixinstantq
[0036]接下来，在框330处，在中央控制器160上执行的软件基于RPV、Rsp> SFGR的流率(“SFGRPV”)以及SFGR的流率的下限(“SFGROT”)而确定是否将RBsp或Rpv发送到PID控制器310作为第一变量(Rpv将发送到PID控制器310，作为第二变量，而不管这个确定结果如何)。第一变量的确定如下进行:
如果 RPV>RSP 且 SFGRpv>SFGRlQW，则发送 Rpv
否则发送RBSP。
[0037]PID控制器310靠确定框330提供的第一变量(Rpv或RBsp)以及第二变量Rpv起作用，以产生指示燃料喷嘴倾角位置的信号。信号传递到燃料喷嘴倾角控制装置82，燃料喷嘴倾角控制装置82因此调节喷嘴90的倾角位置。
[0038]在图3中示出且在上面论述的选择逻辑针对SFGR流量需求控制燃料喷嘴倾角控制装置92的优先顺序，以最大程度地减少温度调节器110的使用和风扇84的功率消耗。以下情形示出燃料倾角环路。当Rpv高于Rsp且SFGRpv高于SFGRm时，选择逻辑迫使燃料喷嘴倾角PID控制器选择Rpv作为第一变量。在PID控制器310靠第二变量Rpv起作用时，倾角将不作出反应，因为PID310靠1^和Rpv(分别是第一变量和第二变量)之间的差起作用。这个选择使中央控制器160进一步使SFGRpv减小到SFGRot(如图4和所附文字中进一步示出的那样)。这会减少风扇84的功率消耗，因为它更少工作，以产生更低的流率。这个动作同时使Rpv降低，因为SFGRpv减小。在达到SFGRot并且因而没有更多的潜力来从风扇84节约功率之后，确定框330将RBsp发送到PID310作为第一变量。PID控制器310后续靠RBsp和Rpv之间的差起作用。燃料喷嘴倾角位置将保持不断减小且因此Rpv将降低。因此，温度调节器喷淋水控制阀114将减小进入温度调节器110中的水流率，以保持RPV。燃料喷嘴倾角控制装置92将继续使喷淋水控制阀114关闭，直到燃料喷嘴倾角到达下限或喷淋水控制阀114完全关闭。
[0039]图4示出控制环路400，其用于调节风扇84，以控制SFGR的流率(“SFGRPV”)。首先，在框420处，在中央控制器160 (未显示在图4中)上执行的软件基于RPV、RSP、燃料喷嘴倾角的位置(“TILTPV”)和燃料喷嘴倾角的上限(“TILThkh”)而确定是否将图3中显示的流量环路中计算的RBsp或Rpv发送到第一 PID控制器410 (Rpv将发送到第一 PID控制器410作为第二变量，而不管这个确定结果如何)。第一变量的确定如下进行:
如果RPV>RSP，则发送RBSP。
[0040]如果RPV<RSP 且 TILTPV〈TILT_，则发送 RPV。
[0041]如果RPV〈RSP 且 TILTpv=TILThigh,则发送 RBSP。
[0042]第一 PID控制器410靠确定框420提供的第一变量(RBsp或Rpv)以及第二变量Rpv起作用。第一 PID410将输出提供给求和框440。第一 PID410的输出在求和框440处由SFGR流量需求设定点444修改。求和框440将主输出提供给第二 PID470 (也称为从控制器)。第二 PID470靠主输出和SFGRpv起作用，以产生指示风扇84的流率的信号，从而将SFGR提供给炉102。信号传递到风扇，因此调节风扇。
[0043] 控制环路400设计成针对SFGR控制装置布置燃料喷嘴倾角控制装置的控制优先顺序，以最大程度地减少风扇84的功率消耗。以下情形示出SFGR控制环路400。如果Rpv高于RSP，则第一 PID控制器410使用RBsp作为第一变量和使用Rpv作为第二变量，从而产生指示风扇84减小SFGRpv且因此降低Rpv的信号。其间，燃料喷嘴倾角控制环路300将不调节燃料喷嘴的倾角，直到SFGRpv=SFGRot。当Rpv低于Rsp且TILTpv〈TILThkh时，选择逻辑迫使第一 PID控制器410选择Rpv作为第一变量。在第一 PID控制器410靠第二变量Rpv起作用时，SFGRpv将不作出反应，因为PID410靠Rpv和Rpv (分别是第一变量和第二变量)之间的差起作用。这个选择使中央控制器160将TILTpv进一步增加到TILThkh。这会节约风扇84的功率消耗，因为与增加SFGRpv相反，燃料喷嘴倾角控制装置82用来升高RPV。如果当TILTpv到达TILThkh时，Rpv仍然低于RSP，则第一 PID控制器使用RBsp作为第一变量，从而产生指示风扇84增加流率的信号，以增加SFGRpv的流率，且从而升高RPV。
[0044]在从燃空气模式过渡到燃氧模式期间，可协调进入炉102的空气的流率和进入炉102中的SFGRpv,以提供稳定的过渡和运行。在这些情形下，用于SFGR400和空气流(未显示)的相关控制环路可切换到手动模式，使得它们不干涉过渡运行。同时，与RBsp相反，燃料喷嘴倾角控制环路200可靠实际Rpv起作用。利用这些运行控制逻辑，燃料喷嘴倾角控制装置92将作出反应来保持RSP，不论何时Rpv温度相对于Rsp过渡运行有偏差。换句话说，在燃空气运行和燃氧运行之间的过渡期间，过量空气水平和烟道气再循环流量将不用来控制RPV。温度调节器喷淋水控制阀114和燃料喷嘴倾角92在整个过渡运行期间响应于Rpv偏差。另外，可能需要分别调节上面提到的PID控制器在燃空气模式和燃氧模式中的控制器参数。
[0045]虽然参照各种示例性实施例来描述本发明，但是本领域技术人员将理解，可作出各种改变，并且等效物可代替本发明的元件，而不偏离本发明的范围。另外，可作出许多修改，以使特定的情形或材料适于本发明的教导，而不偏离本发明的实质范围。因此，意图的是本发明不限于作为为了执行本发明而构想的最佳模式而公开的特定实施例，而是本发明将包括落在所附权利要求的范围内的所有实施例。
【权利要求】
1.一种在蒸汽发生锅炉中将测量蒸汽再热出口温度(“Rpv”)调节到蒸汽再热出口温度设定点(“RSP”)附近的方法，包括以下步骤: 比较Rpv与Rsp ； 如果所述Rpv低于所述Rsp且燃料喷嘴倾角的位置(“TILTPV”)低于所述燃料喷嘴倾角的上限(“TILTHKH”)，则增加所述TILTpv，同时使二次烟道气再循环流的流率(“SFGRPV”)保持恒定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，增加所述TILTpv的步骤使所述Rpv升高。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤: 如果所述Rpv低于所述Rsp且所述TILTpv处于所述TILThiot,则增加所述SFGRPV。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，增加所述SFGRpv的步骤使所述Rpv升高。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤: 如果所述Rpv高于所述Rsp且所述SFGRpv高于所述SFGR的流率的下限(“SFGR-”)，则减小所述SFGRpv,同时使所述TILTpv保持恒定。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，减小所述SFGRpv的步骤使所述Rpv降低。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，减小所述SFGRpv的步骤使风扇消耗的功率的量减小。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤: 如果所述Rpv高于所述Rsp且所述SFGRpv处于所述SFGRm,则减小所述TILTpv。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，减小所述TILTpv的步骤使所述Rpv降低。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤: 确定偏置蒸汽再热出口温度设定点(“RBSP”)，其中，所述RBsp是RBkjnstant或K中较大的一个，其中K等于所述Rpv减去在测量温度调节器入口蒸汽温度(“DIPV”)和测量温度调节器出口蒸汽温度(“DOPV”)之间的差； 其中所述TILTpv的增加速率至少部分地基于所述RBSP。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在燃空气模式和燃氧模式之间的过渡期间，如果所述Rpv低于所述Rsp且TILTpv低于TILThiot,则增加所述TILTpv,并且如果所述Rpv高于所述Rsp且所述TILTpv高于所述燃料喷嘴倾角的下限(“TILTot”)，则减小所述TILTPV。
12.一种在蒸汽发生锅炉中将测量蒸汽再热出口温度(“RPV”)调节到蒸汽再热出口温度设定点(“RSP”)附近的系统，包括: 炉； 燃料喷嘴，其与所述炉处于流体连通且从所述炉的侧壁延伸到所述炉中，所述燃料喷嘴构造成将燃料输送到所述炉； 燃料喷嘴倾角控制装置，其构造成调节燃料喷嘴相对于所述侧壁的倾角(“TILTPV”)； 二次烟道气源，其与所述炉处于流体连通，所述二次烟道气源构造成将二次烟道气再循环流(“SFGR”)输送到所述炉； SFGR控制装置，其构造成调节进入所述炉中的SFGR的流率(“SFGRPV”)； 第一温度传感器，其构造成测量Rpv ； 控制器； 在所述控制器上执行来比较所述Rpv与Rsp的软件；在所述控制器上执行来在所述Rpv低于所述Rsp且所述TILTpv低于所述燃料喷嘴倾角的上限(“TILTHrcH”)的情况下产生指示所述燃料喷嘴倾角控制装置增加所述TILTpv的信号以及产生指示所述SFGR控制装置使SFGRpv保持恒定的信号的软件。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，进一步包括: 在所述控制器上执行来在所述Rpv低于所述Rsp且所述TILTpv处于所述TILThiot的情况下产生指示所述SFGR控制装置增加所述SFGRpv的信号的软件。
14.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述燃料喷嘴倾角控制装置响应于指示而增加所述TILTpv,并且其中所述SFGR控制装置响应于指示而增加所述SFGRPV。
15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，进一步包括: 在所述控制器上执行来在所述Rpv高于所述Rsp且所述SFGRpv高于所述SFGR的流率的下限(“SFGRm”)的情况下产生指示所述SFGR控制装置减小所述SFGRpv的信号以及产生指示所述烟道喷嘴倾角控制装置使所述TILTpv保持恒定的信号的软件。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述SFGR控制装置响应于指示而减小所述 SFGRpv。
17.根据权 利要求16所述的系统，其特征在于，减小所述SFGRpv使风扇消耗的功率的量减小。
18.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，进一步包括: 在所述控制器上执行来在所述Rpv高于所述Rsp且所述SFGRpv处于所述SFGRm的情况下产生指示所述燃料喷嘴倾角控制装置减小所述TILTpv的信号的软件。
19.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，进一步包括: 在所述控制器上执行来确定偏置再热出口蒸汽温度设定点(“RBSP”)的软件，其中RBsp是RBtonstant或K中较大的一个，其中K等于所述Rpv减去在测量温度调节器入口蒸汽温度(“DIPV”)和测量温度调节器出口蒸汽温度(“D0PV”)之间的差； 其中所述TILTpv的增加速率至少部分地基于所述RBSP。
20.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，在燃空气模式和燃氧模式之间的过渡期间，如果所述Rpv低于所述Rsp且所述燃料喷嘴倾角的位置低于所述TILThiot,则在所述控制器上执行的软件产生指示所述燃料喷嘴倾角控制装置增加所述TILTpv的信号，并且如果所述Rpv高于所述Rsp且所述TILTpv高于所述燃料喷嘴倾角的下限(“TILTot” )，则执行在所述控制器上的软件产生指示所述燃料喷嘴倾角控制装置减小所述TILTpv的信号。
【文档编号】F22G5/20GK103968368SQ201410038910
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2013年2月5日
【发明者】X.楼, J.张, S.张, G.N.里杰达尔, B.W.威廉 申请人:阿尔斯通技术有限公司