锅炉再热汽温调节方法及系统与流程
本发明涉及锅炉汽温调节领域，具体地，涉及一种锅炉再热汽温调节方法及系统。
背景技术：
电站锅炉有多种再热汽温调节手段：1)受热面入口蒸汽喷水减温；2)燃烧器或燃尽风喷口垂直摆动；3)过热/再热烟气挡板开度调整；4)再热器受热面蒸汽旁路。
在低nox切圆燃烧的锅炉设计中，经常采用受热面入口蒸汽喷水减温和燃烧器或燃尽风喷口垂直摆动配合使用的方案。由于减温水对控制汽温最为快速有效，运行人员在实际操作中往往过分依赖这一手段，然而减温水的用量越大，热力系统的经济性也越差。另外在低负荷工况下，锅炉再热汽温往往已经低于设计值，这种情况下，喷水减温也就失去了调节再热汽温的作用，无法有效降低nox的生成。
技术实现要素：
本发明实施例的主要目的在于提供一种锅炉再热汽温调节方法及系统，以精确调节再热汽温，减少了减温水的用量，保证了机组运行的经济性，最大限度地降低nox的生成。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种锅炉再热汽温调节方法，包括：
确定与再热汽温相关的参数；
将参数与预设参数比较；
若参数不等于预设参数时，根据比较结果调整燃烧器/燃尽风口与水平面的夹角，直至参数达到预设参数或夹角等于预设角度；
若夹角等于预设角度时对应的参数仍未达到预设参数，则根据比较结果依次调整各层燃尽风门的开度，直至参数达到预设参数或预设层的燃尽风门的开度达到预设开度。
在其中一种实施例中，若参数不等于预设参数时，根据比较结果调整燃烧器/燃尽风口与水平面的夹角，还包括：
当参数大于预设参数时，燃烧器口向下垂直摆动；
当参数小于预设参数时，燃尽风口向上垂直摆动。
在其中一种实施例中，若夹角等于预设角度时对应的参数仍未达到预设参数，则根据比较结果依次调整各层燃尽风门的开度，直至参数达到预设参数或预设层的燃尽风门的开度达到预设开度，具体包括：
当参数大于预设参数时，从最下层的燃尽风门开始，依次减小各层燃尽风门的开度，直至参数达到预设参数或第一预设层的燃尽风门的开度达到第一预设开度；
当参数小于预设参数时，从最上层的燃尽风门开始，依次增大各层燃尽风门的开度，直至参数达到预设参数或第二预设层的燃尽风门的开度达到第二预设开度。
在其中一种实施例中，当参数大于预设参数时，从最下层的燃尽风门开始，依次减小各层燃尽风门的开度，直至参数达到预设参数或第一预设层的燃尽风门的开度达到第一预设开度，具体包括：
当正在调整的燃尽风门的开度等于第三预设开度时，减小次上层燃尽风门的开度。
在其中一种实施例中，当参数小于预设参数时，从最上层的燃尽风门开始，依次增大各层燃尽风门的开度，直至参数达到预设参数或第二预设层的燃尽风门的开度达到第二预设开度，具体包括：
当正在调整的燃尽风门的开度等于第四预设开度时，增大次下层燃尽风门的开度。
本发明实施例还提供一种锅炉再热汽温调节系统，包括：
参数确定单元，用于确定与再热汽温相关的参数；
比较单元，用于将参数与预设参数比较；
夹角调整单元，用于：若参数不等于预设参数时，根据比较结果调整燃烧器/燃尽风口与水平面的夹角，直至参数达到预设参数或夹角等于预设角度；
燃尽风门的开度调整单元，用于：若夹角等于预设角度时对应的参数仍未达到预设参数，则根据比较结果依次调整各层燃尽风门的开度，直至参数达到预设参数或预设层的燃尽风门的开度达到预设开度。
在其中一种实施例中，夹角调整单元具体用于：
当参数大于预设参数时，燃烧器口向下垂直摆动；
当参数小于预设参数时，燃尽风口向上垂直摆动。
在其中一种实施例中，燃尽风门的开度调整单元具体用于：
当参数大于预设参数时，从最下层的燃尽风门开始，依次减小各层燃尽风门的开度，直至参数达到预设参数或第一预设层的燃尽风门的开度达到第一预设开度；
当参数小于预设参数时，从最上层的燃尽风门开始，依次增大各层燃尽风门的开度，直至参数达到预设参数或第二预设层的燃尽风门的开度达到第二预设开度。
在其中一种实施例中，燃尽风门的开度调整单元具体用于：
当参数大于预设参数，且正在调整的燃尽风门的开度等于第三预设开度时，减小次上层燃尽风门的开度。
在其中一种实施例中，燃尽风门的开度调整单元具体用于：
当参数小于预设参数，且正在调整的燃尽风门的开度等于第四预设开度时，增大次下层燃尽风门的开度。
本发明实施例的锅炉再热汽温调节方法及系统，将与再热汽温相关的参数和预设参数相比较，根据比较结果调整燃烧器/燃尽风口与水平面的夹角和各层燃尽风门的开度，以精确调节再热汽温，减少减温水的用量，保证机组运行的经济性，最大限度地降低nox的生成。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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是本发明实施例中锅炉再热汽温调节方法的流程图；
图2是本发明实施例中锅炉再热汽温调节系统的结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
鉴于目前仅靠喷水减温无法有效调节再热汽温及降低nox的生成，本发明实施例提供一种锅炉再热汽温调节方法，以精确调节再热汽温，减少减温水的用量，保证机组运行的经济性，最大限度地降低nox的生成。以下结合附图对本发明进行详细说明。
图1是本发明实施例中锅炉再热汽温调节方法的流程图。如图1所示，锅炉再热汽温调节方法可以包括：
步骤101：确定与再热汽温相关的参数。
步骤102：将参数与预设参数比较。
步骤103：若参数不等于预设参数时，根据比较结果调整燃烧器/燃尽风口与水平面的夹角，直至参数达到预设参数或夹角等于预设角度。
步骤104：若夹角等于预设角度时对应的参数仍未达到预设参数，则根据比较结果依次调整各层燃尽风门的开度，直至参数达到预设参数或预设层的燃尽风门的开度达到预设开度。
步骤101中，与再热汽温相关的参数可以为减温水总流量的修正量∑m或末级加热器(再热器)出口蒸汽总温度的修正量∑t，预设参数可以为再热减温水的目标值m*或末级再热器出口蒸汽温度(再热汽温)的目标值t*。
当参数为减温水总流量的修正量∑m时，预设参数为再热减温水的目标值m*，可以通过如下步骤确定与再热汽温相关的参数：
步骤201：创建末级减温水流量修正模型、非末级减温水流量修正模型和减温水总流量修正模型。
步骤202：输入末级减温水流量、末级再热器出口蒸汽的预设温度、末级再热器出口蒸汽的实际温度和出口蒸汽温度折算系数至末级减温水流量修正模型中，得到末级减温水流量的修正量。
步骤203：输入末级减温水流量、每一级减温水减温前的蒸汽温度、每一级减温水减温后的蒸汽温度和每一非末级减温水流量折算系数至非末级减温水流量修正模型中，得到每一非末级减温水流量的修正量。
步骤204：输入末级减温水流量、末级减温水流量的修正量和每一非末级减温水流量的修正量至减温水总流量修正模型中，得到减温水总流量的修正量。
步骤202中，可以通过如下末级减温水流量修正模型得到末级减温水流量的修正量：
其中，δm为末级减温水流量的修正量，单位为t/h；kt为出口蒸汽温度折算系数，t2n+1为末级再热器出口蒸汽的实际温度，即末级再热器出口蒸汽温度的在线测点示数，单位为℃；
通过如下的出口蒸汽温度折算系数模型得到出口蒸汽温度折算系数：
其中，cp(pn+1,t2n+1)为末级再热器出口蒸汽的定压比热容，单位为kj·kg-1·℃，cp(pn,t2n)为末级减温水减温后(末级再热器入口)的蒸汽的定压比热容，单位为kj·kg-1·℃。pn+1为末级再热器出口蒸汽的压力，pn为末级再热器入口蒸汽的压力。可以根据末级再热器出口蒸汽的压力pn+1和末级再热器出口蒸汽的实际温度t2n+1，查水蒸气热力性质图表获得cp(pn+1,t2n+1)，也可以根据末级再热器入口蒸汽的压力pn和末级减温水减温后的蒸汽温度t2n，查水蒸气热力性质图表获得cp(pn,t2n)。
步骤203中，可以通过如下非末级减温水流量修正模型得到每一非末级减温水流量的修正量：
其中，mx′为每一非末级减温水流量的修正量，单位为t/h；kx为每一非末级减温水流量折算系数，t2x-1为x级减温水减温前的蒸汽温度，单位为℃；t2x为x级减温水减温后的蒸汽温度，单位为℃；t2n-1为末级减温水减温前的蒸汽温度，单位为℃；t2n为末级减温水减温后的蒸汽温度，单位为℃；mn为末级减温水流量，单位为t/h。
通过如下的非末级减温水流量折算系数模型得到非末级减温水流量折算系数：
其中，cp(px,t2x)为x级再热器入口(x级减温水减温后)蒸汽的定压比热容，单位为kj·kg-1·℃；cp(pn,t2n-1)为末级减温水减温前的蒸汽的定压比热容，单位为kj·kg-1·℃；px为x级再热器入口蒸汽的压力，pn为末级再热器入口蒸汽的压力。可以根据x级再热器入口蒸汽的压力px和x级减温水减温后的蒸汽温度t2x，查水蒸气热力性质图表获得cp(px,t2x)，也可以根据末级再热器入口蒸汽的压力pn和末级减温水减温前的蒸汽温度t2n-1，查水蒸气热力性质图表获得cp(pn,t2n-1)。
通过上述模型得到末级减温水流量、末级减温水流量的修正量和每一非末级减温水流量的修正量，再将它们输入如下减温水总流量修正模型中，得到减温水总流量的修正量：
其中，∑m为减温水总流量的修正量，
当参数为末级再热器出口蒸汽总温度的修正量∑t时，预设参数为再热汽温的目标值t*，可以通过如下步骤确定与再热汽温相关的参数：
步骤301：创建再热器出口蒸汽的温度修正模型和末级再热器出口蒸汽总温度的修正模型。
步骤302：输入每一级减温水减温前的蒸汽温度、每一级减温水减温后的蒸汽温度和每一再热器出口蒸汽温度折算系数至再热器出口蒸汽的温度修正模型中，得到再热器出口蒸汽温度的修正量。
步骤303：输入末级再热器出口蒸汽温度和每级再热器出口蒸汽温度的修正量至末级再热器出口蒸汽总温度的修正模型中，得到末级再热器出口蒸汽总温度的修正量。
步骤302中，可以通过如下再热器出口蒸汽的温度修正模型得到再热器出口蒸汽温度的修正量：
其中，δt2n+1,my为再热器出口蒸汽温度的修正量，单位为℃；
通过如下的再热器出口蒸汽温度折算系数模型得到再热器出口蒸汽温度折算系数：
其中，cp(py,t2y)为y级再热器入口蒸汽的定压比热容，单位为kj·kg-1·℃；cp(pn+1,t2n+1)为末级再热器出口蒸汽的定压比热容，单位为kj·kg-1·℃；py为y级再热器入口蒸汽的压力，pn+1为末级再热器出口蒸汽的压力，t2n+1为末级再热器出口蒸汽的温度。可以根据y级再热器入口蒸汽的压力py和y级减温水减温后的蒸汽温度t2y，查水蒸气热力性质图表获得cp(py,t2y)，也可以根据末级再热器出口蒸汽的压力pn+1和末级再热器出口蒸汽的温度t2n+1，查水蒸气热力性质图表获得cp(pn+1,t2n+1)。
通过上述模型得到再热器出口蒸汽温度的修正量，再将每级再热器出口蒸汽温度的修正量和末级再热器出口蒸汽温度输入如下末级再热器出口蒸汽总温度的修正模型中，得到末级再热器出口蒸汽总温度的修正量：
其中，∑t为末级再热器出口蒸汽总温度的修正量，
实施例中，步骤103具体包括：当参数大于预设参数时，燃烧器口向下垂直摆动；当参数小于预设参数时，燃尽风口向上垂直摆动。燃烧器/燃尽风口的摆动，主要是通过改变锅炉炉膛火焰中心的高度来调节再热汽温。当减温水总流量的修正量∑m大于再热减温水的目标值m*，或末级再热器出口蒸汽总温度的修正量∑t大于再热汽温的目标值t*时，燃烧器口下摆，炉膛火焰中心下移，水冷壁吸热增大，再热器吸热减小，可以减少减温水用量，降低再热汽温；反之，燃尽风口上摆，则可以增大减温水用量，提升再热汽温。其中，燃烧器/燃尽风口与水平面的夹角在每次调整中增大或减小2°-3°。当燃尽风口向上垂直摆动至最高位置，或燃烧器口向下垂直摆动至最低位置时，燃烧器/燃尽风口与水平面的夹角达到预设角度，该预设角度由设备安装限位或热工逻辑限位决定，燃烧器/燃尽风口与水平面的夹角始终小于或等于该预设角度。
实施例中，步骤104具体包括：当参数大于预设参数时，从最下层的燃尽风门开始，依次减小各层燃尽风门的开度，直至参数达到预设参数或第一预设层的燃尽风门的开度达到第一预设开度。其中，依次减小各层燃尽风门的开度可以包括：当正在调整的燃尽风门的开度等于第三预设开度时，减小次上层燃尽风门的开度。
当参数小于预设参数时，从最上层的燃尽风门开始，依次增大各层燃尽风门的开度，直至参数达到预设参数或第二预设层的燃尽风门的开度达到第二预设开度。其中，依次增大各层燃尽风门的开度可以包括：当正在调整的燃尽风门的开度等于第四预设开度时，增大次下层燃尽风门的开度。通过锅炉的燃烧调整试验可以确定第一预设层、第一预设开度、第二预设层、第二预设开度、第三预设开度和第四预设开度。
例如，燃尽风门共有10层，设最下层为第1层，最上层为第10层，通过锅炉的燃烧调整试验可以确定第一预设层为第6层，第一预设开度为30％，第三预设开度为10％。当参数大于预设参数时，令最下层的燃尽风门的开度减小5％，然后确定当前燃尽风门的开度对应的与再热汽温相关的参数，并判断其是否达到预设参数。若未达到预设参数，则继续令最下层的燃尽风门的开度减小5％，直至最下层的燃尽风门的开度对应的与再热汽温相关的参数达到预设参数，或最下层的燃尽风门的开度减小至10％。
若最下层燃尽风门的开度减小至10％时，所述参数仍未达到预设参数，则开始减小次上层(第2层)燃尽风门的开度，重复上述过程，直至第6层燃尽风门的开度达到30％，或当前燃尽风门的开度对应的与再热汽温相关的参数达到预设参数。当第6层燃尽风门的开度达到30％时，第1-5层燃尽风门的开度均为10％。此时锅炉的再热汽温已达到或最大限度地接近了再热汽温的目标值，其减温水流量也为所需的最小流量，保证了机组运行的经济性，最大限度地降低了nox的生成。
基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种锅炉再热汽温调节系统，由于该系统解决问题的原理与锅炉再热汽温调节方法相似，因此该系统的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
图2是本发明实施例中锅炉再热汽温调节系统的结构框图。如图2所示，锅炉再热汽温调节系统包括：
参数确定单元，用于确定与再热汽温相关的参数；
比较单元，用于将参数与预设参数比较；
夹角调整单元，用于：若参数不等于预设参数时，根据比较结果调整燃烧器/燃尽风口与水平面的夹角，直至参数达到预设参数或夹角等于预设角度；
燃尽风门的开度调整单元，用于：若夹角等于预设角度时对应的参数仍未达到预设参数，则根据比较结果依次调整各层燃尽风门的开度，直至参数达到预设参数或预设层的燃尽风门的开度达到预设开度。
实施例中，夹角调整单元具体用于：
当参数大于预设参数时，燃烧器口向下垂直摆动；
当参数小于预设参数时，燃尽风口向上垂直摆动。
实施例中，燃尽风门的开度调整单元具体用于：
当参数大于预设参数时，从最下层的燃尽风门开始，依次减小各层燃尽风门的开度，直至参数达到预设参数或第一预设层的燃尽风门的开度达到第一预设开度；
当参数小于预设参数时，从最上层的燃尽风门开始，依次增大各层燃尽风门的开度，直至参数达到预设参数或第二预设层的燃尽风门的开度达到第二预设开度。
实施例中，燃尽风门的开度调整单元具体用于：
当参数大于预设参数，且正在调整的燃尽风门的开度等于第三预设开度时，减小次上层燃尽风门的开度。
当参数小于预设参数，且正在调整的燃尽风门的开度等于第四预设开度时，增大次下层燃尽风门的开度。
综上，本发明实施例的锅炉再热汽温调节方法及系统，将与再热汽温相关的参数和预设参数相比较，根据比较结果调整燃烧器/燃尽风口与水平面的夹角和各层燃尽风门的开度，以精确调节再热汽温，减少减温水的用量，保证机组运行的经济性，最大限度地降低nox的生成。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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