专利名称：一种水煤浆燃烧器控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水煤浆锅炉技术，尤其涉及一种水煤浆燃烧器控制装置。
背景技术：
水煤浆可成为替代油、气等能源的最基础、最经济的洁净能源，水煤浆锅炉是指使用水煤浆为燃料的锅炉。现有很多水煤浆锅炉产品存在着很大的不足首先，不能满足负荷变化很大的生产现实需要；其次，手工的效率及速度差与全自动的不可靠和检修复杂；最后，水煤浆沉淀分层的同时产生较多的杂质，影响了锅炉的连续运行；此外，部分行业用户需要燃水煤浆锅炉的介质温度波动较大。
发明内容针对以上缺陷，本实用新型提供一种有利于满足不同负荷需求、操作简单，检修方便、可确保锅炉连续运行的水煤浆燃烧器控制装置，从而实现调节参数变化幅度大的聚酯、 切片等行业的水煤浆锅炉应用需求。为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种水煤浆燃烧器控制装置，包括输浆泵转速控制模块、送风量挡板控制模块及引风量挡板开度控制模块，所述输浆泵转速控制模块外部分别接有热媒温度传感器、浆量传感器及氧量采集器一，其中与热媒温度传感器连接的线路上依次设置小选模块与偏差模块一，所述送风量挡板控制模块外部分别接有偏差模块二、氧量采集器二及偏差模块三，所述送风量挡板控制模块另外通过比较器连接送风量传感器与含氧量传感器；所述引风量挡板开度控制模块外部分别接有偏差模块四、差分器及氧量采集器三。所述浆量传感器外侧连接下限保护器并与大选模块连接，所述小选模块与比较器之间设置上限保护器。与现有技术相比，本实用新型所述的水煤浆燃烧器控制装置的有益效果为(1)有利于加大锅炉的负荷调节范围，满足不同的负荷需求，有利于实现燃料量、 送风量、引风量的控制优化达到水煤浆锅炉燃烧DCS控制方法；(2)有利于一体化控制系统的实现，使锅炉操作简单、检修方便、运行安全可靠、适应于实际用户需求，从而弥补了手工效率与速度差和全自动的不可靠和检修复杂的缺点；(3)采用水煤浆一体化搅拌过滤器，能够有效防止水煤浆的沉淀分层，同时过滤其中的杂质，保证锅炉的连续运行；(4)采用温度补偿技术，大大减小了燃水煤浆锅炉的介质温度波动，使水煤浆锅炉可应用于温度稳定度要求很高的聚酯、切片等行业。
下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。图1是本实用新型实施例所述水煤浆燃烧器控制装置的结构组成示意图。图中[0014]1、热媒温度传感器；2、浆量传感器；3、送风量传感器；4、含氧量传感器；5、小选模块；6、偏差模块一 ；7、氧量采集器一 ；8、下限保护器；9、大选模块；10、输浆泵转速控制模块；11、偏差模块二 ；12、氧量采集器二 ；13、送风量挡板控制模块；14、比较器；15、上限保护器；16、偏差模块三；17、偏差模块四；18、差分器；19、引风量挡板开度控制模块；20、氧量采
集器二。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型实施例所述的水煤浆燃烧器控制装置，包括输浆泵转速控制模块10、送风量挡板控制模块13及引风量挡板开度控制模块19，所述输浆泵转速控制模块10外部分别接有热媒温度传感器1、浆量传感器2及氧量采集器一 7，其中与热媒温度传感器1连接的线路上依次设置小选模块5与偏差模块一 6，所述送风量挡板控制模块13 外部分别接有偏差模块二 11、氧量采集器二 12及偏差模块三16，所述送风量挡板控制模块 13另外通过比较器14连接送风量传感器3与含氧量传感器4 ；以上所述结构中，所述浆量传感器2外侧连接下限保护器8并与大选模块9连接，所述小选模块5与比较器14之间设置上限保护器15 ；所述引风量挡板开度控制模块19外部分别接有偏差模块四17、差分器 18及氧量采集器三20。以上本实用新型实施例所述的水煤浆燃烧器控制装置，由输浆泵转速控制模块 10、送风量挡板控制模块13及引风量挡板开度控制模块19可配合相应部件所分别组成燃料量控制子系统、送风量控制子系统与引风量控制(炉膛负压控制)子系统，具体表现为(1)燃料量控制子系统通过2-4只喷嘴输浆泵转速由加法模块求“和”，用作总燃料量反馈信号，在偏差模块中与由机组负荷控制系统送出的燃烧率指令BO相比较，得到燃料量偏差信号，系统达到稳态时，两者相平衡；产生偏差时，PI调节器根据偏差大小进行燃料量控制，系统中的小选模块起燃料量、送风量交叉限制作用；浆种校正信号用来消除浆种改变对燃料量反馈信号的影响，引入汽包压力微分信号的目的在于及时消除喷嘴输浆泵发生水煤浆自流时产生的燃料侧内部扰动。燃料量控制系统采用一台PI调节器控制多只(一至四只)喷嘴输浆泵的转速，当投入的只数不同时，对喷嘴输浆泵转速的要求也不同，为此设计了增益校正回路；根据给喷嘴输浆泵投入只数自动调整回路增益，PI调节器的输出信号同时送到四个喷嘴输浆泵控制回路，由控制回路去平行地控制一至四只喷嘴输浆泵的转速，均勻地控制燃料量。(2)送风量控制子系统送风量控制采用氧量校正送风量反馈信号的策略，送风量定值回路中的大选模块起燃料量、送风量交叉限制作用；燃烧率指令由机组负荷控制系统送来，经F(X)转换为与负荷相适应的送风量定值信号，稳态时，送风量与送风定值相平衡， 甲乙两侧送风机挡板开度不变，烟气含氧量为最佳值。变负荷时，送风量调节器根据送风量定值与送风量反馈信号的偏差进行PI控制，通过控制挡板开度来改变送风量的大小；由于变负荷过程中，燃料量与送风量均发生变化，因此烟气中的含氧量一定会变化，当含氧量偏离最佳氧量值时，氧量校正回路发生控制作用，用其输出值去校正送风量反馈信号，再经送风量调节器微调送风机挡板开度，进行送风量校正，最终使过剩空气量为最佳值，保证锅炉经济燃烧。(3)引风量控制(炉膛负压控制)子系统引风量控制应使引风量与送风量相适应，并保持炉膛压力在要求的范围内，因为炉膛压力反映送风量与引风量的相适应程度，在送风量一定时，炉膛压力高(炉膛负压低)说明引风不足，炉膛压力低(炉膛负压高)说明引风量过大；炉膛压力的高低关系着锅炉运行的安全，炉膛压力低，即炉膛负压高，使大量冷风漏入炉膛而降低炉膛温度，并且会使引风机耗电加大和排烟热损失加大；反之，炉膛压力高，即炉膛负压低，当出现炉膛压力高于大气压力时，会使炉烟冒出，影响环境，甚至危及设备和人身的安全。总的来说，燃烧过程要保持合理的风浆配合，合理的一、二次风配合和合理送、引风配合，还要求保持合适的炉膛温度。合理的风浆配合就是要保持最佳的过剩空气系数；合理的一、二次风配合就是保证着火迅速、稳定和充分燃烧；合理的送、引风配合就是要保持适当的炉膛负压。当运行工况改变时，这些配合控制得当，就可以减少燃烧损失，提高锅炉效率。燃烧工况是否正常，还应对火焰进行观察判断。正常稳定燃烧时，炉内具有光亮的金黄色火焰、火色稳定、火焰均勻且充满燃烧室，但不触及四周的水冷壁，火焰中心在燃烧室中部，火焰下部不低于冷灰斗的一半深度；着火点应在距燃烧器不远的地方；火焰中不应有水煤浆离析，也不应有明显的星点(有星点表示炉温过低或浆粒太粗)。如燃烧过程不稳将引起蒸汽参数的波动；甚至造成炉膛灭火事故；炉膛温度过高或火焰中心偏斜将引起水冷壁及炉膛出口受热面结渣，并可能会加大过热器的热偏差，局部管壁超温，甚至爆管，所以燃烧控制是否成功关系燃烧工况是否稳定，是单元机组安全可靠运行的重要条件。设计燃烧过程控制系统来完成上述任务时，通常选燃料量、送风量和引风量作为控制量，选锅炉负荷或汽压、烟气含氧量或过剩空气系数、炉膛负压作为被控量。以上本实用新型实施例所述的水煤浆燃烧器控制装置，其使用方法与工作原理为1、燃料量控制系统DCS优化(a)该控制系统是一个串级系统，主回路控制主汽压力，引入汽包压力作为前馈信号，副回路引入每台喷嘴输浆泵输浆量的平均值作为反馈信号，同时副回路调节器输出加入了氧量校正信号；(b)主回路的差值报警是主汽压力与调速级压力的差值，正常运行时两压力之差在一定范围内，若差值过大说明运行不正常，所以要将这两个量的差值作为一个报警信号；(C)主回路前馈量的计算是这样的，首先是调速级压力Pl除以主汽压力Ρτ再乘以主回路的给定值po，压力比pl/pT代表了汽机的有效阀位，Pl/ ρτ ·ρ0代表汽机的能量输入即汽机对锅炉的能量需求，由pi/ Px ·ρθ得到的值经两个函数发生器f(x)和f (t)，再与汽包压力经f(x)函数发生器的输出相加作为前馈信号；(d)副回路的反馈量是燃料量信号，它是多只喷嘴输浆泵转速的平均值，也是主回路外跟踪点，这个平均值就是图中的“A” ；(e)副回路输出到积分器的中间有一个切换器，这个切换器在机炉协调中所起的作用是这样的，当开关量8为“1”时，为炉跟机方式，这样积分器的输入选图中的信号“a”， 输浆量维持主汽压，即锅炉燃烧率的改变来维持主汽压。当开关量8为“0”时，为机跟炉方式，此时积分器的输入选信号“b”。用上述切换方法实现不同协调控制方式下的输浆量控制。当开关量8为“0”时，本控制系统通过改变输浆量来满足负荷指令NO的要求；[0028](f)副调节器PID和积分器的外跟踪点是多只喷嘴输浆泵转速反馈量比如六个转速之和除以6；(g)主副调节器、积分器和负荷调节器PID的外跟踪开关都与机炉协调中的开关信号有关；(h)主调的给定值p0随机组运行方式不同有不同的设置，滑压方式时p0随机组的负荷而变，是负荷的折线函数输出。定压方式时是一个固定值。运行方式通过一个开关来选定。2、送风量控制系统DCS优化(a)送风控制系统是一个串级系统，主回路为氧量控制，副回路为总风压控制，副回路的输出进入一积分器，这里积分器起到一个输出分配平衡放大的作用，因为现场的执行机构是两套，由一个算法输出，这就需要用一积分器将一个总开度的输出分配给两台执行机构，进行增益补偿，积分器在正常工作时其输出基本等于输入值；(b)积分器输出分两个部分，分别与信号A相加减，然后送往两台送风机。这里信号A的作用是为了平衡两个输出，使总的输出量保持在一恒定值，而两台送风机挡板开度可能有所区别，但其总效果与一台执行器开到总输出量的开度时效果是一样的，这是针对现场双执行机构而设计的；(c)风压调节器(副调节器)处有一切换器，它的选择开关便是送风机高低负荷转速开关，这个开关量对DCS系统而言是一开入量，它为“ 1 ”时表明送风机运行在高负荷状态，则切换器输出选择高负荷运行时的比例带pl，若该开入量为“ O ”，则送风机运行在低负荷状态，切换器输出选择低负荷运行时的比例带P2，这样实现了高、低负荷比例带的自动切换；(d)由于总风压信号波动较大，所以该信号在进入PID算法前加了一阶惯性环节以减小信号波动给输出带来的影响；(e)总输浆量采用比例微分的形式与副调节器输出相加，对送风量控制起前馈校正作用。3、炉膛压力控制系统(引风量控制系统)DCS优化(a)炉膛压力信号作为被控量，正常时取两侧炉膛压力测量值的平均值，异常时两侧炉膛压力偏差超过允许范围，取两测量中的较大值。这里先将两测量值作减法，差值报警是高、低限差值报警，即两者差值大于某一给定的值时为高报警，报警信号为“ 1”，两者差值小于某一给定的值时为低报警，输出报警信号为“2”。切换器的开关信号“3”是信号“1”和 “2”或以后的值，只要两测量值差大于某一设定值或小于某一设定值，“ 1”或“2”必有一状态为1，则“3”的状态为1，这时切换器输出为大选运算的输出。若没有差值报警，“3”的状态值为0，切换器输出为两测量值的平均值，也就是说被控量可能是两测量值的平均值，也可能是两测量值中的大值。这里测量值指经过一阶惯性环节处理后的信号；(b)炉膛压力控制为单回路控制系统，输浆量采用比例微分的形式作为前馈信号加到调节器PI算法的输出上对引风量进行校正；(C)测量值经过一阶惯性环节处理的目的是为了减少信号波动的影响，使得执行机构减少波动，执行机构动作相对平稳对控制设备安全有利；(d)在这个系统中，高低负荷时控制的变化是调节器中自动改变比例带来实现的，炉膛压力调节器处有一切换器，它的选择开关便是引风机高低负荷转速开关，这个开关量对DCS系统而言是一个开入量，它为“ 1”时表明引风机运行在高负荷状态，则切换器输出选择高负荷运行时的比例带kl。若该开入量为“0”。则引风机运行在低负荷状态，切换器输出选择低负荷运行时的比例带k2，这样就实现了高、低负荷时比例带的自动切换。
权利要求1.一种水煤浆燃烧器控制装置，包括输浆泵转速控制模块(10)、送风量挡板控制模块 (13)及引风量挡板开度控制模块(19)，其特征在于所述输浆泵转速控制模块(10)外部分别接有热媒温度传感器(1)、浆量传感器(2)及氧量采集器一(7)，其中与热媒温度传感器 (1)连接的线路上依次设置小选模块(5)与偏差模块一(6)，所述送风量挡板控制模块(13) 外部分别接有偏差模块二(11 )、氧量采集器二( 12)及偏差模块三(16)，所述送风量挡板控制模块(13)另外通过比较器(14)连接送风量传感器(3)与含氧量传感器(4);所述引风量挡板开度控制模块(19)外部分别接有偏差模块四(17)、差分器(18)及氧量采集器三(20)。
2.根据权利要求1所述的水煤浆燃烧器控制装置，其特征在于所述浆量传感器(2)外侧连接下限保护器(8)并与大选模块(9)连接。
3.根据权利要求1所述的水煤浆燃烧器控制装置，其特征在于所述小选模块(5)与比较器(14)之间设置上限保护器(15)。
专利摘要本实用新型涉及一种水煤浆燃烧器控制装置，包括输浆泵转速控制模块、送风量挡板控制模块及引风量挡板开度控制模块，所述输浆泵转速控制模块外部分别接有热媒温度传感器、浆量传感器及氧量采集器一，所述送风量挡板控制模块外部分别接有偏差模块二、氧量采集器二及偏差模块三，所述引风量挡板开度控制模块外部分别接有偏差模块四、差分器及氧量采集器三。本实用新型有益效果为有利于加大锅炉的负荷调节范围，满足不同的负荷需求；有利于一体化控制系统的实现，使锅炉操作简单、检修方便、运行安全可靠、适应于实际用户需求，弥补了手工效率与速度差与全自动不可靠及检修复杂的缺点，保证锅炉的连续运行；大大减小了燃水煤浆锅炉的介质温度波动。
文档编号F23D11/36GK202040809SQ20112009608
公开日2011年11月16日 申请日期2011年4月5日 优先权日2011年4月5日
发明者杨文学 申请人:上海夏能新能源科技有限责任公司