专利名称：大型生物质直燃循环流化床锅炉炉膛负压控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种适用于燃烧低着火点燃料(如生物质、燃油等)循环流化床锅炉运行控制装置，尤指一种采用自适应滤波技术克服燃烧生物质时引起炉膛压力剧烈变化的循环流化床锅炉压力控制装置。
背景技术：
近年来，循环流化床锅炉(CFB)以其较清洁的燃烧方式、燃料适应性广等特点，得到了迅速发展，生物质直燃循环流化床锅炉发电项目也随之兴起。生物质直燃循环流化床锅炉的燃料主要是林业生物质、农业生物质等，具体包括薪柴、落叶、树皮、树根、林业加工废弃物、甘蔗渣、甘蔗叶、秸杆、果壳、果核、玉米芯等。锅炉运行过程中，炉膛压力控制非常重要。当机组负荷变化，则进入炉膛的燃料量和一、二次风量将跟之改变，燃料在炉膛中燃烧氛围也随之改变，对炉膛压力会造成影响。如果炉膛压力过低，炉膛和烟道的漏风量将增大，可使燃烧恶化，燃烧损失增大，甚至造成燃烧不稳定或灭火。此外，还会引起过热汽温升高和加大灰粒对受热面及引风机的磨损。反之，如果炉膛压力过高，炉膛内火焰和高温烟气就会向外泄露，影响锅炉的安全运行。因此，炉膛负压必须进行自动控制，以保证炉膛负压维持在一定的允许范围之内。对于生物质直燃循环流化床锅炉而言，因为其燃料成分变化大、挥发份高、着火点低等特性，在生物质燃料燃烧过程中易出现较大的燃烧波动，尤其是在生物质燃料进入炉膛后瞬间容易出现大量挥发份析出引起剧烈燃烧，炉膛负压急剧升高，然而挥发份燃烧速度快、持续性差，炉膛负压快速降低，炉膛负压变化会达到±500Pa，甚至达到±1000Pa，严重影响锅炉机组的燃烧安全性及稳定性。因此，在生物质直燃循环流化床锅炉运行过程中，炉膛压力控制比常规燃料锅炉更加重要。通过控制的方法来解决由生物质燃料造成的炉膛压力波动等问题，保证生物质燃料燃烧稳定，维持生物质电厂安全、稳定运行，已成为生物质发电机组大规模推广应用，必须解决的关键技术。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种采用自适应滤波技术克服燃烧生物质时引起炉膛压力剧烈变化的生物质直燃循环流化床锅炉炉膛负压控制装置。解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下大型生物质直燃循环流化床锅炉炉膛负压控制装置，其特征是包括依次连接的炉膛负压自适应滤波器回路10及炉膛负压主调节回路20 所述的炉膛负压自适应滤波器回路10的组成及连接关系为多个滤波系数调度器分别输入对应的给料机转数信号、输出至一多给料机滤波系数综合加法器101，多给料机滤波系数综合加法器101和滤波标称时间发生器102分别输出至滤波时间综合乘法器103 ；所述的炉膛负压主调节回路20的组成及连接关系为包括函数运算器201、偏差报警器202、炉膛负压PID控制器203、设定值综合加法器204、前馈加法器205、引风平衡器206、A引风机手动/自动切换器207、B引风机手动/自动切换器208 ；函数运算器201输入蒸汽量变化值、输出至综合加法器204，综合加法器的另一端输入的是人工修正量，最终加法器中形成炉膛负压设定值；偏差报警器202输入炉膛负压自适应滤波器回路10以及综合加法器204的输出，一旦两者的差值超限就切除炉膛负压自动，改由人工控制；炉膛负压PID控制器203输入综合加法器204及炉膛负压自适应滤波器回路10的输出、输出至前馈加法器205 ；前馈加法器205输入一次风指令(PAB)、二次风指令(SAB)指令和炉膛负压PID控制器203的输出、输出至引风平衡器206 ；引风平衡器206分别输出至A引风机手动/自动切换器207和B引风机手动/自动切换器208，A引风机手动/自动切换器207和B引风机手动/自动切换器208，分别控制A、B引风机的转速。所述的给料机滤波系数调度器的组成和连接关系为给料机的实际转速信号分为两路一 一路依次经比例微分器和第一函数计算器，另一路经第2函数计算器传输给加法器后输出。有益效果本实用新型采用自适应滤波技术克服燃烧生物质时引起炉膛压力剧烈变化，通过控制的方法来解决由生物质燃料造成的炉膛压力波动等问题，可保证生物质燃料燃烧稳定，维持生物质电厂安全、稳定运行，本实用新型已成为生物质发电机组大规模推广应用的关键技术。
图1是本实用新型实施例的大型生物质循环流化床锅炉炉膛负压控制装置组成及连接关系图；图2是图1实施例的炉膛负压自适应滤波器回路的组成及连接关系图；图3是图1实施例的滤波系数调度器原理图。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本实用新型的大型生物质直燃循环流化床锅炉炉膛负压控制装置，包括炉膛负压自适应滤波器回路10及炉膛负压主调节回路20。参见图2，炉膛负压自适应滤波器回路10含分别对应于I号至8号给料机的滤波系数调度器11、12、13、14、15、16、17、18，以及多给料机滤波系数综合加法器101、滤波标称时间发生器102、滤波时间综合乘法器103和惯性滤波器104。参见图3，以给料机滤波系数调度器11为例，其由比例微分器111、第一函数计算器112、第2函数计算器113和加法器114组合而成。I号给料机的实际转速信号通过比例微分器及第一函数计算器处理后，取得给料量单方向的归一化变化速率量；1号给料机的实际转速信号还通过第二函数计算器处理后，取得给料量的归一化变化量；获得的归一化给料量变化量及其变化速率量分别送入加法器114，就能根据给料量的变化及其变化速率计算出本台给料机对应的归一化滤波系数。各台给料机将实际转速信号送到对应的滤波系数调度器处理后，输出给料机转速变化及其变化速率的归一化滤波系数量，各给料机转速的归一化滤波系数量分别送到同一个多给料机滤波系数综合加法器，在多给料机滤波系数综合加法器中，根据各给料机的物理分布位置对各送入的给料滤波系数赋予不同的加权系数，多给料机滤波系数综合加法器根据送入实时的各给料机滤波系数乘以其加权系数计算得出多台给料机的综合滤波系数。由多给料机滤波系数综合加法器101计算出的多给料机综合滤波系数送到滤波时间综合乘法器103。另外，滤波标称时间发生器102产生单位滤波时间，它的输出连接到滤波时间综合乘法器103的另一端，对应多台给料机给料量的不断变化，在滤波时间综合乘法器103中计算出对应送入炉膛内总给料量的炉膛负压滤波时间。综合乘法器计算出的总给料量滤波时间送到惯性滤波器104的外接滤波时间端，惯性滤波器的另一输入端接收炉膛负压信号。这样一来，当送入炉膛的生物质给料量发生变化，炉膛负压自适应滤波器就能根据给料量的变化速度、变化量、及变化位置送出对应的滤波时间，对炉膛负压进行自适应滤波，消除由于生物质燃烧量变化引起炉膛压力剧烈变化对炉膛负压控制回路的剧烈干扰，保证炉膛负压控制回路正常调节，维持生物质循环流化床锅炉的燃烧稳定。参见图1，炉膛负压调节回路20含函数运算器201、偏差报警器202、炉膛负压PID控制器203、设定值综合加法器204、前馈加法器205、引风平衡器206、A引风机手动/自动切换器207、B引风机手动/自动切换器208。蒸汽量变化值经函数运算器201计算出不同负荷下的炉膛负压设定值送入设定值综合加法器204，综合加法器的另一端输入的是人工修正量，最终加法器中形成炉膛负压设定值。偏差报警器202输入经由炉膛负压自适应滤波器回路10输出的平稳变化负压信号以及而得到炉膛负压给定值，输出两者的差值。炉膛负压PID控制器203输入为综合加法器204的输出及炉膛负压自适应滤波器回路10的输出，然后输出至前馈加法器205。前馈加法器205还接入经归一化处理后的一次风指令PAB、二次风指令SAB指令，炉膛负压PID控制器的输出、一次风前馈控制信号、二次风前馈控制信号在加法器综合计算后，形成前馈、反馈综合控制信号后在送到引风平衡器206。引风平衡器206将综合控制信号分配给A引风机手动/自动切换器207、B引风机手动/自动切换器208分别控制A、B引风机的转速，维持生物质循环流化床锅炉的燃烧稳定。
权利要求1.一种生物质直燃循环流化床锅炉炉膛负压控制装置，其特征是包括依次连接的炉膛负压自适应滤波器回路(10)及炉膛负压主调节回路(20):所述的炉膛负压自适应滤波器回路(10)的组成及连接关系为多个滤波系数调度器分别输入对应的给料机转数信号、输出至一多给料机滤波系数综合加法器(101)，多给料机滤波系数综合加法器(101)和滤波标称时间发生器(102)分别输出至滤波时间综合乘法器 (103)；所述的炉膛负压主调节回路(20)的组成及连接关系为包括函数运算器(201)、偏差报警器(202)、炉膛负压PID控制器(203)、设定值综合加法器(204)、前馈加法器(205)、引风平衡器(206)、A引风机手动/自动切换器(207)、B引风机手动/自动切换器(208)； 函数运算器(201)输入蒸汽量变化值、输出至设定值综合加法器(204)，设定值综合加法器(204)的另一端输入的是人工修正量，最终设定值综合加法器(204)中形成炉膛负压设定值；偏差报警器(202)输入炉膛负压自适应滤波器回路(10)以及设定值综合加法器(204) 的输出，一旦两者的差值超限就切除炉膛负压自动，改由人工控制；炉膛负压PID控制器(203)输入设定值综合加法器(204)及炉膛负压自适应滤波器回路(10)的输出、输出至前馈加法器(205)；前馈加法器(205)输入一次风指令、二次风指令和炉膛负压PID控制器(203)的输出、 输出至引风平衡器(206)；引风平衡器(206)分别输出至A引风机手动/自动切换器(207)和B引风机手动/自动切换器(208)，A引风机手动/自动切换器(207)和B引风机手动/自动切换器(208)， 分别控制A、B引风机的转速。
2.根据权利要求1所述的生物质直燃循环流化床锅炉炉膛负压控制装置，其特征是 所述的滤波系数调度器的组成和连接关系为给料机的实际转速信号分为两路-第一路依次经比例微分器和第一函数计算器、第二路经第2函数计算器传输给加法器后输出。
专利摘要大型生物质直燃循环流化床锅炉炉膛负压控制装置，炉膛负压调节回路的负压信号经过炉膛负压自适应滤波器处理后，形成可用的炉膛负压信号。炉膛负压测量值首先经过由多个滤波系数调度器、滤波系数综合加法器、滤波标称时间发生器、滤波时间综合乘法器、惯性滤波器等组合而成的智能信号滤波器，消除了由于生物质燃料成分复杂、容易爆燃所引起的炉膛负压大幅度、频繁波动，获得能真实反映炉膛负压变化的信号。本实用新型已成功用于第一座2×50MW大型生物质直燃循环流化床锅炉发电厂，很好地实现了锅炉的炉膛负压控制，成功地实现了商业运行。
文档编号F23C10/28GK202868676SQ20122017735
公开日2013年4月10日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者李晓枫, 宋景慧, 方健, 湛志刚, 方江涛 申请人:广东电网公司电力科学研究院, 广东省沙角(C厂)发电公司