專利名稱：電站鍋爐暖風(fēng)器節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電站鍋爐暖風(fēng)器控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)電站鍋爐為避免鍋爐尾部受熱面的低溫腐蝕，一般采用暖風(fēng)器預(yù)熱風(fēng)溫的方式來解決。暖風(fēng)器布置于空氣預(yù)熱器進(jìn)口風(fēng)道中，利用汽輪機(jī)的抽汽對低溫空氣進(jìn)行預(yù)熱以提高鍋爐尾部受熱面的金屬壁溫，防止低溫腐蝕和堵灰的現(xiàn)象。暖風(fēng)器的作用只是保護(hù)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器金屬不發(fā)生低溫酸腐蝕以及減少積灰等，暖風(fēng)器的投入并不能提高鍋爐效率，暖風(fēng)器出口風(fēng)溫越高鍋爐效率下降越多，有研究成果表明，不合理暖風(fēng)器的投入將使機(jī)組發(fā)電煤耗增加2 3g/Kw h，損失巨大。表1 :600MW暖風(fēng)器設(shè)計(jì)參數(shù)
蒸汽壓力Mpa0. 5 0. 6蒸汽溫度。C160蒸汽消耗量t/h42. 4
從上述數(shù)據(jù)看，暖風(fēng)器耗能巨大，不可忽視。決定暖風(fēng)器投入的因素主要有環(huán)境溫度、煙氣酸露點(diǎn)溫度等，一般當(dāng)平均氣溫低于20°C時(shí)需要投入鍋爐暖風(fēng)器系統(tǒng)。但是由于暖風(fēng)器控制系統(tǒng)及其疏水系統(tǒng)問題仍然比較多，據(jù)有關(guān)資料披露有半數(shù)電廠暖風(fēng)器不能正常工作，這對鍋爐的安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生重大的影響。目前暖風(fēng)器運(yùn)行現(xiàn)狀是目前國內(nèi)外流行的兩種不同的暖風(fēng)器疏水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)簡繁程度是相差很大的。如

圖1所示，圖中上方部分是目前國內(nèi)各電力設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)以及眾多老機(jī)組使用了幾十年的傳統(tǒng)方案，可以概括為“暖風(fēng)器一(疏水器)一疏水箱一疏水泵一除氧器”的方式(以下簡稱為“去除氧器”方式)；下方部分是近年來國外普遍采用的暖風(fēng)器系統(tǒng)，可以概括為“暖風(fēng)器一疏水器一凝汽器”的方式(以下簡稱為“去凝汽器”方式)。其中“去除氧器”疏水方式理論上經(jīng)濟(jì)性較好，但仍存在著缺點(diǎn)
1、系統(tǒng)復(fù)雜“去除氧器”疏水方式的系統(tǒng)復(fù)雜、龐大，疏水箱和疏水泵都要占據(jù)很大面積，為了減少疏水泵入口汽蝕問題，疏水箱還要求有一定的高度形成壓頭。疏水箱屬于壓力容器還要有一定的容積進(jìn)行汽水分離，其中的液位需經(jīng)過液位計(jì)檢測并根據(jù)設(shè)定的高低限去控制疏水泵的啟停。疏水泵的頻繁啟停和進(jìn)口區(qū)域汽蝕都決定了電機(jī)與泵體的高故障率，因此必須考慮設(shè)置備用泵。如果疏水箱水位計(jì)故障多，又要考慮在泵的出口處設(shè)計(jì)最小流量保護(hù)裝置。同時(shí)疏水泵和除氧器的標(biāo)高相差較大，必須考慮泵足夠的揚(yáng)程。2、故障環(huán)節(jié)多主要的故障環(huán)節(jié)是疏水箱的立管式水位計(jì)故障及疏水泵的經(jīng)常性汽蝕問題。由于上述問題的多發(fā)性和普遍性，造成很多電廠冬季不能順利投入鍋爐暖風(fēng)器系統(tǒng)或除鹽水不能實(shí)現(xiàn)回收。3、造價(jià)昂貴、維修量大。其中“去凝汽器疏水”方式系統(tǒng)簡單，從圖1中可以看到“去凝汽器疏水”系統(tǒng)將“去除氧器疏水”系統(tǒng)簡約到僅剩下自動(dòng)疏水器這一個(gè)環(huán)節(jié)了，即疏水器可靠性就是疏水系統(tǒng)可靠性。因此缺點(diǎn)是對疏水器依賴性大，需要選擇進(jìn)口昂貴的疏水器。上述兩種疏水方式現(xiàn)在基本采用兩種控制方式進(jìn)行調(diào)節(jié)汽側(cè)調(diào)節(jié)；水側(cè)調(diào)節(jié)。其中汽側(cè)調(diào)節(jié)是最常見的調(diào)節(jié)方式，如圖2，通過調(diào)節(jié)加熱蒸汽量來保證合適空氣預(yù)熱器的冷端金屬壁溫，這種調(diào)節(jié)方式在調(diào)節(jié)蒸汽量的同時(shí)，由于暖風(fēng)器內(nèi)部壓力隨之降低，其飽和溫度隨之也會降低，即暖風(fēng)器的汽耗和溫度都在同步改變。優(yōu)點(diǎn)是汽側(cè)調(diào)節(jié)可以保證暖風(fēng)器疏水暢通，不積水，不存在兩相流沖刷問題。缺點(diǎn)是對疏水器要求高，疏水系統(tǒng)容易出現(xiàn)故障。水測調(diào)節(jié)如圖3 調(diào)節(jié)閥從汽側(cè)移至水側(cè)，并未改變暖風(fēng)器的串聯(lián)關(guān)系，因此調(diào)節(jié)疏水流量相當(dāng)于簡介調(diào)節(jié)了蒸汽流量。由于暖風(fēng)器中的壓力始終是供汽壓力，所以飽和溫度不變。它對暖風(fēng)器熱負(fù)荷的調(diào)節(jié)主要是在保證合適空氣預(yù)熱器的冷端金屬壁溫的情況下，改變暖風(fēng)器內(nèi)部水位的高低即改變傳熱面積來實(shí)現(xiàn)的。優(yōu)點(diǎn)是暖風(fēng)器出力調(diào)節(jié)范圍大； 疏水溫度低于蒸汽飽和溫度，熱能利用率高；有利于選擇更低壓力的蒸汽汽源，進(jìn)一步提高汽輪機(jī)抽汽回?zé)岬男剩挥欣谔岣邆鳠釡夭?，減少暖風(fēng)器受熱面積，降低制造成本。 缺點(diǎn)是兩相流沖刷問題；水擊和振動(dòng)問題；暖風(fēng)器熱應(yīng)力問題；腐蝕與結(jié)凍。綜上分析目前的兩種疏水方式和兩種控制方式，對兩種方式的優(yōu)劣一直有爭論， 其中的誤區(qū)就是把疏水系統(tǒng)和控制系統(tǒng)割裂開來。事實(shí)上疏水問題是系統(tǒng)可靠性的問題， 控制系統(tǒng)是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的問題。把疏水和控制綜合起來才是解決問題的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述不足問題，提供一種電站鍋爐暖風(fēng)器節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，系統(tǒng)簡單，控制精確。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是電站鍋爐暖風(fēng)器節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，系統(tǒng)由暖風(fēng)器一疏水器一疏水箱一疏水泵一除氧器依次連接組成一個(gè)去除氧器疏水子系統(tǒng)，由暖風(fēng)器一疏水器一凝汽器依次連接組成一個(gè)去凝汽器疏水子系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用 PLC控制器進(jìn)行雙回路調(diào)節(jié)，即暖風(fēng)器入口蒸汽調(diào)節(jié)和疏水調(diào)節(jié)，其中暖風(fēng)器入口蒸汽調(diào)節(jié)，以實(shí)測空預(yù)器冷端金屬壁溫為被調(diào)量，以通過露點(diǎn)計(jì)算結(jié)果為設(shè)定的單回路自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)；疏水調(diào)節(jié)以實(shí)測暖風(fēng)器疏水溫度為被調(diào)量，以運(yùn)行人員設(shè)定溫度為設(shè)定值的暖風(fēng)器疏水調(diào)節(jié)系統(tǒng)。所述實(shí)測空預(yù)器冷端金屬壁溫信號輸入至PLC控制器，PLC控制器同時(shí)接收控制反饋信號，進(jìn)行比對后信號輸出到觸摸屏，并將控制指令信號發(fā)送給去除氧器疏水子系統(tǒng)； 實(shí)測暖風(fēng)器疏水溫度信號輸入PLC控制器，PLC控制器將其與設(shè)定溫度進(jìn)行比對后，發(fā)出指令信號給去凝汽器疏水子系統(tǒng)。所述空預(yù)器冷端金屬壁溫通過直接測量冷端金屬壁溫，取得真實(shí)的冷端金屬壁溫最低溫度信號，在二次風(fēng)末端扇形板位置蓄熱片處加裝貼片熱電偶，對冷端金屬壁溫進(jìn)行周期性測量，通過傳感器無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集最低溫度信號送PLC控制器作為被調(diào)量。
所述傳感器無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括發(fā)射部分和接收部分，發(fā)射部分由傳感器(溫度傳感器)、信號處理部分、微處理器和無線發(fā)射電路組成；接收部分由無線接收電路、微處理器和顯示器組成，在微處理器控制下接收發(fā)射部分傳來的數(shù)據(jù)，一組格式數(shù)據(jù)接收完畢后，由接收電路里的解碼器對格式數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，獲取環(huán)境當(dāng)前的溫度信息，進(jìn)行處理判斷，得出金屬壁溫的最低值，然后將溫度顯示在LED接收面板上并轉(zhuǎn)換為4-20MA輸出。
所述PLC控制器選用S7-300作為控制裝置，完成現(xiàn)場信號的采集、與觸摸屏的數(shù)據(jù)交換和暖風(fēng)器出口空氣溫度的控制任務(wù)。所述系統(tǒng)采用觸摸屏，觸摸屏作為空預(yù)器冷端金屬溫度控制系統(tǒng)的人機(jī)界面，完成煤種、煙氣參數(shù)的人工輸入以及控制系統(tǒng)的自手動(dòng)操作和參數(shù)調(diào)整。本發(fā)明系統(tǒng)與同類技術(shù)相比，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)是首次增加疏水溫度控制系統(tǒng)，即通過疏水調(diào)節(jié)閥控制疏水溫度，疏水溫度可根據(jù)室外環(huán)境溫度做相應(yīng)改變，徹底的解決了暖風(fēng)器系統(tǒng)疏水問題。疏水問題的解決，使得無論是“去除氧器，，方式還是“去凝汽器”方式這兩種熱力系統(tǒng)都能得到可靠運(yùn)行，消除了對長期以來對疏水閥的依賴。疏水能得到全部回收，節(jié)約了大量除鹽水。兼具汽側(cè)和水側(cè)調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，避開了汽側(cè)和水側(cè)調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)，揚(yáng)長避短。另外本發(fā)明通過實(shí)測的空氣預(yù)熱器最低金屬壁溫以及優(yōu)化軟件來控制加熱蒸汽量，消除了保護(hù)過度及保護(hù)不足，真正實(shí)現(xiàn)了節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行。暖風(fēng)器三種調(diào)節(jié)方式的比較詳見表2
權(quán)利要求
1.電站鍋爐暖風(fēng)器節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，系統(tǒng)由暖風(fēng)器一疏水器一疏水箱一疏水泵一除氧器依次連接組成一個(gè)去除氧器疏水子系統(tǒng)，其特征是還由暖風(fēng)器一疏水器一凝汽器依次連接組成一個(gè)去凝汽器疏水子系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用PLC控制器進(jìn)行雙回路調(diào)節(jié)，即暖風(fēng)器入口蒸汽調(diào)節(jié)和疏水調(diào)節(jié)，其中暖風(fēng)器入口蒸汽調(diào)節(jié)，以實(shí)測空預(yù)器冷端金屬壁溫為被調(diào)量，以通過露點(diǎn)計(jì)算結(jié)果為設(shè)定的單回路自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)；疏水調(diào)節(jié)以實(shí)測暖風(fēng)器疏水溫度為被調(diào)量，以運(yùn)行人員設(shè)定溫度為設(shè)定值的暖風(fēng)器疏水調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電站鍋爐暖風(fēng)器節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征是實(shí)測空預(yù)器冷端金屬壁溫信號輸入至PLC控制器，PLC控制器同時(shí)接收控制反饋信號，進(jìn)行比對后信號輸出到觸摸屏，并將控制指令信號發(fā)送給去除氧器疏水子系統(tǒng)；實(shí)測暖風(fēng)器疏水溫度信號輸入PLC控制器，PLC控制器將其與設(shè)定溫度進(jìn)行比對后，發(fā)出指令信號給去凝汽器疏水子系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電站鍋爐暖風(fēng)器節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征是所述空預(yù)器冷端金屬壁溫通過直接測量冷端金屬壁溫，取得真實(shí)的冷端金屬壁溫最低溫度信號， 在二次風(fēng)末端扇形板位置蓄熱片處加裝貼片熱電偶，對冷端金屬壁溫進(jìn)行周期性測量，通過傳感器無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集最低溫度信號送PLC控制器作為被調(diào)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電站鍋爐暖風(fēng)器節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征是所述傳感器無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括發(fā)射部分和接收部分，發(fā)射部分由傳感器(溫度傳感器)、信號處理部分、微處理器和無線發(fā)射電路組成；接收部分由無線接收電路、微處理器和顯示器組成， 在微處理器控制下接收發(fā)射部分傳來的數(shù)據(jù)，一組格式數(shù)據(jù)接收完畢后，由接收電路里的解碼器對格式數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，獲取環(huán)境當(dāng)前的溫度信息，進(jìn)行處理判斷，得出金屬壁溫的最低值，然后將溫度顯示在LED接收面板上并轉(zhuǎn)換為4-20MA輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電站鍋爐暖風(fēng)器節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征是所述PLC 控制器選用S7-300作為控制裝置，完成現(xiàn)場信號的采集、與觸摸屏的數(shù)據(jù)交換和暖風(fēng)器出口空氣溫度的控制任務(wù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電站鍋爐暖風(fēng)器節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng)采用觸摸屏，觸摸屏作為空預(yù)器冷端金屬溫度控制系統(tǒng)的人機(jī)界面，完成煤種、煙氣參數(shù)的人工輸入以及控制系統(tǒng)的自手動(dòng)操作和參數(shù)調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明涉及電站鍋爐暖風(fēng)器控制系統(tǒng)。電站鍋爐暖風(fēng)器節(jié)能優(yōu)化控制系統(tǒng)，系統(tǒng)由暖風(fēng)器→疏水器→疏水箱→疏水泵→除氧器依次連接組成一個(gè)去除氧器疏水子系統(tǒng)，還由暖風(fēng)器→疏水器→凝汽器依次連接組成一個(gè)去凝汽器疏水子系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用PLC控制器進(jìn)行雙回路調(diào)節(jié)，即暖風(fēng)器入口蒸汽調(diào)節(jié)和疏水調(diào)節(jié)，其中暖風(fēng)器入口蒸汽調(diào)節(jié)，以實(shí)測空預(yù)器冷端金屬壁溫為被調(diào)量，以通過露點(diǎn)計(jì)算結(jié)果為設(shè)定的單回路自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)；疏水調(diào)節(jié)以實(shí)測暖風(fēng)器疏水溫度為被調(diào)量，以運(yùn)行人員設(shè)定溫度為設(shè)定值的暖風(fēng)器疏水調(diào)節(jié)系統(tǒng)。本發(fā)明首次增加疏水溫度控制系統(tǒng)，兼具汽側(cè)和水側(cè)調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)，避開了汽側(cè)和水側(cè)調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)，揚(yáng)長避短。
文檔編號F23L15/00GK102278768SQ20111017690
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者高明遜 申請人:高明遜