專利名稱：一種生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐(CFB)的運(yùn)行控制裝置，尤指一種通過(guò)多線平衡器，送出均衡給料控制信號(hào)，控制多條給料線，均衡地向爐內(nèi)輸送生物質(zhì)燃料，以保證爐膛床溫均勻分布以滿足大寬深比的爐膛燃燒控制要求的給料控制裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，循環(huán)流化床鍋爐(CFB)以其較清潔的燃燒方式、燃料適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，得到了迅速發(fā)展，生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電項(xiàng)目也隨之興起。生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐的燃料主要是林業(yè)生物質(zhì)、農(nóng)業(yè)生物質(zhì)等。具體包括薪柴、落葉、樹(shù)皮、樹(shù)根、林業(yè)加工廢棄物、甘蔗渣、甘蔗葉、秸桿、果殼、果核、玉米芯等。生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐爐前給料系統(tǒng)，采用2η臺(tái)倉(cāng)底一級(jí)螺旋給料機(jī),配置η臺(tái)二級(jí)螺旋給料機(jī),構(gòu)成η條給料線，同一條線上的兩臺(tái)倉(cāng)底一級(jí)螺旋給料機(jī)互為冗余。由于生物質(zhì)燃料的不穩(wěn)定性，如燃料種類、燃料 品質(zhì)、燃料特性變化多端，生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐爐前給料系統(tǒng)存在給料機(jī)卡澀、給料機(jī)纏繞跳閘、給料系統(tǒng)堵塞等問(wèn)題，可能導(dǎo)致單臺(tái)或多臺(tái)給料機(jī)出力降低或跳閘，甚至出現(xiàn)單條或多條給料線跳閘，嚴(yán)重影響爐前給料系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，進(jìn)而造成鍋爐燃燒波動(dòng)大。如何在現(xiàn)有設(shè)備及系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)控制的方法來(lái)緩解、甚至解決由這些問(wèn)題造成的燃燒波動(dòng)，無(wú)疑成為控制調(diào)整研究的重要任務(wù)。由于生物質(zhì)燃料的燃燒特性，使得在以往各種行之有效的常規(guī)控制方法難以滿足生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐的燃燒控制要求，因此必須針對(duì)生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐的特性，開(kāi)發(fā)獨(dú)特的燃燒控制方法，保證生物質(zhì)燃料均衡地進(jìn)入爐膛，維持床溫均勻分布，保持燃燒的穩(wěn)定性。從而，保證爐前給料系統(tǒng)各給料線的生物質(zhì)燃料平穩(wěn)、均衡地送入爐膛燃燒，維持生物質(zhì)電廠安全、穩(wěn)定、高負(fù)荷運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是提供一種適用于生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐左右兩線均衡給料的控制裝置。解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐均衡給料控制裝置，其特征是包括依次連接的給料主調(diào)節(jié)回路I和給料機(jī)多線均衡控制回路2 ；
所述的給料主調(diào)節(jié)回路I為
依次連接的第二慣性濾波運(yùn)算模塊102、給料主控PID控制器105和給料主手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊106 ;所述的第二慣性濾波運(yùn)算模塊102輸入總給料量-給料反饋，所述的給料主控PID控制器105還輸入有給料控制指令修正模塊104的輸出，所述的給料控制指令修正模塊104的輸入為第一慣性濾波運(yùn)算模塊101和人工給料指令修正指令I(lǐng)、A的輸出，第一慣性濾波運(yùn)算模塊101的輸入則為鍋爐主控來(lái)的給料指令，另有偏差報(bào)警模塊103輸入第二慣性濾波運(yùn)算模塊102和給料控制指令修正模塊104的輸出、輸出至給料主手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊106 ；
所述的給料機(jī)多線均衡控制回路2為
平衡模塊-多線平衡器201的輸出分配給至少2線相同的給料機(jī)均衡控制回路210，所述的給料機(jī)均衡控制回路210包括線均衡給料手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊211、線平衡模塊212，以及相同的#1、#2給料機(jī)控制回路，線平衡模塊212輸入線均衡給料手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊211的輸出、輸出分別至#1、#2給料機(jī)控制回路，所述的給料機(jī)控制回路包括偏置調(diào)整模塊213、給料機(jī)加法器模塊215和給料機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊217，給料機(jī)加法器模塊215輸入線平衡模塊212和偏置調(diào)整模塊213的輸出、輸出至給料機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊217后最后輸出給料機(jī)指令。所述的給料主控PID控制器105的控制輸入有A、I、T ;
所述的給料主控PID控制器105的跟蹤量為由多線平衡器201計(jì)算出來(lái)的各線給料平 均量，這樣一來(lái)就可以保證主控PID控制器輸出的控制量，是每條線的生物質(zhì)給料量。所述的線均衡給料手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊211和給料機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊217的控制輸入有:A、I、T;
有益效果本發(fā)明提供了一種適用于生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐均衡給料的控制裝置，本發(fā)明已成功用于第一座2 X 50麗大型生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電廠，很好地實(shí)現(xiàn)了鍋爐的燃料控制，使該發(fā)電廠成功地實(shí)現(xiàn)了商業(yè)運(yùn)行。


圖I是本發(fā)明的生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐均衡給料控制裝置實(shí)施例組成原理 圖2是圖I實(shí)施例的給料主調(diào)節(jié)回路放大 圖3是圖I實(shí)施例的多給料機(jī)均衡控制回路放大圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。如圖I所示的本發(fā)明的生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐均衡給料控制裝置實(shí)施例，包括給料主調(diào)節(jié)回路I及給料機(jī)多線均衡控制回路2。參見(jiàn)圖2，給料主調(diào)節(jié)回路I含第一慣性濾波運(yùn)算模塊101、第二慣性濾波運(yùn)算模塊102、偏差報(bào)警模塊103、給料指令修正模塊104、給料主控PID控制器105及給料主手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊106。第一慣性濾波運(yùn)算模塊101輸入鍋爐主控來(lái)的給料指令，第二慣性濾波運(yùn)算模塊102輸入全部給料機(jī)實(shí)際給料量綜合而成的總給料量-給料反饋，兩個(gè)濾波運(yùn)算模塊對(duì)給料指令及總給料量進(jìn)行一階濾波處理后，形成平穩(wěn)的信號(hào)輸出。給料指令修正模塊104接收第一慣性濾波運(yùn)算模塊101輸出的平穩(wěn)給料指令，再加上人工給料指令修正指令I(lǐng)、A，其輸出形成最終的給料控制指令、輸出至給料主控PID控制器105 ；
偏差報(bào)警模塊103輸入平穩(wěn)給料指令及平穩(wěn)實(shí)際總給料量，當(dāng)兩者偏差過(guò)大時(shí)，其輸出信號(hào)就通過(guò)給料主手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊106，切除給料自動(dòng)。
給料主控PID控制器105的輸入為給料指令修正模塊104輸出及第二慣性濾波運(yùn)算模塊102輸出的平穩(wěn)總實(shí)際給料量信號(hào)，然后輸出控制指令通過(guò)給料主手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊106，送到多線給料機(jī)多線均衡控制回路2。參見(jiàn)圖I至圖3，給料機(jī)多線協(xié)調(diào)回路2由多線平衡器201，以及四條相同的A、B、C、D線-多給料機(jī)均衡控制回路210、220、230、240構(gòu)成。下面以A線多給料機(jī)均衡控制回路210為例說(shuō)明，參見(jiàn)圖3。多線平衡器201的輸入是給料主調(diào)節(jié)回路I的給料主手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊106送出的調(diào)控信號(hào)，它的跟蹤輸入為A、B、C、D線各多給料機(jī)均衡控制回路送出的給料量。當(dāng)A、B、C、D各線發(fā)出跟蹤指令時(shí)，多線平衡器201根據(jù)各線手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊 221、231、241、251的運(yùn)算模式和定義的跟蹤方式，對(duì)各線給料量做平均量處理后，形成跟蹤信號(hào)輸出給多線平衡器201，再經(jīng)過(guò)給料主手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊106輸出，送到給料主控PID控制器105的跟蹤端，使給料主控制器的輸出跟蹤A、B、C、D線的平均給料量。當(dāng)各線手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊221、231、241、251切到自動(dòng)方式時(shí)，多線平衡器201按投入自動(dòng)的給料線數(shù)目，計(jì)算出均衡給料控制信號(hào)，送到各多給料機(jī)均衡控制回路，控制各投入自動(dòng)給料線的控制回路，均衡地向爐內(nèi)輸送生物質(zhì)燃料。當(dāng)A、B、C、D各線都處于自動(dòng)方式時(shí)，如果有某已投入自動(dòng)給料線(如D線)上的給料機(jī)由于出現(xiàn)堵塞、纏繞等故障時(shí)跳閘，多線平衡器201立即將原來(lái)分配給四條線的給料量指令重新計(jì)算，分配給正常運(yùn)行的A、B、C各線，以保持發(fā)生某給料線出現(xiàn)斷供時(shí)，進(jìn)入爐膛的總給料量不變。同樣，若原有三條投入自動(dòng)，其中一條跳閘，立即將原來(lái)分配給三條線的給料量指令重新計(jì)算，分配給正常運(yùn)行的兩線。多給料機(jī)均衡控制回路210由本線均衡給料手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊211、本線平衡模塊212、#1給料機(jī)偏置調(diào)整模塊213、#1給料機(jī)加法器模塊215、#1給料機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊217、#2給料機(jī)偏置調(diào)整模塊213、#2給料機(jī)加法器模塊215，#2給料機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊217構(gòu)成。在多給料機(jī)均衡控制回路中，給料主調(diào)節(jié)回路I輸出的給料指令信號(hào)經(jīng)多線平衡器201進(jìn)行控制指令分配計(jì)算后，輸送至A、B、C、D各線多給料機(jī)均衡控制回路，以A線為例給料指令信號(hào)先送到本線給料手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊211，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/自動(dòng)控制信號(hào)的切換；切換模塊211的輸出信號(hào)送到線平衡模塊212，由它將本線給料指令信號(hào)再分配給#1、#2號(hào)給料控制回路，本線平衡模塊212還將本線#1、#2號(hào)給料機(jī)送入爐內(nèi)的生物質(zhì)量作為跟蹤量，經(jīng)本線給料手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊211傳送給多線平衡模塊201，形成給料主調(diào)節(jié)回路I的生物質(zhì)給料量跟蹤信號(hào)。#1號(hào)給料機(jī)控制回路由#1給料控制偏置模塊213、#1給料控制綜合加法模塊215,#1給料控制手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊217構(gòu)成。由線平衡模塊212計(jì)算出的線控制指令，送到綜合加法模塊215，在加法模塊215的另一個(gè)輸入端接收偏置模塊213的輸出，加法模塊215的輸出送到#1給料控制手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊217 ；#1給料控制手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊217輸出作為#1號(hào)給料機(jī)的最終控制量，送給#1號(hào)給料機(jī)。當(dāng)手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊217在手動(dòng)方式，本控制回路就處于跟蹤狀態(tài)，#1號(hào)給料機(jī)的給料量與線平衡模塊212控制指令的偏差作為跟蹤偏置信號(hào)，通過(guò)綜合加法模塊215，送到控制偏置模塊213，形成I號(hào)給料機(jī)的輸出跟蹤偏置信號(hào)，這時(shí)送入爐內(nèi)的生物質(zhì)量由運(yùn)行人員人工調(diào)整手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊上的輸出量來(lái)實(shí)現(xiàn)；當(dāng)模塊217切換成自動(dòng)方式時(shí)，本控制回路就處于自動(dòng)狀態(tài)，平衡模塊212輸出的線給料量指令信號(hào)，加上偏置模塊213的偏置信號(hào)形成最終的控制指令，經(jīng)過(guò)切換模塊217，直接送給I號(hào)給料機(jī)，自動(dòng)控制送入爐內(nèi)的生物質(zhì)量。#2號(hào)給料控制回路由··# 2號(hào)給料控制偏置模塊214，#1給料控制綜合加法模塊216，#1給料控制手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊218構(gòu)成，連接方式和#1號(hào)給料控制回路相同。當(dāng)#1、#2號(hào)給料控制回路都處于自動(dòng)方式時(shí)，線平衡模塊212就計(jì)算出平均的線給料量控制指令分別送到#1、#2號(hào)給料控制回路，在#1、#2號(hào)給料控制回路中，給料量控制指令加上各回路上的偏置信號(hào)量，分別送到#1、#2號(hào)給料機(jī)；若將#1號(hào)給料控制機(jī)的偏置信號(hào)調(diào)小時(shí)，#2號(hào)給料控制機(jī)的偏置信號(hào)會(huì)等量加大；而如果#2號(hào)給料控制機(jī)出現(xiàn)堵塞、解決纏繞等故障，使#2號(hào)給料控制機(jī)跳閘時(shí)，線平衡模塊212就將線給料量指令全部轉(zhuǎn)移至IJ，正常運(yùn)行的#2號(hào)給料機(jī)，已保持發(fā)生某臺(tái)給料控制機(jī)出力異常時(shí)，該線上的總給料量 不變。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐均衡給料控制裝置，其特征是包括依次連接的給料主調(diào)節(jié)回路(I)和給料機(jī)多線均衡控制回路(2 ); 所述的給料主調(diào)節(jié)回路(I)為 依次連接的第二慣性濾波運(yùn)算模塊(102)、給料主控PID控制器(105)和給料主手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊(106);所述的第二慣性濾波運(yùn)算模塊(102)輸入總給料量-給料反饋，所述的給料主控PID控制器(105)還輸入有給料控制指令修正模塊(104)的輸出，所述的給料控制指令修正模塊(104)的輸入為第一慣性濾波運(yùn)算模塊(101)和人工給料指令修正指令(I、A)的輸出，第一慣性濾波運(yùn)算模塊(101)的輸入則為鍋爐主控來(lái)的給料指令，另有偏差報(bào)警模塊(I03 )輸入第二慣性濾波運(yùn)算模塊(102 )和給料控制指令修正模塊(104)的輸出、輸出至給料主手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊(106)； 所述的給料機(jī)多線均衡控制回路(2)為 平衡模塊-多線平衡器(201)的輸出分配給至少2線相同的給料機(jī)均衡控制回路(210)，所述的給料機(jī)均衡控制回路(210 )包括線均衡給料手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊(211)、線平衡模塊(212)，以及相同的#1、#2給料機(jī)控制回路，線平衡模塊(212)輸入線均衡給料手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊(211)的輸出、輸出分別至#1、#2給料機(jī)控制回路，所述的給料機(jī)控制回路包括偏置調(diào)整模塊(213)、給料機(jī)加法器模塊(215 )和給料機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊(217 )，給料機(jī)加法器模塊(215)輸入線平衡模塊(212 )和偏置調(diào)整模塊(213 )的輸出、輸出至給料機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊(217)后最后輸出給料機(jī)指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐均衡給料控制裝置，其特征是所述的給料主控PID控制器(105)的控制輸入有A、I、T，所述的給料主控PID控制器(105)的跟蹤量為由多線平衡器(201)計(jì)算出來(lái)的各線給料平均量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐均衡給料控制裝置，其特征是所述的線均衡給料手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊(211)和給料機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)切換模塊(217)的控制輸入有Α、Ι、Τ。
全文摘要
一種生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐均衡給料控制裝置，由給料主調(diào)節(jié)回路(1)及給料機(jī)多線均衡控制回路(2)構(gòu)成給料機(jī)多線均衡控制回路由多線平衡器(201)、4線多給料機(jī)均衡控制回路構(gòu)成。給料控制指令與被控制量經(jīng)過(guò)偏差計(jì)算后，進(jìn)入給料主控制器計(jì)算出控制量，其輸出送到多線平衡器，計(jì)算出均衡給料控制信號(hào)，送到各多給料機(jī)均衡控制回路，控制各投入自動(dòng)給料線的給料量，均衡地向爐內(nèi)輸送生物質(zhì)燃料，以保證爐膛床溫均勻分布。本發(fā)明提供了一種適用于生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐均衡給料的控制裝置，本發(fā)明已成功用于第一座2×50MW大型生物質(zhì)直燃循環(huán)流化床鍋爐發(fā)電廠，很好地實(shí)現(xiàn)了鍋爐的燃料控制，成功地實(shí)現(xiàn)了商業(yè)運(yùn)行。
文檔編號(hào)F23C10/30GK102944010SQ201210078100
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者李曉楓, 方健, 方江濤, 宋景慧 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院