CN115507379A - 一种煤气锅炉风量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种煤气锅炉风量控制方法，所述煤气锅炉风量控制方法包括：步骤S100，根据锅炉负荷计算氧量设定值；步骤S200，通过氧量调节器将氧量设定值和获得的氧量测量值进行比较以获得氧量偏差值；步骤S300，根据锅炉负荷计算风量预设值；步骤S400，根据氧量偏差值和风量预设值计算得到风量设定值；步骤S500，通过风量调节器将风量设定值和获得的风量测量值进行比较以获得风量偏差值；步骤S600，根据风量偏差值控制送风机的送风量。本发明通过充分考虑氧量变化对风量预设值的影响，将氧量偏差值作为风量调节中对风量预设值的校正获得风量设定值，从而提高风量控制的准确性。

Description

一种煤气锅炉风量控制方法

技术领域

本发明涉及煤气锅炉技术领域，特别涉及一种煤气锅炉风量控制方法。

背景技术

煤气锅炉广泛应用于钢厂、煤化工厂等自备电厂，利用副产品高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气、兰炭尾气等燃料进行发电，可实现能源的清洁高效利用。钢厂、煤化工厂根据生产工艺的不同，往往不止产生单一的副产品，而煤气锅炉燃料适应性较好，一般会有几种燃料工况。这些随着燃料的成分的不同，以及燃料的流量的变化所需的也不相同送风量不同。

目前，煤气锅炉风量控制方法通常将根据锅炉负荷计算的风量预设值直接和风量测量值进行比较以直接获得风量偏差值，并根据该风量偏差值控制送风量。然而，这种煤气锅炉风量控制方法没有充分考虑氧量变化对风量预设值的影响，导致获得的风量偏差值不准确。

因此，需要对现有的煤气锅炉风量控制方法进行改进，以提高风量控制的准确性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤气锅炉风量控制方法，以解决现有的煤气锅炉风量控制方法准确性低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种煤气锅炉风量控制方法，包括：步骤S100，根据锅炉负荷计算氧量设定值；步骤S200，通过氧量调节器将氧量设定值和获得的氧量测量值进行比较以获得氧量偏差值；步骤S300，根据锅炉负荷计算风量预设值；步骤S400，根据氧量偏差值和风量预设值计算得到风量设定值；步骤S500，通过风量调节器将风量设定值和获得的风量测量值进行比较以获得风量偏差值；步骤S600，根据风量偏差值控制送风机的送风量。

可选的，在步骤S200中，氧量测量值为多个测量点获取的有效的氧量值的平均值。

可选的，在步骤S200中，氧量设定值和获得的氧量测量值进行比较时，若氧量测量值小于氧量设定值，则输出的风量偏差值为正数，若氧量测量值大于氧量设定值，则输出的风量偏差值为负数。

可选的，在步骤S400中，通过风量偏差值和风量预设值求和以获得风量设定值，若风量偏差值为负数则风量预设值小于风量设定值，若风量偏差值为正数则风量预设值大于风量设定值。

可选的，在步骤S500中，通过风量调节器将风量设定值和获得的风量测量值进行比较以获得风量偏差值，是将风量测量值减去风量设定值，当风量偏差值为正数时，送风量减小，当风量偏差值为负数时，送风量增加。

可选的，步骤S600还包括计算实时的送风量，其中，当送风量大于预设值时，控制补充风机关闭，当送风量小于预设值时，控制补充风机开启，同时调整送风机的功率。

可选的，在步骤S500和步骤S600之间还包括步骤S800，将锅炉主控前馈对风量偏差值进行求和以获得校正后的风量偏差值。

可选的，还包括对锅炉主控前馈进行调节的燃料波动控制方法，所述对燃料波动控制方法包括：在锅炉的煤气主管道上设置监测位和调节位，在所述监测位处沿煤气流通方向依次设置多个压力监测单元，所述调节位位于所述监测位的下游并且设有主流量调节阀；通过监测位处的各压力监测单元对煤气压力进行监测，基于监测到的煤气压力波动计算得到因煤气波动所导致的煤气热量供给量的变化量ΔQ_煤气；计算煤气从监测位运行到调节位所需的时间t1；若ΔQ_煤气＞0，经时间t1后，减小所述主流量调节阀开度，以提高煤气锅炉的主蒸汽参数稳定性；若ΔQ_煤气＜0，经时间t1后，增大所述主流量调节阀开度，以提高煤气锅炉的主蒸汽参数稳定性；若ΔQ_煤气＝0，保持所述主流量调节阀开度不变。

可选的，还包括：当所述主流量调节阀调至最大开度仍达不到控制目标时，进一步通过调节锅炉主给水流量以达到控制目标。

可选的，锅炉主给水流量的调节量按如下公式计算：

其中，η为锅炉热效率，h_out为给水换热后比焓值，h_in为给水换热前比焓值。

本发明提供的一种煤气锅炉风量控制方法，具有以下有益效果：

首先，通过一端与大气连通且另一端与所述空气预热器前风道连通的补充风道，并在补充风道上设置补充风机，且所述空气预热器前风道的一端与大气连通，另一端与空气预热器的空气入口连通，因此，当锅炉需要的风量变大的时候，可通过补充风机和补充风道向空气预热器前风道内补充风量，进而通过空气预热器的空气入口向空气预热器补充风量，从而经过一端与所述空气预热器的空气出口连通且另一端与炉膛连通的空气预热器后风道向炉膛补充风量，从而可适应煤气锅炉需要较大送风量的工况，并且，相较于更换送风机和电机的以适应较大送风量的工况要经济。

其次，通过充分考虑氧量变化对风量预设值的影响，将氧量偏差值作为风量调节中对风量预设值的校正获得风量设定值，从而提高风量控制的准确性。

再次，通过充分考虑锅炉主控前馈对风量偏差值的影响，将锅炉主控前馈对风量偏差值进行求和以获得校正后的风量偏差值，从而提高风量控制的准确性。

其次，本发明在锅炉燃烧器上游设置监测位，当锅炉运行过程中出现煤气波动时，可以根据监测位处监测到的煤气波动所对应的热量供应值波动，提前对流量调节阀的开度进行调节，从而维持单位时间内煤气燃烧释放热量的稳定，进而提高煤气锅炉的主蒸汽参数稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例中煤气锅炉送风和烟温调节系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中煤气锅炉风量控制方法的控制流程图；

图3为本发明实施例提供的燃料波动控制系统的煤气管路示意图。

101-空气预热器前风道；102-空气预热器；103-空气预热器后风道；104-换热器前烟道；105-补充风道；106-补充风机；107-送风机；108-补风支管；109-烟气煤气换热器；110-换热器后烟道；111-换热器前煤气管；112-换热器后煤气管；113-脱硫塔；114-送风机入口消音器；115-送风机入口调节风门；116-送风机出口挡板门；117-补充风机入口消音器；118-补充风机入口调节风门；119-补充风机出口挡板门；120-补充风道隔绝门；121-补充支管隔绝门；

200-煤气主管道；210-监测位；211-压力监测单元；212-热值仪；220-主流量调节阀；300-锅炉燃烧器；400-储气旁路；410-外源煤气源；420-旁路调节阀；430-快切阀430；500-煤气分支管道；510-支管流量调节阀；520-压力监测器件；530-切断阀；230-电动盲板阀；240-液动快切阀。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的煤气锅炉送风和烟温调节系统作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例一、

参考图1，图1是本发明实施例中煤气锅炉送风和烟温调节系统的结构示意图，本实施例提供一种煤气锅炉送风和烟温调节系统，包括：一端与大气连通的空气预热器前风道101，空气入口与所述空气预热器前风道101的另一端连接的空气预热器102，一端与所述空气预热器102的空气出口连通且另一端与炉膛连通的空气预热器后风道103，一端与所述空气预热器102的烟气出口连通的换热器前烟道104，一端与大气连通且另一端与所述空气预热器前风道101连通的补充风道105，设置在所述补充风道105上的补充风机106，以及设置在所述空气预热器前风道101上的送风机107。

通过一端与大气连通且另一端与所述空气预热器前风道101连通的补充风道105，并在补充风道105上设置补充风机106，且所述空气预热器前风道101的一端与大气连通，另一端与空气预热器102的空气入口连通，因此，当锅炉需要的风量变大的时候，可通过补充风机106和补充风道105向空气预热器前风道101内补充风量，进而通过空气预热器102的空气入口向空气预热器102补充风量，从而经过一端与所述空气预热器102的空气出口连通且另一端与炉膛连通的空气预热器后风道103向炉膛补充风量，从而可适应煤气锅炉需要较大送风量的工况，并且，相较于更换送风机107和电机的以适应较大送风量的工况要经济。

参考图1，所述煤气锅炉送风和烟温调节系统还包括一端与所述补充风道连通且另一端与所述空气预热器后风道103连通的补风支管108。通过设置补风支管108一方面可将所述空气预热器前风道101和所述空气预热器后风道103连通，使得送风机107送入空气预热器前风道101的部分风量可从所述所述空气预热器后风道103进入炉膛中，也可使得补风机补充的风量可从补风支管108直接进入所述空气预热器后风道103，再进入所述炉膛中，如此可为不同工况提供不同风量，且可调节经过空气预热器102的烟气的温度，避免进入换热器前烟道104内的烟气的温度过高或者过低。

参考图1，所述煤气锅炉送风和烟温调节系统还包括烟气煤气换热器109，以及一端与所述烟气煤气换热器109的烟气出口连通且另一端与所述烟囱连通的换热器后烟道110，所述换热器前烟道104的另一端与所述烟气煤气换热器109的烟气入口连通。

参考图1，所述煤气锅炉送风和烟温调节系统还包括一端与所述烟气煤气换热器109的煤气入口连通且另一端与所述煤气管网连通的换热器前煤气管111，一端与所述烟气煤气换热器109的煤气出口连通且另一端与锅炉的燃烧器连通的换热器后煤气管112。

参考图1，所述煤气锅炉送风和烟温调节系统还包括脱硫塔113，所述脱硫塔113设置在所述换热器后烟道110上。

参考图1，所述空气预热器前风道101和所述空气预热器后风道103数量为两个，所述补充风道105和所述补风支管108的数量为一个。

参考图1，所述煤气锅炉送风和烟温调节系统还包括送风机入口消音器114，所述送风机入口消音器114设置在所述空气预热器前风道101上且位于大气和送风机107之间。

参考图1，所述煤气锅炉送风和烟温调节系统还包括送风机入口调节风门115，所述送风机入口调节风门115设置在所述空气预热器前风道101上且位于所述送风机入口消音器114和所述送风机107之间，用于调节进入所述送风机107的风量。

参考图1，所述煤气锅炉送风和烟温调节系统还包括送风机出口挡板门116，所述送风机出口挡板门116设置在所述空气预热器前风道101上且位于所述送风机107和所述空预器之间，用于控制所述空气预热器前风道101的流通和闭合。

参考图1，所述煤气锅炉送风和烟温调节系统还包括补充风机入口消音器117，所述补充风机入口消音器117设置在所述补充风道105上且位于所述大气与所述补充风机106之间。

参考图1，所述煤气锅炉送风和烟温调节系统还包括补充风机入口调节风门118，所述补充风机入口调节风门118设置在所述补充风道105上且位于所述消音器和所述补充风机106之间，用于调节进入所述补充风机106的风量。

参考图1，所述煤气锅炉送风和烟温调节系统还包括补充风机出口挡板门119，所述补充风机出口挡板门119设置在所述补充风道105上且位于所述空气预热器102和所述补充风机106之间，用于控制所述补充风道105的流通和闭合。

参考图1，所述煤气锅炉送风和烟温调节系统还包括设置在所述补充风道105上且位于所述补风支管108和所述空气预热器102之间的补充风道隔绝门120。

参考图1，所述煤气锅炉送风和烟温调节系统还包括设置在所述补风支管108上的补风支管108隔绝门121。

所述煤气锅炉送风和烟温调节系统还包括风量控制器，所述风量控制器用于根据所述锅炉的燃料工况控制所述送风机107、所述送风机出口挡板门116、所述补充风机106及补充风机出口挡板门119的开启和关闭，根据锅炉排烟温度控制所述补充风道隔绝门120和所述补风支管108隔绝门121的开启和关闭。

当锅炉燃料燃烧所需的送风量不大时，补充风机106、补充风机出口挡板门119、补充风道隔绝门120、补风支管108隔绝门121可关闭，冷空气从空气预热器前风道101进入空气预热器102，再进入空气预热器后风道103，之后流出至锅炉炉膛内。此时，若锅炉排烟温度较低，开启补充风道隔绝门120和补风支管108隔绝门121，部分冷空气从空气预热器前风道101的一端进入空气预热器前风道101内，之后可从空气预热器前风道101进入补充风道105内，之后进入补风支管108内，然后从补风支管108进入空气预热器后风道103流出至锅炉炉膛内，部分冷空气从空气预热器前风道101进入空气预热器102再进入空气预热器后风道103，之后流出至锅炉炉膛内。如此，可避免换热器前烟道104和换热器后烟道110内的烟气的温度过低，导致燃烧产生的二氧化硫在低温下容易对换热器后烟道110产生腐蚀以及影响脱硫塔113的脱硫效果。

当锅炉燃料燃烧所需的送风量较大时，开启补充风机106、补充风机出口挡板门119、补充风道隔绝门120，关闭补风支管108隔绝门121，冷空气从空气预热器前风道101和补充风道105进入空气预热器102，之后再进入空气预热器后风道103，之后流出至锅炉炉膛内。此时，若锅炉排烟温度较低，关闭补充风道隔绝门120，开启补风支管108隔绝门121，一部分冷空气从补充风道105经过补风支管108进入空气预热器后风道103再进入炉膛，一部分冷空气从空气预热器前风道101进入空气预热器102中，再从空气预热器102进入空气预热器后风道103，之后流出至锅炉炉膛内。

所述烟气可从锅炉炉膛经过空气预热器102流入换热器前烟道104，然后流入烟气煤气换热器109中，然后流入换热器后烟道110，最后流入烟囱中。

所述煤气可从煤气管网流入换热器前煤气管111，之后流入烟气煤气换热器109周昂，之后再流入换热器后煤气管112，然后再流入锅炉炉膛内。

其中，所述冷空气和所述烟气可在所述空气预热器102进行热交换以第一次冷却烟气，所述煤气和所述烟气可在烟气煤气换热器109处进行热交换以第二次冷却烟气。

当锅炉在低负荷(60％锅炉最大连续蒸发量附近)状态运行时，此时锅炉燃料燃烧所需的送风量不大且从锅炉内排出的烟气的温度相对较低，关闭补充风机106、补充风机出口挡板门119，开启补充风道105上的补充风道隔绝门120和补风支管108上的补风支管108隔绝门121。冷空气从空气预热器前风道101的一端进入空气预热器前风道101内，部分从空气预热器前风道101的另一端进入空气预热器102内，再流入空气预热器后风道103内，之后流入锅炉炉膛内；部分冷空气从补充风道105的一端依次经过补充风道105、补风支管108、空气预热器后风道103进入炉膛。由于部分冷空气未经过空气预热器102中，因此可减少在空气预热器102处与烟气进行换热的冷空气的量，从而可使经过空气预热器102和煤气换热器的烟气维持在140°左右，满足脱硫塔113中小苏打干法脱硫所需要的反应温度，避免烟气经过煤气换热器后温度在露点温度以上，形成低温腐蚀，影响烟气煤气换热器109的使用寿命。

当锅炉在高负荷(100％锅炉最大连续蒸发量附近)状态下运行时，此时如锅炉燃料燃烧所需的送风量不大，锅炉排烟温度较高，可关闭补充风机106、补充风机出口挡板门119、补充风道105上的补充风道隔绝门120和补风支管108上的补风支管108隔绝门121。冷空气从空气预热器前风道101的一端进入空气预热器前风道101内，全部从空气预热器前风道101的另一端进入空气预热器102内，流经空气预热器102后再流入空气预热器后风道103内，之后流入锅炉炉膛内。由于进入锅炉炉膛的空气全部需要与流经空气预热器102的烟气进行热量交换，从而可较大程度上的降低烟气的温度，提高锅炉效率。当锅炉燃料燃烧所需的送风量较大时，锅炉排烟温度较高，可开启补充风机106、补充风机出口挡板门119、补充风道105上的补充风道隔绝门120，关闭补风支管108上的补风支管108隔绝门121，冷空气从空气预热器前风道101的一端和补充风道105进入空气预热器前风道101内，全部从空气预热器前风道101的另一端进入空气预热器102内，流经空气预热器102后再流入空气预热器后风道103内，之后流入锅炉炉膛内。由于进入锅炉炉膛的空气全部需要与流经空气预热器102的烟气进行热量交换，从而可较大程度上的降低烟气的温度，提高锅炉效率。

当锅炉运行在低温环境时，例如在北方的冬季环境下运行时，此时从烟气煤气换热器109前煤气管进入烟气煤气换热器109中的煤气的温度较低，导致经过烟气煤气换热器109中后进入换热器后烟道110中的烟气温度较低，此时，如锅炉燃料燃烧所需的送风量不大，关闭补充风机106、补充风机出口挡板门119，开启补充风道105上的补充风道隔绝门120和补风支管108上的补风支管108隔绝门121。冷空气从空气预热器前风道101的一端进入空气预热器前风道101内，部分从空气预热器前风道101的另一端进入空气预热器102内，再流入空气预热器后风道103内，之后流入锅炉炉膛内；部分冷空气从补充风道105的一端依次经过补充风道105、补风支管108、空气预热器后风道103进入炉膛。由于部分冷空气未经过空气预热器102，因此可减少在空气预热器102处与烟气进行换热的冷空气的量，从而可使经过空气预热器102和煤气换热器的烟气维持在较高温度。

实施例二、

参考图2，图2是本发明实施例中煤气锅炉风量控制方法的控制流程图，本实施例提供一种煤气锅炉风量控制方法，包括：

步骤S100，根据锅炉负荷计算氧量设定值；

步骤S200，通过氧量调节器将氧量设定值和获得的氧量测量值进行比较以获得氧量偏差值；

步骤S300，根据锅炉负荷计算风量预设值；

步骤S400，根据氧量偏差值和风量预设值计算得到风量设定值；

步骤S500，通过风量调节器将风量设定值和获得的风量测量值进行比较以获得风量偏差值；

步骤S600，根据风量偏差值控制送风机的送风量。

本步骤S100和步骤S300中，所述锅炉负荷为单位时间产生的蒸汽量。比如用锅炉蒸汽来驱动汽轮机，汽轮机用来对外做功。锅炉在做功时，单位时间做功越多则说明锅炉负荷大，反之则小。

在步骤S200中，氧量测量值为多个测量点获取的有效的氧量值的平均值。例如，有五个测量点，其中一个测量点测得氧量值明显有误，则将该测量点测得的氧量值删除，求其余四个测量点测得的氧量值求平均值即可获得氧量测量值。

在步骤S200中，氧量设定值和获得的氧量测量值进行比较时，若氧量测量值小于氧量设定值，则输出的风量偏差值为正数，若氧量测量值大于氧量设定值，则输出的风量偏差值为负数。

在步骤S100和步骤S200之间还包括步骤S700人工对氧量设定值进行修正。通过人工对氧量设定值进行修正，可进一步提高对送风机的风量控制的准确度。

在步骤S400中，通过风量偏差值和风量预设值求和以获得风量设定值，若风量偏差值为负数则风量预设值小于风量设定值，若风量偏差值为正数则风量预设值大于风量设定值。

在步骤S500中，通过风量调节器将风量设定值和获得的风量测量值进行比较以获得风量偏差值，是将风量测量值减去风量设定值，当风量偏差值为正数时，送风量减小，当风量偏差值为负数时，送风量增加。

在步骤S600中，当风量偏差值为正数时，控制送风量减小，当风量偏差值为负数时，控制送风量增加。

步骤S600还包括计算实时的送风量，其中，当送风量大于预设值时，控制补充风机关闭，当送风量小于预设值时，控制补充风机开启，同时调整送风机的功率。

在步骤S500和步骤S600之间还包括步骤S800，将锅炉主控前馈对风量偏差值进行求和以获得校正后的风量偏差值。其中，锅炉主控前馈为根据煤气波动计算获得的前馈风量值。当前馈风量值增加时，则燃料量增加时，所述风量偏差值越大，所需的送风量越大，当前馈风量值为减少时，则燃料量减小，所述风量偏差值越小，所需的送风量越小。也就是说煤气波动实时影响风量偏差值的大小，因此，若想对送风量进行实时准确的控制，对煤气波动的控制也较为关键。

实施例三、

本实施例中，煤气波动越小对于风量控制越有利，基于此，本实施例提供一种燃料波动控制方法，所述方法为：

在锅炉的煤气主管道200上设置监测位210和调节位，在所述监测位210处沿煤气流通方向依次设置多个压力监测单元211，所述调节位位于所述监测位210的下游并且设有主流量调节阀220；

通过监测位210处的各压力监测单元211对煤气压力进行监测，基于监测到的煤气压力波动计算得到因煤气波动所导致的煤气热量供给量的变化量ΔQ_煤气；计算煤气从监测位210运行到调节位所需的时间t1；

若ΔQ_煤气＞0，经时间t1后，减小所述主流量调节阀220开度，以提高煤气锅炉的主蒸汽参数稳定性；

若ΔQ_煤气＜0，经时间t1后，增大所述主流量调节阀220开度，以提高煤气锅炉的主蒸汽参数稳定性；

若ΔQ_煤气＝0，保持所述主流量调节阀220开度不变。

其中，监测位210是一段区间，即具有一定的管道轴向长度，例如为煤气主管道200的一个监测段，便于监测设备的布置。

其中，煤气压力测点(即压力监测单元211)的数量优选为是3个或3个以上，以保证压力监测的准确性和可靠性。相邻两个煤气压力测点之间的间距优选为在1～20m范围内，进一步优选为控制在5～15m范围内。

在其中一个实施例中，煤气热量供给量采用如下公式计算：

Q_煤气＝qm_气

其中，q为煤气热值，可通过在管道上设置热值仪212进行实时监测；m_气为煤气流量，m_气可以通过监测煤气压力换算获得。

相应地，在监测位210还设有煤气热值仪212，可以在线监测煤气热值，该煤气热值仪212可以与其中一个压力监测单元211相对布置在煤气主管道200的同一截面上，也可以布置在相邻两个压力监测单元211之间，或者布置在各压力监测单元211的下游。

实际运行中，煤气热值的波动较小，因此，本实施例中，主要考虑煤气流量波动对锅炉运行造成的影响。

监测位210与调节位之间具有一定的距离，保证在煤气波动时可以提前进行相应的处理。在其中一个实施例中，监测位210与调节位之间的距离在20m以上，例如控制在20～100m范围内。

调节位与锅炉燃烧器300之间具有一定的距离，该距离也优选为在20m以上，例如在在20～100mm范围内。

进一步地，当计算煤气从监测位210运行到调节位所需的时间t1时，以中心位的煤气压力测点所在位置或者监测位210的中心位置作为煤气的起始运行位置，煤气流速可在该起始运行位置所监测到的煤气压力基础上、结合管径等进行计算得到。

进一步地，当计算ΔQ_煤气时，先获得煤气压力波动量，具体地，计算每相邻两个煤气压力测点之间的压力差，取各压力差的平均值作为上述煤气压力波动量。在计算每相邻两个煤气压力测点之间的压力差时，优选为是下游煤气压力测点的监测数据减去上游煤气压力测点的监测数据。由于煤气波动一般是徐变过程，而非突变过程，因此上述计算方式能保证监测结果的准确性和可靠性。

上述主流量调节阀220采用自动阀门，可以采用电动蝶阀等流量调节阀门。

进一步优选地，当调节所述主流量调节阀220开度时，调节的目标在于：控制锅炉中间点温度的波动范围在0～10℃之内，可达到上述提高煤气锅炉的主蒸汽参数稳定性的效果。

在煤气热值波动不大的情况下，优选地，煤气压力每下降或上升1KPa，上述主流量调节阀220的开度相应地增加或减小1％～10％。

进一步优选地，上述控制方法还包括：

当所述主流量调节阀220调至最大开度仍达不到控制目标时，进一步通过调节锅炉主给水流量以达到控制目标。其中，是在流量调节阀开至最大开度后，再进一步调节锅炉主给水流量。

锅炉运行时，为保证主蒸汽参数稳定，燃料与给水应满足以下关系：

Q_水＝ηQ_煤气

其中，Q水为给水热交换吸收的热量；η为锅炉热效率。

Q_水＝m_水(h_out-h_in)

其中，m_水为锅炉主给水流量；h_out为给水换热后比焓值，h_in为给水换热前比焓值。对于h_out以及h_in的查表操作，目前工程上一般参考《水和水蒸气热力性质图表手册》；锅炉主给水与主蒸汽的参数适用于该手册中的“水和过热蒸汽表”。具体地，根据锅炉主给水的温度与压力参数，查询“水和过热蒸汽表”即可获取锅炉主给水比焓值h_in；根据锅炉主蒸汽的温度与压力参数，查询“水和过热蒸汽表”即可获取锅炉主蒸汽比焓值h_out。

因此，锅炉主给水流量的计算公式为：

尽管不同负荷下锅炉热效率η不同，但由于煤气的波动一般是一个连续过程，锅炉热效率η不会发生突变，因此可近似认为相邻两个监测时刻的锅炉热效率η保持不变。但是，优选地，在每次主流量调节阀22012的开度调节之后，重新计算锅炉热效率η，具体的计算方法为本领域常规技术，此处不作赘述。

相应地，锅炉主给水流量的调节量按如下公式计算：

其中，η为锅炉热效率，h_out为给水换热后比焓值，h_in为给水换热前比焓值。

可以根据上述计算结果，调节给水泵的变频器频率来达到调节锅炉主给水流量的目的。锅炉主给水流量的调节量等于Δm_水显然是理想的调节目标，但考虑实际工况，锅炉主给水流量的调节量接近该Δm_水被认为是合理的，具体的差量应满足保证锅炉中间点温度的波动范围在0～10℃的要求。

进一步地，所述方法还包括：

获取煤气从监测位210传输至锅炉燃烧器300所需时间t2以及给水从给水泵传输至锅炉水冷壁所需时间t3，

若t2＞t3，则滞后调节锅炉主给水流量，滞后时间为t2-t3。或者向煤气主管道200中补入外源煤气，以提高煤气锅炉的主蒸汽参数稳定性，其中，外源煤气补入点位于监测位210的下游，可以位于调节位的上游或下游，外源煤气到达锅炉燃烧器300的时间优选为与t3相同，在监测到煤气波动信号的同时，即补入外源煤气，外源煤气的通气时间为t2-t3。其中，可以在煤气主管道200上连接储气旁路400，该储气旁路400连接外源煤气源410，并在该储气旁路400上设置旁路调节阀420和快切阀430，通过该旁路调节阀420控制外源煤气的流速。

若t2＜t3，则在锅炉主给水流量调节到位前，减小锅炉燃烧器300入口侧的煤气分支管道500上的支管流量调节阀510开度，以提高煤气锅炉的主蒸汽参数稳定性。进一步地，当到达时间t3后，再将支管流量调节阀510开度复位至煤气波动前的位置，以进一步提高后续锅炉运行的稳定性。

基于上述方案，充分考虑煤气波动到达锅炉燃烧器300的时间和给水到达锅炉水冷壁的时间，保证调节操作的可靠性，能进一步提高煤气锅炉的运行稳定性，保证各种工况下的主蒸汽参数能控制在目标范围内。

上述煤气主管道200运输的优选为是钢厂煤气，例如高炉煤气等。上述主蒸汽参数优选为压力不低于22.12Mpa、温度不低于540℃，上述超临界煤气锅炉可适用于超临界煤气发电机组、超超临界煤气发电机组等。

虽然，通过燃料波动控制方法可降低煤气的波动，以减小风量的调控，但仍然避免不了煤气的波动，因此，需要提供实施例二中的煤气锅炉风量控制方法以对送风机和补充风机的风量进行调控。

实施例四、

本发明实施例提供一种燃料波动控制系统，包括煤气主管道200以及与各锅炉燃烧器300一一对应连接的多个煤气分支管道500，在所述煤气主管道200上设有监测位210和和调节位，在所述监测位210处设有煤气热值仪212以及沿煤气流通方向依次分布的多个压力监测单元211，所述调节位位于所述监测位210的下游并且设有主流量调节阀220。

其中，压力监测单元211可采用压力变送器等压力测量设备。

监测位210与调节位之间具有一定的距离，保证在煤气波动时可以提前进行相应的处理。在其中一个实施例中，监测位210与调节位之间的距离在20m以上，例如控制在20～100m范围内。

调节位与锅炉燃烧器300之间具有一定的距离，该距离也优选为在20m以上，例如在20～100m范围内。

其中，监测位210是一段区间，即具有一定的管道轴向长度，例如为煤气主管道2001的一个监测段，便于监测设备的布置。

其中，煤气压力测点(即压力监测单元211)的数量优选为是3个或3个以上，以保证压力监测的准确性和可靠性。相邻两个煤气压力测点之间的间距优选为在1～20m范围内，进一步优选为控制在5～15m范围内。

煤气热值仪212可以与其中一个压力监测单元211相对布置在煤气主管道200的同一截面上，也可以布置在相邻两个压力监测单元211之间，或者布置在各压力监测单元211的下游。

上述主流量调节阀220采用自动阀门，可以采用电动蝶阀等流量调节阀门。

进一步地，上述系统还包括主控制器和比较器，所述主控制器用于：

获取所述煤气热值仪212的监测数据以及各所述压力监测单元211的监测数据；

以及将各压力监测单元211的监测数据发送给比较器进行比较，并获得所述比较器的比较结果；

以及根据所述比较结果计算得到因煤气波动所导致的煤气热量供给量的变化量ΔQ_煤气，并按预定策略控制主流量调节阀220的开度。

进一步地，所述预定策略可参考上述实施例三中的相关内容，例如该预定策略包括：

若ΔQ_煤气＞0，经时间t1后，减小所述主流量调节阀220开度，以提高煤气锅炉的主蒸汽参数稳定性；

若ΔQ_煤气＜0，经时间t1后，增大所述主流量调节阀220开度，以提高煤气锅炉的主蒸汽参数稳定性；

若ΔQ_煤气＝0，保持所述主流量调节阀220开度不变。

进一步地，上述主控制器还用于调节主给水泵的变频器频率，以使供给的煤气量与主给水流量匹配。相关内容可参考上述实施例三，此处不作赘述。

进一步地，如图3，图3为本发明实施例提供的燃料波动控制系统的煤气管路示意图，所述煤气分支管道500上设有支管流量调节阀510，进一步可在该煤气分支管道500上设置压力监测器件520，该支管流量调节阀510和压力监测器件520均与主控制器电性连接。另外，在该煤气分支管道500上还设有切断阀530，例如采用液动切断阀530，可以进一步提高系统运行的可靠性。

进一步地，如图3，所述煤气主管道200上连接有储气旁路400，所述储气旁路400连接有外源煤气源410，所述储气旁路400上设有旁路调节阀420和切断阀530。该外源煤气源410可以是外源煤气储罐等，该外源煤气可以是与煤气主管道200所供煤气相同的同种煤气，例如二者都是高炉煤气，在运行初期可以预先将外源煤气储罐储满。上述储气旁路400的旁接点优选为位于监测位210的下游，可以位于调节位的上游或下游。

上述主控制器还用于：

获取煤气从监测位210传输至锅炉燃烧器300所需时间t2以及给水从给水泵传输至锅炉水冷壁所需时间t3；以及将t2与t3发送给比较器进行比较并获得比较器的比较结果；以及根据比较结果执行设定策略。上述设定策略可参考实施例三中的相关内容。

另外，如图3，优选地，在煤气主管道200的尾端还设有换热器，该换热器优选为是烟气煤气换热器109，可以利用锅炉排放烟气的余热，提高煤气的燃烧效果。

可选地，如图3，在煤气主管道200上还设有电动盲板阀230和液动快切阀240，可以进一步提高系统运行的可靠性。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤气锅炉风量控制方法，其特征在于，包括：

步骤S100，根据锅炉负荷计算氧量设定值；

步骤S200，通过氧量调节器将氧量设定值和获得的氧量测量值进行比较以获得氧量偏差值；

步骤S300，根据锅炉负荷计算风量预设值；

步骤S400，根据氧量偏差值和风量预设值计算得到风量设定值；

步骤S500，通过风量调节器将风量设定值和获得的风量测量值进行比较以获得风量偏差值；

步骤S600，根据风量偏差值控制送风机的送风量。

2.如权利要求1所述的煤气锅炉风量控制方法，其特征在于，在步骤S200中，氧量测量值为多个测量点获取的有效的氧量值的平均值。

3.如权利要求1所述的煤气锅炉风量控制方法，其特征在于，在步骤S200中，氧量设定值和获得的氧量测量值进行比较时，若氧量测量值小于氧量设定值，则输出的风量偏差值为正数，若氧量测量值大于氧量设定值，则输出的风量偏差值为负数。

4.如权利要求1所述的煤气锅炉风量控制方法，其特征在于，在步骤S400中，通过风量偏差值和风量预设值求和以获得风量设定值，若风量偏差值为负数则风量预设值小于风量设定值，若风量偏差值为正数则风量预设值大于风量设定值。

5.如权利要求1所述的煤气锅炉风量控制方法，其特征在于，在步骤S500中，通过风量调节器将风量设定值和获得的风量测量值进行比较以获得风量偏差值，是将风量测量值减去风量设定值，当风量偏差值为正数时，送风量减小，当风量偏差值为负数时，送风量增加。

6.如权利要求1所述的煤气锅炉风量控制方法，其特征在于，步骤S600还包括计算实时的送风量，其中，当送风量大于预设值时，控制补充风机关闭，当送风量小于预设值时，控制补充风机开启，同时调整送风机的功率。

7.如权利要求1所述的煤气锅炉风量控制方法，其特征在于，在步骤S500和步骤S600之间还包括步骤S800，将锅炉主控前馈对风量偏差值进行求和以获得校正后的风量偏差值。

8.如权利要求7所述的煤气锅炉风量控制方法，其特征在于，还包括对锅炉主控前馈进行调节的燃料波动控制方法，所述燃料波动控制方法包括：

在锅炉的煤气主管道上设置监测位和调节位，在所述监测位处沿煤气流通方向依次设置多个压力监测单元，所述调节位位于所述监测位的下游并且设有主流量调节阀；

通过监测位处的各压力监测单元对煤气压力进行监测，基于监测到的煤气压力波动计算得到因煤气波动所导致的煤气热量供给量的变化量ΔQ煤气；计算煤气从监测位运行到调节位所需的时间t1；

若ΔQ_煤气＞0，经时间t1后，减小所述主流量调节阀开度，以提高煤气锅炉的主蒸汽参数稳定性；

若ΔQ_煤气＜0，经时间t1后，增大所述主流量调节阀开度，以提高煤气锅炉的主蒸汽参数稳定性；

若ΔQ_煤气＝0，保持所述主流量调节阀开度不变。

9.如权利要求8所述的煤气锅炉风量控制方法，其特征在于，

还包括：

当所述主流量调节阀调至最大开度仍达不到控制目标时，进一步通过调节锅炉主给水流量以达到控制目标。

10.如权利要求9所述的煤气锅炉风量控制方法，其特征在于，锅炉主给水流量的调节量按如下公式计算：

其中，η为锅炉热效率，h_out为给水换热后比焓值，h_in为给水换热前比焓值。

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