[发明专利]多燃料混烧锅炉燃料自适应控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电站锅炉控制系统，尤其涉及一种同时燃用多种不同燃料的电站锅炉燃料自适应控制系统的实现方法。

背景技术

煤炭在我国一次能源的生产和消费中所占比例约为70％，燃煤火力发电机组也一直是我国电力工业的主要构成部分。因此，对常规燃煤机组而言，无论是锅炉等主机设备还是其控制系统的设计、制造和应用，国内都已经积累了大量的经验，技术日趋成熟。而随着钢铁、煤化工等超大型集成制造企业对生产制造流程副产煤气综合利用水平的提高，近年来陆续规划建设了一批以中低热值煤气为燃料的大型发电机组，而这些机组的运行与电力行业的公用发电厂不同，大多同时混烧两种或者两种以上燃料；另一方面，从90年代中期起，我国大型火力发电机组成套出口的数量也越来越多，相当一部分出口到油气资源富裕国家的电站锅炉采用的是油气混烧方式，炉型也从早先的亚临界汽包锅炉扩展到了超临界直流锅炉。展望未来，随着页岩气等新的化石能源的勘探和开采技术日益成熟以及煤制气等清洁煤化工新工艺的开发，燃煤/燃气等多燃料混烧锅炉也将会在我国的火力发电机组中得到更多的发展，这些多燃料混烧锅炉都必须根据其燃料配置特点来设计与之相符的控制策略。很显然，这些多燃料混烧锅炉的运行和控制与国内现有的单一燃煤的常规火力发电机组相比更为复杂。

与主要燃烧单一燃料的锅炉不同，尽管在多燃料混烧锅炉本体设计时已经考虑到了多种燃料的匹配和切换，但实际运行时，尤其是快速切换两种热值和燃烧特性都差异较大的燃料时，单烧一种燃料的常规锅炉燃烧控制策略很难满足这种新的需求。例如钢铁企业高炉煤气的主要可燃成分是CO、少量的H₂和CH₄，CO含量在30％以下，大部分是不可燃的惰性气体N₂和CO₂，还含有大量的灰尘。故高炉煤气发热值较低，一般约为2850～3220kJ/Nm³。其中的CO₂、N₂既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收大量燃烧过程中产生的热量，导致高炉煤气的燃烧温度偏低理论燃烧温度只有1400～1500℃。因此，高炉煤气着火点并不高，似乎不存在着火的障碍，但在实际燃烧过程中，受各种因素的影响，混合气体的温度必须远大于着火点，才能确保燃烧的稳定性。加上参与燃烧的高炉煤气量很大，燃烧速度低、火焰长。混合气体升温速度很慢，燃烧稳定性较差。尤其是在和燃煤等不同燃料混烧或掺烧时，会对锅炉汽温、汽压等参数造成明显的影响。以往由于国内大容量电站锅炉的混烧率均较低，一般混烧高炉煤气的发电机组，其燃煤/燃气的最大混燃比也小于10～20％。常规燃煤机组虽然也设计有点火或助燃的燃油系统，但比率也仅为10～20％且仅在启动时投用。因此，现有的锅炉燃烧控制系统的设计一般都是以一种燃料作为机组负荷的燃料主调节变量，另外一种燃料保持一定的燃料压力和流量，并按热值折算计入作为主调节变量的燃料调节回路中。

近年来国内出口南亚的300MW等级亚临界或600MW超临界火力发电机组相当多都是100％燃油/燃气混烧机组，设计要求能够在0～100％MCR全负荷范围内以不同的比率混烧重油和天然气。而国内新建成的首台全燃高炉煤气发电机组，高炉煤气的混烧比率也可达到60％～100％MCR。因此，本发明申请人在这些工程的设计应用过程中，根据多燃料混烧锅炉设计和实际运行特点，总结提出了一种具有自适应能力的多燃料混烧锅炉燃料控制系统。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的局限，实现一种适合多燃料混烧锅炉的燃料自适应控制系统。本发明的技术方案具体是由以下方法实现的：1.多燃料混烧锅炉是指锅炉设计为至少能够同时燃烧两种及以上的不同燃料，包括煤粉等固态燃料、重油等液态燃料或天然气等气态燃料；且多于一种的主燃料可以在燃料最小稳燃负荷到满负荷100％MCR范围内进行调整。