一种燃煤锅炉低负荷热风温度及给水温度控制系统及方法与流程

本发明涉及燃煤锅炉节能减排，尤其涉及一种燃煤锅炉低负荷热风温度及给水温度控制系统及方法。

背景技术：

1、随着全球对能源需求的不断增长以及环境保护意识的日益增强，火电行业作为能源供给的重要支柱，在追求高效、清洁、低碳的道路上不断探索。近年来，我国在火电企业节能减排方面取得了显著进展，特别是在燃煤锅炉的改造升级上，采用了多项先进技术，如选择性催化还原法（scr）脱硝技术，有效降低了nox排放，提高了燃煤效率。

2、现有技术中，scr脱硝技术的应用成为燃煤锅炉改造升级的关键。为了满足scr催化剂的温度窗口要求，机组在运行过程中需确保入口烟气温度维持在300℃以上。在低负荷工况下，由于进入锅炉的热风温度降低，为了保证scr的正常运行和锅炉内的稳定燃烧，常采用宽负荷脱硝技术，如省煤器水侧旁路、省煤器烟气旁路、省煤器给水再循环等，以提高scr入口烟温。

3、然而，在燃煤锅炉低负荷运行时，如何有效控制热风温度和给水温度成了一个关键问题。现有的宽负荷脱硝技术，如省煤器水侧旁路、省煤器烟气旁路和省煤器给水再循环等，虽然在一定程度上提升了低负荷下的热风温度和给水温度，有助于锅炉的稳定燃烧和经济运行，但在实际应用中仍存在诸多挑战。具体来说，这些技术受限于布置空间，实施难度较大，同时提温效果有限，难以满足更高的温度要求。此外，高昂的投资成本和复杂的系统维护也增加了企业的运营负担。因此，开发一种能在低负荷工况下更有效地提升热风温度和给水温度的技术，对于提高燃煤锅炉的运行效率、降低煤耗和减少污染排放具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种燃煤锅炉低负荷热风温度及给水温度控制系统及方法，以解决现有的宽负荷脱硝技术受限于布置空间，实施难度较大，同时提温效果有限，难以满足更高的温度要求的问题。

2、第一方面，本发明提供一种燃煤锅炉低负荷热风温度及给水温度控制系统，一种燃煤锅炉低负荷热风温度及给水温度控制系统，包括控制装置、传感器端以及设备端，所述设备端包括减压调节阀、空气预热器、热风换热器、减温器、减温水调节阀以及一号高压加热器，

3、控制装置与设备端建立通信连接，控制装置接收布置在控制系统中的传感器端反馈的数据，并将传感器端反馈数据进行数据分析，生成控制参数发送设备端执行控制参数；

4、数据获取单元，控制装置在启动系统之前，控制装置进行设备自检与校准，保障传感器、阀门以及执行机构的正常工作，采集锅炉的实时运行数据，实时运行数据包括负荷状况、蒸汽的温度与压力以及给水温度；

5、负荷状态实时监测单元，通过人工智能算法持续监测锅炉的负荷状况，判断当前是否处于低负荷运行，根据实时监测的负荷状态，生成调整控制策略；

6、过热蒸汽的智能抽取与控制单元，在低负荷运行时，控制装置根据预设逻辑自动从中温过热器出口抽取部分过热蒸汽作为旁路蒸汽，利用减压调节阀精确调控旁路过热蒸汽的减压过程；

7、过热蒸汽的减温处理单元，通过减温水调节阀和减温器对减压后的过热蒸汽进行减温，生成减温减压过热蒸汽，控制装置依据热风换热器的加热需求信息以及一号高压加热器的进口蒸汽条件，动态调整减温水流量和减温器的工作参数；

8、给水温度提升单元，减温减压后的过热蒸汽进入热风换热器，控制装置人工智能算法精确加热空气预热器出口的热风温度，加热后的热风被送入锅炉以增强燃烧稳定性，利用热风换热器出口的过热蒸汽替代部分抽汽，进入一号高压加热器加热低温给水，从而提高给水温度；

9、数据反馈优化单元，实时收集并反馈热风温度、给水温度等关键数据至控制装置，

10、控制装置基于反馈数据，控制装置通过内部预设优化算法，对控制装置人工智能算法进行优化；

11、异常处理单元，监控系统中各设备的运行状态，检测到异常，立即触发应急处理程序。

12、进一步地，本发明提供一种燃煤锅炉低负荷热风温度及给水温度控制系统，所述传感器端包括，

13、温度传感器，用于测量蒸汽温度、热风温度、给水温度等关键参数；

14、压力传感器，用于监测蒸汽压力、水压等参数；

15、流量传感器，用于测量蒸汽流量、水流量；

16、位置传感器，用于监测阀门、开关等设备的位置状态；

17、液位传感器，用于监测水箱、加热器等设备中的液位；

18、co传感器，用于监测锅炉燃烧过程中的一氧化碳浓度；

19、烟气分析仪，用于监测锅炉排放的烟气成分，包括二氧化碳、氮氧化物有害气体。

20、进一步地，本发明提供一种燃煤锅炉低负荷热风温度及给水温度控制系统，负荷状态实时监测单元，包括；

21、通过人工智能算法持续监测锅炉的负荷状况，判断当前是否处于低负荷运行，根据实时监测的负荷状态，生成调整控制策略，调整控制策略应用于如下装置中，空气预热器、热风换热器、减压调节阀、减温器、减温水调节阀以及一号高压加热器；

22、所述调整控制策略具体方法如下；所述热风换热器布置在空气预热器与锅炉之间的热风道内，冷风经过空气预热器和热风换热器的双重加热后进入锅炉参与燃烧；

23、所述从布置在锅炉内的中温过热器的出口抽取部分蒸汽作为旁路过热蒸汽；

24、所述旁路过热蒸汽经过减压调节阀减压后再经过减温器减温，变为减温减压过热蒸汽；

25、所述减温减压过热蒸汽进入热风换热器内，将空气预热器出口热风加热变为热风，放热后的减温减压过热蒸汽变为热风换热器出口过热蒸汽；

26、系统运行时，一段抽汽隔离阀关闭，热风换热器出口过热蒸汽代替一段抽汽进入一号高压加热器加热低温给水；低温给水经过一号高压加热器加热后变为高温给水，并最终送往锅炉。

27、进一步地，本发明提供一种燃煤锅炉低负荷热风温度及给水温度控制系统，过热蒸汽的智能抽取与控制单元，包括；

28、系统自检单元，在启动过热蒸汽的智能抽取与控制单元之前，控制装置会进行全面的系统自检，检测传感器、执行器以及控制逻辑均处于正常工作状态。

29、参数加载单元，加载预设的逻辑参数、安全阈值以及操作策略；

30、实时数据采集单元，控制装置通过传感器实时采集锅炉的运行数据，包括负荷状态、蒸汽温度、蒸汽压力以及中温过热器出口蒸汽的参数；

31、负荷判断单元，基于采集的数据，控制装置判断锅炉是否处于低负荷运行状态，如果确认是低负荷运行，将触发过热蒸汽的智能抽取与控制流程。

32、进一步地，本发明提供一种燃煤锅炉低负荷热风温度及给水温度控制系统，过热蒸汽的智能抽取与控制单元，还包括；

33、抽取量计算单元，在低负荷运行时，控制装置会根据预设逻辑和当前运行数据，自动计算需要从中温过热器出口抽取的过热蒸汽量；

34、执行抽取单元，控制装置通过发送指令给执行机构，执行机构包括电动阀门或气动阀门，自动抽取计算得出的过热蒸汽量，抽取的蒸汽被引导至旁路系统，准备用于后续的减压和加热处理。

35、进一步地，本发明提供一种燃煤锅炉低负荷热风温度及给水温度控制系统，过热蒸汽的智能抽取与控制单元，还包括；

36、减压目标设定单元，根据后续工艺要求或设备的安全运行参数，控制装置设定一个旁路过热蒸汽的目标减压值；

37、减压调节阀控制单元：控制装置实时根据当前蒸汽压力与目标压力的差值来调整调节阀的开度；

38、实时反馈与调整单元：在减压过程中，控制装置会持续接收蒸汽压力的实时反馈，并根据反馈数据动态调整减压调节阀的开度，以确保蒸汽压力能够平稳、准确地达到目标值。

39、异常处理与报警单元：如果减压过程中出现异常，控制装置立即启动异常处理程序，异常处理程序包括关闭故障阀门、启动备用减压路径或触发报警信号，以生成通知信息。

40、进一步地，本发明提供一种燃煤锅炉低负荷热风温度及给水温度控制系统，过热蒸汽的智能抽取与控制单元，还包括；

41、状态监测单元：控制装置持续监测过热蒸汽抽取与控制单元的工作状态，包括减压调节阀的位置、蒸汽的压力和温度等关键参数；

42、数据记录与分析单元：所有监测到的数据被实时记录并存储在控制装置中，用于后续的分析和优化。

43、第二方面，本发明提供一种燃煤锅炉低负荷热风温度及给水温度控制方法，包括；

44、控制装置在启动系统之前，控制装置进行设备自检与校准，保障传感器、阀门以及执行机构的正常工作，采集锅炉的实时运行数据，实时运行数据包括负荷状况、蒸汽的温度与压力以及给水温度；

45、通过人工智能算法持续监测锅炉的负荷状况，判断当前是否处于低负荷运行，根据实时监测的负荷状态，生成调整控制策略；

46、在低负荷运行时，控制装置根据预设逻辑自动从中温过热器出口抽取部分过热蒸汽作为旁路蒸汽，利用减压调节阀精确调控旁路过热蒸汽的减压过程；

47、通过减温水调节阀和减温器对减压后的过热蒸汽进行减温，生成减温减压过热蒸汽，控制装置依据热风换热器的加热需求信息以及一号高压加热器的进口蒸汽条件，动态调整减温水流量和减温器的工作参数；

48、减温减压后的过热蒸汽进入热风换热器，控制装置人工智能算法精确加热空气预热器出口的热风温度，加热后的热风被送入锅炉以增强燃烧稳定性，利用热风换热器出口的过热蒸汽替代部分抽汽，进入一号高压加热器加热低温给水，从而提高给水温度；

49、实时收集并反馈热风温度、给水温度等关键数据至控制装置，

50、控制装置通过内部预设优化算法，对控制装置人工智能算法进行优化；

51、监控系统中各设备的运行状态，检测到异常，立即触发应急处理程序。

52、本发明的有益效果如下：本发明提供一种燃煤锅炉低负荷热风温度及给水温度控制系统及方法，本技术方案的有益效果主要体现在以下几个方面：

53、空间优化与灵活布局：通过智能化的过热蒸汽抽取与控制，本方案优化了传统宽负荷脱硝技术的空间布局，减少了设备占地面积，使得在有限的锅炉房内能够更灵活地进行设备安装和布局。

54、降低实施难度：自动化的控制系统减少了人工干预的需求，简化了操作流程，从而降低了实施和维护的难度。此外，系统的自检与校准功能也确保了设备的正常工作，进一步减轻了操作人员的负担。

55、提温效果显著：通过精确控制旁路过热蒸汽的减压和减温过程，再将其用于加热热风和给水，本方案显著提高了热风温度和给水温度。这不仅有助于锅炉的稳定燃烧，还能提高机组的整体热效率。

56、满足更高温度要求：相较于传统技术，本技术方案能够更灵活地调整和控制热风及给水的温度，轻松满足不同工况下对温度的更高要求，为机组的稳定运行提供了有力保障。

57、能源利用效率高：通过回收和利用过热蒸汽的热能，本方案实现了能源的循环利用，提高了能源利用效率，降低了能源消耗和浪费，符合节能减排的环保理念。

58、智能化控制与优化：控制装置通过实时数据分析，能够动态调整控制参数，实现智能化控制。同时，数据反馈优化单元能够不断提升控制系统的性能和稳定性，使系统运行更加高效可靠。