[发明专利]一种振动炉排锅炉的炉膛压力控制方法

权利要求书

1、一种振动炉排锅炉的炉膛压力控制方法，用于抑制炉排振动时炉膛压力快速大幅度的变化，其特征在于该炉膛压力控制方法包括以下步骤：

①通过炉膛压力模型分析，确定影响炉膛压力的因素为炉排阻力及由其引发的炉排风量、二次风量变化，通过提前调节炉排风量、二次风量和引风量来稳定炉膛压力；

②在炉排振动前t1秒(t1＝1-60秒)，该时间t1为引风机对炉膛压力的控制延迟，与现场设备有关，由现场调试确定，发出辅助控制指令调整风烟系统：减小炉排风量PID控制的设定值，增加锅炉二次风量PID控制的设定值，提高引风量；

③炉排开始振动，炉膛压力由于步骤②的调整不会有较大蹿升，通过引风机对炉膛压力进行闭环控制来保持炉膛压力的稳定；

④炉排振动停止后t2秒(t2＝1-60秒)，该时间t2为炉膛压力冲高回落到相对稳定可控的时间，与现场设备有关，由现场调试确定，辅助控制指令撤销，各调节风门和引风机PID设定值都恢复到振动前状态，炉膛负压在引风机闭环控制系统的作用下，稳定在设定点附近。

2、如权利要求1所述的控制方法，其特征在于所述t1大约为5秒，由现场调试确定。

3、如权利要求1所述的控制方法，其特征在于所述t2大约为10秒，由现场调试确定。

4、如权利要求1-3所述的控制方法，其特征在于所述振动炉排锅炉的风烟系统包括：送风机将空气送入系统，空气经过空预器加热到190℃左右，被分配成炉排风、点火风和二次风三部分，炉排风经过炉排风门进入风室，再穿过炉排进入炉膛，炉排风量由炉排风门进行调节；点火风经过点火风门在给料机上方进入炉膛；二次风在炉膛炉拱束腰处进入炉膛，燃料由给料机送入炉膛，经过炉排振动逐渐分布到炉排上干燥、着火、燃烧，炉渣在炉排下方排入渣池，燃烧产生的烟气穿过炉膛和烟道受热面，由引风机抽出送入烟囱排出系统。

5、如权利要求4所述的控制方法，其特征在于该控制方法的分析步骤包括：

首先对风烟系统进行系统性分析，分析炉膛压力波动的原因，风烟系统中除炉膛环节外，各个环节的介质温度都是在较小范围内变化，可以认为密度只受压力的影响，而忽略介质温度变化对介质密度的影响，则环节压力流量模型为：

Dj-Dj+1=Vi∂ρi∂PidPidτ]]>

D_j＝(P_i-P_i+1)/r_j

其中，D、P分别为设备的流量、压力；ρ分别为介质密度；V为设备的容积；其中r为环节阻力，认为换热设备阻力为常数，阀门环节的阻力是阀门开度μ的函数：r_valve＝f(μ_valve)，炉排风的阻力不仅出现在调节风门环节，也出现在炉排环节，当调节风门时，流阻r_valve的变化会导致炉排风流量的变化，而炉排振动时r_grate随之发生变化，炉排环节的阻力是炉排振动周期的函数：

rgrate=a,0≤t<t1a+bt,t1≤t<t2a+bt2,t2≤t]]>

式中a、b为常数，可由现场试验获得，t为时间，t₁为炉排振动时间，此段时间内，炉排阻力为最小值a，随着炉排的停振，炉排阻力缓慢上升，其值为a+bt，t₂秒后炉排阻力基本稳定，直至炉排再次振动；

对于炉膛环节，由于烟气温度在炉膛里变化剧烈且对介质密度影响较大，因此不能忽略烟气温度的影响，有：

dρdτ=∂ρ∂P∂P∂τ+∂ρ∂T∂T∂τ]]>

炉膛温度T采用稳态模型：

T=Ta1+M[Ta3/(BC4)]0.6]]>

式中B为锅炉给料量；T_a为燃料的绝热燃烧温度；M为反应火焰中心位置参数；C₄为烟气比热容；

结合质量守恒、动量守恒方程、气体状态方程，可得炉膛环节的数学模型如下：

P4-P5=ζGDG2/ρ4]]>

V4dρ4dτ=Dair+B-DG]]>

D_air＝D_C+D_D+D_F

P₄＝ρ₄R₄T₄

式中：D_air为各路风量之和；V₄为炉膛容积；R₄为炉膛环节气体常数；

从上述炉膛环节的数学模型中可见影响炉膛压力的因素主要有总风量D_air、烟气量D_G和炉膛烟气温度T₄，总风量中的炉排风会随着炉排振动、风阻降低而蹿升，而二次风来不及自动调整，进而影响炉膛压力和燃烧情况，因此可以通过提前调节炉排风量、二次风量来降低此方面因素的影响，炉排振动时烟气量急速增加，而引风机调节速度跟不上烟气量增加的速度，因此也可以通过提前增加引风量来稳定炉膛压力。