[发明专利]基于壁温预测的燃煤机组水冷壁超温控制系统及方法

权利要求书

1.基于壁温预测的燃煤机组水冷壁超温控制系统，其特征在于：锅炉给水流经省煤器(1)并流经水冷壁下集箱(2)，随后依次流经螺旋水冷壁(3)、垂直水冷壁(4)，最后汇集至水冷壁排管出口集箱(5)，从而与汽水分离器(6)完成水冷壁换热。所述系统包括省煤器(1)出口布置的省煤器出口温度传感器(7)，螺旋水冷壁(3)上均匀布置的多个螺旋水冷壁壁温热电偶传感器(8)，垂直水冷壁(4)上均匀布置的多个垂直水冷壁壁温热电偶传感器(9)，在汽水分离器(6)出口处布置的汽水分离器出口温度传感器(10)；省煤器出口温度传感器(7)与省煤器出口温度存储模块(12)的输入端连接，多个螺旋水冷壁壁温热电偶传感器(8)与螺旋水冷壁温度平均值计算存储模块(13)的输入端连接，多个垂直水冷壁壁温热电偶传感器(9)与垂直水冷壁温度最大值计算存储模块(14)的输入端连接；省煤器出口温度存储模块(12)、螺旋水冷壁温度平均值计算存储模块(13)、垂直水冷壁温度最大值计算存储模块(14)、机组负荷数据存储模块(15)、煤量数据存储模块(16)、一次风压数据存储模块(17)和二次风风量数据存储模块(18)的输出端与水冷壁壁温预测计算模型(19)的输入端相连，水冷壁壁温预测计算模型(19)的输出端与壁温预测值限幅模块(20)和壁温预测值温升速率限速模块(21)的输入端相连，壁温预测值限幅模块(20)和壁温预测值温升速率限速模块(21)的输出端与第一或模块(22)的输入端相连；垂直水冷壁壁温热电偶传感器(9)与壁温当前值限幅模块(23)和壁温当前值温升速率限速模块(24)的输入端相连，壁温当前值限幅模块(23)和壁温当前值温升速率限速模块(24)的输出端与第二或模块(25)的输入端相连；将第一或模块(22)和第二或模块(25)的输出端分别与汽水分离器出口温度设定值模块(26)和二次风门控制模块(27)的输入端相连，汽水分离器出口温度设定值模块(26)与汽水分离器(6)出口相连，给出汽水分离器出口温度设定值；二次风门控制模块(27)的输出端连接锅炉四周二次风门挡板(11)，给出锅炉四周二次风门挡板(11)的偏置指令。

2.根据权利要求1所述的基于壁温预测的燃煤机组水冷壁超温控制系统，其特征在于：燃煤机组水冷壁是敷设在炉膛四周由多根并联管组成的蒸发受热面，其下部水冷壁及灰斗采用螺旋管屏，即螺旋水冷壁(3)，上部水冷壁为垂直管屏，即垂直水冷壁(4)。

3.根据权利要求1所述的基于壁温预测的燃煤机组水冷壁超温控制系统，其特征在于：由于螺旋水冷壁在炉膛四周分布均匀，因此螺旋水冷壁壁温热电偶传感器(8)均匀分布在炉膛的四周炉墙，在左侧墙、右侧墙、前墙、后墙各布置有多个；由于后墙垂直水冷壁吊挂管较少，因此垂直水冷壁壁温热电偶传感器(9)在左侧墙、右侧墙、前墙布置的测点较多，后墙布置的测点较少。

4.权利要求1至3任一项所述的基于壁温预测的燃煤机组水冷壁超温控制系统的控制方法，其特征在于：将省煤器出口温度传感器(7)测量的温度信号送入省煤器出口温度存储模块(12)进行数据存储，将螺旋水冷壁壁温热电偶传感器(8)测量的多个螺旋水冷壁温度信号送入螺旋水冷壁温度平均值计算存储模块(13)进行计算，获得平均值并将历史值进行存储，将不同炉墙的垂直水冷壁壁温热电偶传感器(9)测得的多个垂直水冷壁温度送入垂直水冷壁温度最大值计算存储模块(14)进行计算获得不同炉墙垂直水冷壁壁温最大值并进行存储；随后将省煤器出口温度、螺旋水冷壁温度平均值、垂直水冷壁温度最大值、机组负荷数据存储模块(15)的机组负荷信号、煤量数据存储模块(16)的煤量信号、一次风压数据存储模块(17)的一次风压数据、二次风风量数据存储模块(18)的二次风量数据送入水冷壁壁温预测计算模型(19)进行预测计算，获得每个炉墙的水冷壁最大预测值，随后送入壁温预测值限幅模块(20)和壁温预测值温升速率限速模块(21)进行判断是否超限，随后送入第一或模块(22)进行判断，任意条件满足即触发信号送入二次风门控制模块(27)，二次风门控制模块(27)给出较小的偏置指令，通过锅炉四周二次风门挡板(11)的调整，改变燃料风、辅助风量，低负荷时加强燃料风，提高一次风粉刚度，不易发生射流偏斜引起的偏烧，同时使用汽水分离器出口温度设定值模块(26)，降低中间点温度设定，使得给水流量上升，水冷壁内水动力性能更优，避免水冷壁超温；另一方面，将垂直水冷壁壁温热电偶传感器(9)实际测量值送入壁温当前值限幅模块(23)和壁温当前值温升速率限速模块(24)判断是否超限，随后送入第二或模块(25)进行逻辑判断，任意条件满足即触发信号送入二次风门控制模块(27)，二次风门控制模块(27)给出较大的偏置指令，通过四周二次风箱的风门挡板(11)的调整，进一步改变燃料风、辅助风量，低负荷时加强燃料风，提高一次风粉刚度，不易发生射流偏斜引起的偏烧，同时使用汽水分离器出口温度设定值模块(26)，进一步降低分离器出口温度设定，使得给水流量上升，改善水动力特性。除此之外通过预测与实际报警，提醒运行人员提前判断，可进行磨煤机组合方式调整、燃烧器摆角等方式进行进一步人工调整，降低水冷壁爆管风险。