一种应用于水泥线余热发电一键启动的汽包水位控制系统

技术领域

本发明属于工业余热利用技术领域，更具体地，涉及一种应用于水泥线余热发电一键启动的汽包水位控制方法。

背景技术

水泥线余热发电是一种利用水泥生产过程中产生的高温废热进行发电的技术。在这个过程中，余热锅炉的汽包作为一个重要的设备，其水位的控制对于电站的正常运行至关重要。汽包的水位过高或过低都可能影响到电站的正常运行，甚至可能导致安全事故的发生。因此，如何有效地控制汽包的水位，是保证电站正常运行的关键。

余热锅炉通常设置有锅炉给水泵，锅炉给水电动阀，锅炉给水调节阀，锅炉对空排汽阀，汽包水位测点等，这些设备全部接入DCS控制系统进行监控。现有的汽包水位控制方法往往不能很好地满足余热电站在启动过程中的需求。启动过程中需要手动调整，操作频繁，效率低下。

水泥线余热发电一键启动，是指通过预设的程序，将电站的启动过程分为多个阶段或分组，每个阶段或分组包含一系列的设备或操作。在启动过程中，系统会自动按照预设的顺序和条件，依次启动每个阶段或分组的设备或操作，从而实现整个电站的顺利启动。这种方式的优点是可以根据电站的实际情况和需要，灵活地调整启动的顺序和条件，避免了因单个设备或操作的问题而影响整个电站的启动。同时，也可以通过优化启动的顺序和条件，提高电站的启动效率和安全性。

因此，开发一种能够在余热电站的一键启动过程中，有效地控制余热锅炉汽包水位的方法，是当前技术领域中的一个重要课题。

发明内容

本发明是针对现有技术中在余热电站一键启动过程中控制余热锅炉汽包水位的方法存在的不足，提出了一种应用于水泥线余热发电一键启动的余热锅炉汽包水位控制系统，该系统主要解决了在余热电站一键启动过程中控制汽包水位的问题，提高了启动效率，并保障了电站运行的安全性。

为了解决现有技术问题，本发明采用技术方案为：

一种应用于水泥线余热发电一键启动的汽包水位控制系统，所述汽包水位控制系统是将一键启动顺控模块与汽包水位配合实现对水泥线余热发电控制；所述汽包水位控制系统包括锅炉上水程序模块、暖炉程序模块、暖机程序模块、汽包水位的单冲量控制回路和汽包水位的三冲量回路；

汽包水位低于预设水位，所述锅炉上水程序模块将自动顺序开启余热锅炉对空排汽阀，开启余热锅炉给水电动阀，并将余热锅炉给水调节阀的开度设定为全开，启动锅炉给水泵；当汽包水位达到预设水位时，关闭余热锅炉对空排汽阀，关闭余热锅炉给水电动阀，并将余热锅炉给水调节阀的开度设定为全关，停止锅炉给水泵；

所述一键启动程序模块开启烟风阀门引入烟气，全开余热锅炉对空排汽阀；当汽包水位开始下降时，所述暖炉程序模块启动锅炉给水泵，并将余热锅炉给水调节阀的开度设定为半开，全开余热锅炉给水电动阀，所述汽包水位单冲量控制回路工作；

所述一键启动模块启动预定的暖机冲转程序，当满足暖机条件后，所述暖机程序模块开启汽轮机的主汽门、调门；并监控汽轮机的转速是否达到预设转速，当监控汽轮机的转速满足要求时，所述汽包水位的三冲量控制回路投入工作。

进一步地，所述汽包水位控制系统采用SFC语言编程，以图形化编程的方式实现程序的执行顺序和条件。

有益效果

在本发明中根据余热电站一键启动过程中的不同阶段，在与汽包水位相关的锅炉上水，暖炉，暖机三个阶段，通过在DCS控制系统中编写程序切换不同的汽包水位控制策略。本发明通过锅炉上水模块、暖炉模块、暖机模块、汽包给水调节阀的阀位控制，汽包给水调节阀的单冲量控制回路和汽包水位的三冲量回路之间的切换实现；本发明解决了余热电站一键启动过程中的不同阶段各阶段的特性和需求，以确保在各阶段都能有效地控制汽包的水位。

本发明主要解决了在余热电站一键启动过程中控制汽包水位的问题，提高了启动效率，并保障了电站运行的安全性。本发明根据余热电站一键启动过程中的不同阶段，如锅炉上水，暖炉，暖机，采取不同的汽包水位控制策略。

例如，对于锅炉上水阶段，使用预制的程序自动完成操作，替代了手动操作。对于暖炉阶段，通过一键启动程序将汽包水位的控制方式切换为单冲量调节回路。对于暖机阶段，一键启动程序将汽包水位的控制方式切换为三冲量调节回路。本方法使用顺序功能图(Sequent ia l Funct ion Chart，简称SFC)语言进行编程和实现，设计了一套全自动的启动流程，提高了操作的效率和准确性，同时降低了因人为错误可能导致的风险。

具体而言，对于锅炉上水阶段，这是余热电站一键启动的准备工作的一个阶段，它的独立性较强，通常使用手动操作控制。然而，在本发明中使用预制的程序来自动完成锅炉上水阶段的操作，替代了手动操作，从而大大提高了操作的效率，并减少了人为错误的可能性。

为了避免因温度迅速上升导致锅炉结构部件损坏，暖炉这一步骤在水泥线余热锅炉启动前显得尤为重要。它通过逐步提升锅炉内部的温度，使得锅炉的各部件有足够的时间适应温度的上升，进而避免产生大的热应力，防止锅炉部件的损坏。暖炉步骤一般与水泥线的起窑过程同步进行，逐渐引入水泥线烟气。由于这一阶段的升温速度较缓，蒸发量也相对较小，本发明编写的DCS控制系统的一键启动程序将汽包水位的控制方式切换为单冲量调节回路。单冲量调节回路只根据当前的汽包水位信息进行控制，通过控制阀门开度调节进水量以使得水位达到设定的目标值。附图4为汽包水位单冲量调节回路逻辑图。

暖机阶段是水泥线余热电站启动流程中的重要环节，此时，锅炉已经进入正常运行状态，开始向汽轮机引入蒸汽，同时逐步提升汽轮机的转速。这一阶段的目标是将汽轮机的转速逐步提升至3000转。由于这一阶段汽轮机的转速和锅炉的蒸汽产量逐渐增加，对汽包水位的控制要求更高。

因此，在暖机阶段，DCS控制系统的一键启动程序将汽包水位的控制方式切换为三冲量调节回路。三冲量调节回路是一种更为复杂的调节方式，它可以根据锅炉的汽包水位，给水流量，蒸汽产量等多个因素调节汽包的水位，从而更精确地控制汽包水位，确保在汽轮机转速提升的过程中，汽包的水位始终保持在合适的范围内，保障电站的安全稳定运行，三冲量汽包水位调节回路的逻辑图见图5。

附图说明

图1锅炉上水流程图；

图2暖炉流程图；

图3暖机流程图；

图4为汽包水位单冲量调节回路逻辑图；

图5为汽包水位三冲量调节回路逻辑图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明具体实施方式做进一步详述：

如图1所示，对于锅炉上水阶段由锅炉上水程序模块实现，DCS控制系统一键启动程序的顺控操作如下：当汽包水位位于低水位时，开启余热锅炉对空排汽阀，然后开启余热锅炉给水电动阀，并将余热锅炉给水调节阀的开度设定为全开，然后启动锅炉给水泵。当汽包水位达到设定水位时，关闭余热锅炉对空排汽阀，然后关闭余热锅炉给水电动阀，并将余热锅炉给水调节阀的开度设定为全关，然后停止锅炉给水泵。

如图2所示，对于暖炉阶段由暖炉程序模块实现，DCS控制系统一键启动程序的顺控操作如下：首先开启烟风阀门引入烟气，然后全开余热锅炉对空排汽阀。当汽包水位开始下降时，启动锅炉给水泵，并将余热锅炉给水调节阀的开度设定为半开，然后全开余热锅炉给水电动阀，此时投入汽包水位单冲量控制回路(图4)，然后继续其他启动流程。

如图3所示，对于暖机阶段是由暖机程序模块实现，DCS控制系统一键启动程序的操作如下：首先满足暖机条件后，启动预定的暖机冲转程序(此部分由汽轮机电液调节系统实现)。此时，汽轮机的主汽门及调门开始开启，汽轮机开始运转。接下来，DCS控制系统会检查汽轮机的转速。当转速大于预设转速时，DCS控制系统一键启动程序将自动切换到汽包水位的三冲量控制回路(图5)，然后继续进行其他启动流程。

本方法采用了顺序功能图(Sequent ia l Funct ion Chart，简称SFC)语言进行编程和实现。SFC是一种高级的程序设计语言，它以图形化编程的方式表示程序的执行顺序和条件，使得方法的流程和逻辑关系一目了然，易于理解和维护。此外，SFC还具有强大的并行处理能力，能够有效地处理和协调多任务的执行，从而提高方法的执行效率。

在本方法中，本发明使用SFC语言编程设计了一套全自动的启动流程，包括锅炉上水、暖炉、暖机等各个阶段。这些阶段的执行顺序和条件都被明确地编写在程序中，无需人工干预，大大提高了操作的效率和准确性。此外，本发明还针对各个阶段的特点和需求，设计了不同的汽包水位控制策略，如单冲量控制回路和三冲量控制回路，以确保在各个阶段都能有效地控制汽包的水位。

通过这种方式，本发明不仅能够确保启动流程的顺利进行，还能够大大减少因人为错误可能导致的风险。例如，如果人工操作时水位控制不当，可能会导致锅炉的损坏或者其他安全问题。而使用自动控制方法，则可以有效地避免这种情况的发生。

总的来说，本发明通过使用SFC语言编程实现的全自动控制方法，能够提高余热电站的启动效率，保障电站运行的安全性，同时还能大大降低因人为错误可能导致的风险。这对于提高电站的运行效率和保障电站的安全运行都具有非常重要的意义。

需要强调的是，尽管我们已经提供了一些具体的实施例，但这些实施例只是为了说明本发明的技术方案，并不意味着本发明的保护范围仅限于这些实施例。在不脱离本发明技术方案的原则和本质的前提下，本领域的技术人员可以根据本发明的技术方案进行各种修改和衍生，这些修改和衍生都应视为属于本发明的保护范围。

因此，本发明的保护范围不应仅限于上述具体实施方式，而应由权利要求书中的词语确定。任何参考权利要求书的修改和等同替换，都应被包含在本发明的保护范围之内。