一种工业供汽用高温高压蒸汽节能混合的气源控制方法
技术领域
本发明涉及高温高压蒸汽节能混合技术领域，尤其涉及一种工业供汽用高温高压蒸汽节能混合的气源控制方法。
背景技术
随着我国国民经济的不断发展，工业用热需求旺盛，国内工业热力需求约占热力总需求的70％左右，而我国工业热力供应存在生产工艺相对落后、产业结构不合理等现象，主要工业产品单位能耗平均比国际先进水平高出30％左右。过去各种小锅炉供热的方式既浪费能源，又造成严重的环境污染。采用高参数、低煤耗、低排放的大机组进行集中供热的方式是未来的一个重要发展方向。而随着我国工业不断转型升级，对供热的量和质的需求都在不断提升。目前对工业用蒸汽的需求越来越多样化，中、高压蒸汽的用户明显增多，压力为5MPa左右、温度在400℃以上的用户越来越多，甚至出现需求参数为10MPa， 500℃的工业蒸汽用户。在提倡环境保护、节能减排的大背景下，如何提供更高压力、温度的工业蒸汽，对我们工业供热部门提出了新的挑战。
常规工业供热的方案有两种：(一)选取一定的蒸汽汽源配合减温减压装置获取所需参数的蒸汽；(二)用高参数的蒸汽作为动力汽源，通过压力匹配器抽吸低压蒸汽，混合后从出口处获取所需参数的蒸汽。针对当前的高参数蒸汽的用户需求，常规供热方案的缺点是：
(1)要满足上述需求，需选用主蒸汽或者1抽蒸汽等高压高温蒸汽，经过减温减压后可用能损失大，导致用户用汽成本提高；
(2)减压阀的阀前、阀后压差大，导致阀门使用寿命短；
(3)目前无法找到合适的被抽吸低压蒸汽源。如果只选用冷再蒸汽会面临被抽吸量不足或者导致混合后的蒸汽温度偏低的问题。
由上所述，为此我们设计出了一种工业供汽用高温高压蒸汽节能混合的气源控制方法来解决以上问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种工业供汽用高温高压蒸汽节能混合的气源控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种工业供汽用高温高压蒸汽节能混合的气源控制方法，包括混合设备，所述混合设备包括第一调阀、第二调阀、可调式执行器、蒸汽喷射器、压力变送器、温度变送器、蒸汽混合联箱；
所述蒸汽喷射器设置有三个连接口，三个所述连接口包括第一连接口、第二连接口和排出口，所述第一连接口连接有主蒸汽输送管，所述第二连接口与蒸汽混合联箱的输出端连接，所述排出口连接供汽母管，所述供汽母管上依次连接有压力变送器和温度变送器，所述蒸汽混合联箱的输入端连接有再热蒸汽冷段和再热蒸汽热段，所述第一调阀安装在蒸汽混合联箱一端的再热蒸汽热段上，所述第二调阀安装在蒸汽混合联箱一端的再热蒸汽冷段上，所述第一调阀和第二调阀与温度变送器之间安装有第二控制单元，所述温度变送器与蒸汽喷射器的排出口之间连接有减温水装置，所述压力变送器与可调式执行器之间连接有第一控制单元。所述第一调阀和第二调阀分别为热再调阀和冷再调阀；
一种工业供汽用高温高压蒸汽节能混合的气源控制方法，包括以下步骤：
S1、以主蒸汽作为动力蒸汽，引射来自蒸汽混合联箱中的冷/热再混合蒸汽，经喷射器进行混合；
S2、在步骤S1中混合过程中，在喷射器出口的压力稳定在用户要求值后，由喷射器出口进入供汽母管，出口的变送器的温度信号作为反馈信号，通过第二控制单元来调节再热蒸汽冷段和再热蒸汽热段上第一调阀和第二调阀的开度，其中：
当蒸汽温度升高时，喷射器出口的温度变送器将温度信号传送至第二控制单元，之后第二控制单元发出指令，首先开大再热蒸汽冷段管路上的调阀的开度，增大冷再蒸汽流量，之后关小再热蒸汽热段管路上的调阀的开度，使得冷/热再混合蒸汽中冷再流量增大，热再流量降低，保证喷射器出口温度维持在要求值；
当蒸汽温度降低时，喷射器出口的温度变送器将温度信号传送至第二控制单元，之后第二控制单元发出指令，首先开大再热蒸汽热段管路上的调阀的开度，增大热再蒸汽流量，之后关小再热蒸汽冷段管路上的调阀的开度，使得冷/热再混合蒸汽中热再流量增大，冷再流量降低，保证喷射器出口温度维持在要求值。
S3、在步骤S2中，第二控制单元来调节再热蒸汽冷段和再热蒸汽热段上第一调阀和第二调阀的开度时，优先使用冷再调阀进行供热蒸汽的温度调节。
S4、在步骤S3中通过温度调节后混合蒸汽通过喷射器出口进入供汽母管，供给用户使用，其中，当供热蒸汽温度超过报警值且冷再调门全开或大于某一开度时，减温水调阀参与汽温调节，汽温回到正常值后，减温水调阀自动关闭。
优选的，所述第二控制单元为温度控制单元。
优选的，所述供热蒸汽温度控制主要由第一调阀和第二调阀共同控制，所述减温水装置为备用调温手段，喷射器出口不超温时为全关闭状态。
优选的，所述步骤S3中，所述第二控制单元调节再热蒸汽冷段和再热蒸汽热段上第一调阀和第二调阀的开度时，若冷再管路的调阀已开到最大开度，热再管路的调阀已关至最小，喷射器出口仍超温，此时，投入喷射器出口的减温水装置，将蒸汽温度降到要求值。
优选的，在所述步骤S3中冷再调阀的阀门调节范围内，热再调阀采用最小开度的方式；当冷再调阀全开后，热再调阀参与温度控制。
优选的，所述供热蒸汽压力由可调式蒸汽喷射器执行机构进行控制。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用精确高效的控制逻辑，精确控制冷再、热再蒸汽和减温水流量，实现冷再流量最大化，热再流量尽可能少的配比方式，满足用户需求的同时，实现节能降耗。
附图说明
图1为本发明提出的一种工业供汽用高温高压蒸汽节能混合的气源控制方法的结构示意图；
图2为本发明提出的一种工业供汽用高温高压蒸汽节能混合的气源控制方法的第一控制单元即压力控制单元的工作流程图；
图3为本发明提出的一种工业供汽用高温高压蒸汽节能混合的气源控制方法的第二控制单元即温度控制单元的工作流程图；
图4为本发明提出的一种工业供汽用高温高压蒸汽节能混合的气源控制方法的第一调阀控制的工作流程图；
图5为本发明提出的一种工业供汽用高温高压蒸汽节能混合的气源控制方法的第二调阀控制的工作流程图；
图6为本发明提出的一种工业供汽用高温高压蒸汽节能混合的气源控制方法的减温水装置的工作流程图；
图7为本发明提出的一种工业供汽用高温高压蒸汽节能混合的气源控制方法的供热汽压控制的工作流程图。
图中：1第一调阀、2第二调阀、3可调式执行器、4蒸汽喷射器、 5压力变送器、6温度变送器、7蒸汽混合联箱、8第一控制单元、9 第二控制单元、10减温水装置、11减温水调阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-7，一种工业供汽用高温高压蒸汽节能混合的气源控制方法，包括混合设备，混合设备包括第一调阀1、第二调阀2、可调式执行器3、蒸汽喷射器4、压力变送器5、温度变送器6、蒸汽混合联箱7；
蒸汽喷射器4设置有三个连接口，三个连接口包括第一连接口、第二连接口和排出口，第一连接口连接有主蒸汽输送管，第二连接口与蒸汽混合联箱7的输出端连接，排出口连接供汽母管，供汽母管上依次连接有压力变送器5和温度变送器6，蒸汽混合联箱7的输入端连接有再热蒸汽冷段和再热蒸汽热段，第一调阀1安装在蒸汽混合联箱7一端的再热蒸汽热段上，第二调阀2安装在蒸汽混合联箱7一端的再热蒸汽冷段上，第一调阀1和第二调阀2与温度变送器6之间安装有第二控制单元9，温度变送器6与蒸汽喷射器4的排出口之间连接有减温水装置10，压力变送器5与可调式执行器3之间连接有第一控制单元8，第一调阀1和第二调阀2分别为热再调阀和冷再调阀。
实施例一
一种工业供汽用高温高压蒸汽节能混合的气源控制方法，包括以下步骤：
S1、以主蒸汽作为动力蒸汽，引射来自蒸汽混合联箱7中的冷/ 热再混合蒸汽，经喷射器4进行混合；
S2、在步骤S1中混合过程中，在喷射器4出口的压力稳定在用户要求值后，由喷射器4出口进入供汽母管，出口的变送器6的温度信号作为反馈信号，通过第二控制单元9来调节再热蒸汽冷段和再热蒸汽热段上第一调阀1和第二调阀2的开度，其中：
当蒸汽温度升高时，喷射器4出口的温度变送器6将温度信号传送至第二控制单元9，之后第二控制单元9发出指令，首先开大再热蒸汽冷段管路上的调阀2的开度，增大冷再蒸汽流量，之后关小再热蒸汽热段管路上的调阀1的开度，使得冷/热再混合蒸汽中冷再流量增大，热再流量降低，保证喷射器4出口温度维持在要求值；
当蒸汽温度降低时，喷射器4出口的温度变送器6将温度信号传送至第二控制单元9，之后第二控制单元9发出指令，首先开大再热蒸汽热段管路上的调阀1的开度，增大热再蒸汽流量，之后关小再热蒸汽冷段管路上的调阀2的开度，使得冷/热再混合蒸汽中热再流量增大，冷再流量降低，保证喷射器4出口温度维持在要求值；
通过第一调阀1和第二调阀2来分别调节进入蒸汽混合联箱7的再热蒸汽冷段和再热蒸汽热段的蒸汽量，进而可以调节蒸汽混合联箱 7中的蒸汽温度，并由此改变蒸汽喷射器4出口的混合蒸汽的温度；
S3、在步骤S2中，第二控制单元9来调节再热蒸汽冷段和再热蒸汽热段上第一调阀1和第二调阀2的开度时，优先使用冷再调阀进行供热蒸汽的温度调节。
S4、在步骤S3中通过温度调节后混合蒸汽通过喷射器4出口进入供汽母管，供给用户使用，其中，当供热蒸汽温度超过报警值且冷再调门全开或大于某一开度时，减温水调阀参与汽温调节，汽温回到正常值后，减温水调阀自动关闭；
具体地，第二控制单元9为温度控制单元，供热蒸汽温度控制主要由第一调阀1和第二调阀2共同控制，减温水装置10为备用调温手段，喷射器4出口不超温时为全关闭状态；
其中，步骤S3中，第二控制单元9调节再热蒸汽冷段和再热蒸汽热段上第一调阀1和第二调阀2的开度时，若冷再管路的调阀2已开到最大开度，热再管路的调阀1已关至最小，喷射器出口仍超温，此时，投入喷射器出口的减温水装置，将蒸汽温度降到要求值，在步骤S3中冷再调阀的阀门调节范围内，热再调阀采用最小开度的方式；当冷再调阀全开后，热再调阀参与温度控制；
具体地，供热蒸汽压力由可调式蒸汽喷射器执行机构进行控制；
其中，具体控制方法如下：
1、供热蒸汽温度控制方法
供热蒸汽温度控制主要由冷再蒸汽调阀和热再蒸汽调阀共同控制，减温水调阀作为后备控制手段。
1)冷再调阀与热再调阀控制策略
冷再调阀作为汽温的主要调节手段，热再调阀辅助调节。热再调阀根据机组不同的负荷点，设定不同的基准开度，使冷再调阀具有较多的开关控制裕量。在冷再调阀的可调范围内，热再调阀可不参与调节，保持基准开度或设定较慢的调节速度；待冷再调阀超过可调范围后，热再调阀参与汽温调节。冷再调阀也引入机组负荷作为前馈调节，使机组在变负荷时具有较好的调节性能。
2)减温水控制策略
减温水作为后备控制手段，系统正常运行时为全关状态。当供热蒸汽温度超过报警值且冷再调门全开(或大于某一开度)时，减温水调阀参与汽温调节。汽温回到正常值后，减温水调阀自动关闭。
2、供热蒸汽压力控制
供热蒸汽压力由可调式蒸汽喷射器执行机构进行控制。引入机组负荷信号作前馈，使变负荷时具有较好的调节性能。
3、蒸汽压力与温度的解耦控制
由于蒸汽压力和蒸汽温度存在耦合的情况，即控制汽压时会对汽温有影响，控制汽温时对汽压也会有影响，因此需要对这两个控制系统进行解耦控制。在汽压偏低需开大蒸汽引射器的执行机构时，需同时开大冷再调门，关小热再调门，保持汽温稳定；在汽温偏高需开大冷再调门时，需同时关小蒸汽引射器的执行机构，保持汽压稳定。
需要说明的是，本发明应用于火电机组中，用主蒸汽作为动力蒸汽源，通过一种可以调节进汽流量的蒸汽喷射器引射再热蒸汽，在喷射器出口处形成满足要求的高温高压工业用汽。
其中，蒸汽喷射器的两个重要参数：引射系数、压缩比
计算引射系数，参照公式(1)
μ——引射系数；
GT——动力蒸汽流量；
GS——被引射蒸汽流量；
计算压缩比，参照公式(2)
Y——压缩比，即喷射器排出压力与吸入压力之比；
PK——喷射器排汽压力；
PS——喷射器吸汽压力；
CpS——被抽汽体的定压比热容；
CpT——动力蒸汽的定压比热容；
CνS——被抽汽体的定压比热容；
其中的等熵折算速度参照公式(4)
Va——混合汽体进入混合室速度；
V*——混合汽体临界速度。
在计算可用能
Exq——系统
Q——系统放出的热量；
Anq——系统变化；
T0——环境温度；
T——系统温度。
ηd——为能量效率，反映气体在流动时动能与压力能转换过程中的能量损失情况，遵循公式(6)；
EXT——喷射器动力蒸汽的
EXS——喷射器抽吸蒸汽的
EXK——喷射器排汽
本发明采用精确高效的控制逻辑，精确控制冷再、热再蒸汽和减温水流量，实现冷再流量最大化，热再流量尽可能少的配比方式，满足用户需求的同时，实现节能降耗。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
