一种汽包节流反向调温的余热锅炉恒温供汽系统及方法与流程

本发明涉及余热锅炉蒸发器、过热器、蒸汽温控，尤其适用于工业配套余热锅炉外送蒸汽精准恒温调节。

背景技术：

1、工业余热锅炉通过蒸发器产出、并在汽包中聚集的饱和蒸汽，经过热器再次加热升温后的过热蒸汽向外输送至园区蒸汽主管网，供园区企业使用。余热锅炉存在如下缺陷：

2、在设计过程很难做到蒸发器和过热器的完全匹配。因生产工艺产生的余热温度、流量都会受到工艺参数的改变而变化，产生的饱和蒸汽量随之变化，过热蒸汽温度也随之变化。但园区蒸汽主管网的主要并网条件，除蒸汽质量指标外就是蒸汽温度。这一变与不变的矛盾很难调和。通常做法会在生产使用后，再次技改，去改变蒸发器的受热面积，使蒸发器产生的饱和蒸汽，经过热器再次加热升温后的过热蒸汽温度能尽可能满足园区蒸汽主管网。但仍然会因工艺参数的改变，不能满足要求而退出并网运行。依靠烟气量或降温水调整过热温度，调节滞后性强，温度波动幅度大，难以匹配管网稳定供汽需求；锅炉蒸发量与过热器出口蒸汽温度联动控制逻辑缺失，当管网负荷变化时，极易出现过热蒸汽超温、汽包压力超限问题，存在管道超温、承压设备超压安全隐患；

3、缺乏精细化阀门开度分级调控策略，直接大幅度关小蒸汽调节阀易造成汽包液位剧烈波动、管网蒸汽温度骤降，冲击下游用热设备；

4、现有技术中未形成一套依托汽包出口电动调节阀组、结合温度、压力双阈值联锁保护的分步式余热锅炉温控方案，难以兼顾蒸发量、过热温度、汽包压力三重参数协同稳定控制。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的蒸汽温度调节滞后、参数波动大、低温无法调节、易超温超压、调节稳定性差等问题，本发明提供一种汽包节流反向调温的余热锅炉恒温供汽系统及方法，通过汽包出口调节阀组分步缓慢节流调节，控制过热器内蒸汽的流量，配合过热器出口温度和压力双重联锁阈值保护，实现外送蒸汽温度平稳、精准可控，消除超温超压运行风险，保障管网持续稳定供汽。

2、本发明采用的技术方案：

3、一种汽包节流反向调温的余热锅炉恒温供汽系统，包括蒸发器、汽包、汽包出口电动调节阀组、过热器、分汽缸、外送蒸汽管网；

4、所述蒸发器布置于余热烟道内，用于吸收烟气余热产生饱和蒸汽，蒸发器的饱和蒸汽出口与汽包连接，汽包对来汽进行汽水分离并聚集饱和蒸汽；

5、所述汽包出口设有一组电动调节阀组，所述电动调节阀组包含汽包出口主调节电动阀与旁路电动阀并联布置；汽包出口主调节电动阀最小开度限定为30%；

6、所述过热器出口集箱顶部设置排空电动阀和安全阀，并配置过热器出口集箱压力测点；

7、所述分汽缸分别连通过热器出口管路、除氧器蒸汽管路、外送蒸汽管路；

8、所述的外送蒸汽管网设置并网电动阀组，并网电动阀组由并网电动阀与旁路截止阀并联组成，同时设有纳管蒸汽温度测点，用于检测外送蒸汽的温度。

9、为实现外送蒸汽温度的自动恒温调控，系统还设有集成控制器；所述集成控制器分别与纳管蒸汽温度测点、汽包出口主调节电动阀、过热器出口集箱压力测点及过热器出口集箱排空电动阀连接；所述集成控制器采集纳管蒸汽温度信号、过热器出口集箱压力信号、主调节电动阀的阀门开度反馈信号及过热器出口集箱排空电动阀开度信号，其中所述温度信号和压力信号通过传感器采集。

10、本发明提供一种汽包节流反向调温的余热锅炉恒温供汽方法，应用于所述汽包节流反向调温的余热锅炉恒温供汽系统，包括以下步骤：

11、s1、基础升温阶段：启动余热锅炉升温运行，使外送管网蒸汽温度逐步升高至220℃并保持稳定；

12、s2、精细化节流调节阶段：根据纳管蒸汽温度设定控制目标，通过调节主调节电动阀开度，实现过热器出口温度精准控制；

13、(1)当温度高于设定值时，汽包出口主调节电动阀开度缓慢增大，汽包蒸发量同步增大，流经过热器的烟气换热温度会缓慢下降，过热器出口蒸汽温度同步平缓下降；

14、(2)当温度低于设定值时，汽包出口主调节电动阀开度缓慢降低，汽包蒸发量同步降低，流经过热器的烟气换热温度会缓慢上升，过热器出口蒸汽温度同步平缓升高；

15、(3)调节过程严格限制主调节电动阀最低开度不低于30%；

16、s3、温压双阈值联锁阶段：

17、(1)外送蒸汽管网纳管蒸汽温度≥250℃，集成控制器立即锁定主调节电动阀当前开度，停止继续关小阀门；

18、(2)过热器出口集箱压力≥1.6mpa，集成控制器立刻自动打开过热器出口集箱排空电动阀；过热器出口集箱压力≤1.5mpa，集成控制器立刻自动关闭过热器出口集箱排空电动阀；

19、(3)汽包出口压力超过目标值联锁保护：当主调节电动阀全开时，汽包超压报警，旁路电动阀自动打开进行保护，防止主调节电动阀失效。

20、s4、恒温稳定供汽阶段：集成控制器通过pid（proportional-integral-derivative，比例-积分-微分）在维持汽包出口主调节电动阀开度总体稳定的基础上进行持续微调，使外送蒸汽管网温度稳定维持在工艺要求区间，完成可控温连续供汽。

21、进一步地，所述汽包出口主调节电动阀采用带开度4-20ma反馈信号的电动调节阀，集成控制器设置开度下限锁止程序，强制限制主调节电动阀机械与程序双重最小开度30%，杜绝阀门全关造成汽包憋压。

22、进一步地，所述过热器出口集箱排空电动阀与过热器出口集箱压力联锁，当过热器出口集箱压力超过联锁设定值时，自动开启过热器出口集箱排空电动阀泄压排空，快速降低过热蒸汽压力，压力降低到目标值时，启动关闭过热器出口集箱排空电动阀。

23、进一步地，所述分汽缸设置排空电动阀，当自控系统故障、汽包或过热器出口压力持续上升报警时，人工开启实现管路泄压。

24、进一步地，所述步骤s2中主调节电动阀单次开度调节步长≤2‰，单次调节间隔时间≥30s，实现缓慢无级微调，避免参数突变。

25、反向调温机理说明：

26、本发明的核心在于"反向调温"，其物理依据是对流过热器的公知汽温特性：过热器布置在锅炉本体内、以吸收烟气放热为主，当主管网压力降低，流经过热器的蒸汽流量增加时，出口温度就会降低。反之，出口温度就会升高。随之而来就有可能超出并网温度控制区间，而退网运行。

27、本发明的有益效果为：

28、本发明通过汽包出口电动调节阀组分步缓慢节流调节，反向利用对流过热器汽温特性，同步联动监测过热蒸汽温度和压力双重阈值，实现蒸汽温度在220℃-250℃控制范围内，全程无温度、压力剧烈波动；

29、设置主调节电动阀最低30%开度硬限位，避免阀门全关引发汽包憋压、液位失控，大幅提升锅炉运行安全性；

30、采用小步长、长间隔精细化调节逻辑，锅炉蒸发量、过热烟气温度、出口蒸汽温度同步平缓变化，不会对下游蒸汽管网、用热设备造成温度冲击；

31、设置双重超温超压保护机制，过热器出口集箱排空电动阀配合集成控制器联锁动作，配合分汽缸应急排空管路，双重规避蒸汽超温、汽包超压安全隐患；

32、分级调节逻辑简单可靠，自动化程度高，无需人工持续值守调整，可长期稳定维持外送蒸汽管网温度满足生产工艺要求，提升余热锅炉供汽稳定性与能源利用效率。