[發明專利]一種煤粉爐智能優化控制系統

無效

• 申請號: 201210311852.3
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN102853419A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 于現軍;高瑞峰
• 申請（專利權）人: 北京和隆優化控制技術有限公司
• 主分類號: F22B35/00
• 分類號: F22B35/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及發電廠鍋爐燃燒優化控制技術領域，尤其涉及一種煤粉爐智能優化控制系統。

背景技術

煤粉爐是電力行業的主要運行設備，主要是通過給鍋爐輸送磨制好的煤粉配以合適的風量進行燃燒，將經過處理的水加熱變成一定溫度和壓力的蒸汽推動汽輪發電機進行發電。總起來說鍋爐經濟燃燒時有這樣一個特性，即負荷越高廢氣含氧量就會越小，負荷越低廢氣含氧量就會越大，且隨煤種的變化而變化，雖然鍋爐的廢氣含氧量和負荷的關系在鍋爐出廠時已經由鍋爐生產廠家根據某一種煤種進行了設計，但是由于煤炭種類的多樣性以及煤炭的供應緊張的原因，電廠所燒燃煤并不是鍋爐的設計煤種，所以煙氣含氧量的控制按照鍋爐制造廠給定的曲線進行控制未必是最佳操作。

現有煤粉爐的優化控制技術有多種。其中，柴慶宣公開了一項發明專利“煤粉鍋爐火燃燃燒狀態控制方法”（申請號：200510009817.6），是根據給定的固定氧含量設定值，進行分層配風，解決了手動調整配風操作難度大、調整頻率高、調整過程緩慢等問題；北京和隆優化控制技術有限公司公開了一種發明專利“循環流化床鍋爐穩定運行與經濟燃燒優化控制系統”（200910143611.0），根據煤質和負荷的變化情況實時優化二次風增量，解決了在風量精確測量情況下的風煤配比合理和優化的問題；清華大學熱能系呂澤華、徐春暉的論文“中小型煤粉爐的優化運行”采用模糊控制的方法利用反平衡算法計算鍋爐熱效率,根據已經燃燒過的煤種和在一定的負荷范圍內優化氧含量。

現有的主流技術主要是針對鍋爐燃燒過程中各種檢測儀表配置齊全、儀表性能良好的現場測控條件下解決燃燒優化或控制問題，包括經濟燃燒、安全穩定燃燒以及解決頻繁操作的問題，如“循環流化床穩定運行與經濟燃燒優化控制系統”二次風的控制回路的目標值是風量，測量值也是風量，適用于有二次風量測量且較精確的現場；“煤粉鍋爐火燃狀態控制方法”適用于煤質非常穩定、鍋爐負荷非常穩定的現場；“中小型煤粉爐的優化運行”需要采集煤種的熱值；同時這些方法沒有很好考慮現場風流量測量儀表不準確的等各種因素的影響；有的考慮了煤種的變化但是僅僅限于已經燃用過的煤種，并且要做大量的測試工作。

此外，現有技術中的氧含量優化自尋優過程是采用反平衡法計算鍋爐熱效率，這需要大量的實時在線分析儀表才能完成，如果沒有這些儀表進行數據的采集而進行的優化結果肯定是不能保證優化的正確性。

綜上所述，現有的技術仍舊存在一定的局限性和缺陷，因此開發本系統。

發明內容

本發明所要解決的問題是：發明一種煤粉爐智能優化控制系統，在風量流量測量儀表因故障或性能缺陷無法投入運行的條件下，通過尋找最佳的鍋爐煙氣含氧量并對其進行閉環控制，從而實現鍋爐燃燒優化控制，達到節能的目的。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：本發明設有負荷調節器，負荷—氧含量設定器，鍋爐實時等效熱效率計算器，氧含量增量優化控制器，氧量調節器以及鍋爐負荷—蒸汽流量測量變送器、燃煤流量計、煙氣含氧量變送器、給煤變頻器、二次風調節閥等測控儀表。

其中，鍋爐實際負荷測量值與鍋爐的負荷設定值進行比較，通過負荷調節器的計算輸出，控制給煤變頻器，控制進入鍋爐的給煤量，負荷調節器可以采用PID算法或其它控制算法。

負荷—氧含量設定器的輸入是鍋爐實際負荷，其輸出是含氧量設定值的基本值，負荷—氧含量設定曲線是根據在一定煤種下的運行經驗或鍋爐生產廠家提供的數據進行設定。

鍋爐實時等效熱效率計算器采用正平衡法計算表征鍋爐熱效率變化趨勢的等效熱效率，并考慮鍋爐蓄熱的影響，其中煤的低位發熱值采用一個常數。

氧含量增量優化控制器以鍋爐實時等效熱效率為優化目標值，采用進退法自尋優算法優化氧含量設定值增量。

氧量調節器的設定值是負荷-含氧量設定器輸出和氧含量增量優化控制器輸出之和，測量值是氧含量，氧含量調節器的輸出控制二次風調節閥，氧量調節器采用PID或其它控制算法。

氧含量增量優化控制器首先選擇增加或減少任意一個方向，按照一定的幅度來調整氧含量設定值，再由氧量調節器根據氧含量的測量值和設定值的偏差調節二次風調節閥開度，待系統響應后，比較前后工況下的鍋爐實時等效熱效率的變化量，如果鍋爐實時等效熱效率變化量增加且達到一定的幅度，說明這種調整是有益的，繼續按照原來的方向調整氧含量；如果鍋爐等效熱效率變化量是減少且顯著，按照原有氧含量調整量的相反方向調整氧含量；當鍋爐等效熱效率變化不明顯時則停止氧含量的尋優，即上次的氧含量設定值為最佳值。