[發明專利]利用統計過程控制來控制煙灰吹除的方法和裝置

有效

• 申請號: 201310021448.7
• 申請日: 2006-06-06
• 公開（公告）號: CN103075739A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 彼得·N·弗朗西諾;程緒
• 申請（專利權）人: 艾默生過程管理電力和水力解決方案有限公司
• 主分類號: F23J3/00
• 分類號: F23J3/00
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 羅正云;王琦

本申請是申請日為2006年6月6日、申請號為200610083389.6且名稱為“利用統計過程控制來控制煙灰吹除的方法和裝置”的發明的分案申請。

技術領域

本專利一般涉及計算機軟件，更具體地涉及用于控制煙灰吹除操作的計算機軟件。

背景技術

各種工業以及非工業應用都使用燒燃料的鍋爐，典型地用于通過燃燒各種類型的燃料之一，例如煤、燃氣、油、廢料等，將化學能轉化成熱能。燒燃料的鍋爐的一種示例性使用是用于火力發電機中，其中鍋爐中燃燒的燃料用來由穿過鍋爐中大量管道管線的水而產生蒸汽，這些蒸汽然后又用來在一個或多個渦輪機中發電。火力發電機的輸出是鍋爐中產生熱量的函數，其中該熱量通過每小時能夠燃燒的燃料量等來確定。另外，火力發電機的輸出還取決于用來燃燒燃料的鍋爐的傳熱效率。

某些類型的燃料，例如煤、油、廢料等的燃燒，在鍋爐的各個表面上，包括鍋爐內壁以及運送通過鍋爐的水的管道外壁上，產生相當數量的煙灰、礦渣、灰燼和其他沉積物（通常稱為“煙灰”）。沉積在鍋爐上的煙灰會對從鍋爐到水的傳熱率產生各種有害的影響，并因此對使用該鍋爐的任一系統的效率產生有害的影響。必須解決燃燒煤、油和產生煙灰的其他燃料的燒燃料鍋爐中的煙灰問題，以便維持鍋爐內的預期效率。盡管并非所有的燒燃料鍋爐都會產生煙灰，但是對于本專利的殘渣而言，術語“燒燃料的鍋爐”用來指產生煙灰的那些鍋爐。

已經開發了各種各樣的解決方案，來解決由燒燃料鍋爐的鍋爐中煙灰沉積的產生和出現而導致的問題。一種方法是使用煙灰吹除器，通過產生機械和熱沖擊，來除去在鍋爐表面上累積的煙灰結垢。另一種方法是使用各種類型的煙灰吹除器，在位于鍋爐壁和/或其他熱交換表面上的氣體側，通過噴嘴來噴射清潔材料，這些煙灰吹除器使用各種介質中的任意一種，例如飽和蒸汽、過熱蒸汽、壓縮空氣、水等等，以便除去鍋爐上的煙灰。

煙灰吹除會對操作燒燃料鍋爐的效率和支出產生影響。例如，如果在鍋爐中應用不充分的煙灰吹除，則將會在各種蒸汽輸送管道表面上導致過度的煙灰沉積物，從而導致較低的傳熱率。在某些情況下，不充分的煙灰吹除可能會導致燒燃料鍋爐內的“永久性污垢”，這意味著鍋爐中的煙灰沉積物是如此之多，以致于這些沉積物不能通過任何額外的煙灰吹除來除去。在這種情況下，可能需要鍋爐操作的強制停機，以便修理過多煙灰沉積物的問題，并且鍋爐維護人員可能必須使用錘子和鑿子，來手動地除去這些煙灰沉積物。這樣的強制停機僅僅是示例性的，但是對于使用這種燒燃料鍋爐的系統而言也是破壞性的。

另一方面，燒燃料鍋爐中過多的煙灰吹除可能會導致操作煙灰吹除器的能源成本的增加，要不然可以用來操作渦輪機的蒸汽的浪費，等等。過多的煙灰吹除還可能與鍋爐壁受熱管變薄，管道泄漏等相關聯，這可能導致鍋爐使用的強制停機。因此，需要細心地控制煙灰吹除過程。

在歷史上，電站鍋爐中的煙灰吹除已經主要成為一種特別的實踐，這一般依賴于鍋爐操作員的判斷。這樣一種特別方法產生了非常不一致的結果。因此，重要的是更有效地，并且以這樣的方式來管理煙灰吹除過程，以便最大化鍋爐操作的效率，以及最小化與煙灰吹除操作相關的成本。

一種用于確定鍋爐區段清潔度，并用來控制煙灰吹除操作的通用方法是基于基本原理的方法，它要求測量在鍋爐區段進口和出口處的煙氣溫度和蒸汽溫度。然而，由于煙氣溫度的直接測量一直都是不可行的，因此經常從空氣加熱器出口處測量的煙氣溫度開始，沿著煙氣路徑的多個點反向計算煙氣溫度。該方法對于空氣加熱器出口煙氣溫度的擾動和變化是非常敏感的，這常常會導致不正確的結果。而且，該方法是一種恒穩態方法，并因此不能良好地適于各種鍋爐區段通常所遇到的瞬態過程。

另一種用于確定燒燃料鍋爐的鍋爐區段清潔度，并用來控制燒燃料鍋爐中煙灰吹除操作的通用方法是基于經驗模型的方法，它依賴于經驗模式，如神經網絡模型、多項式擬合模型，等等。該基于經驗模型的方法通常要求與許多參數有關的大量經驗數據，例如燃料流動速率、空氣流動速率、空氣溫度、水/蒸汽溫度、燃燒器仰角，等等。不幸地是，大量的數據使得數據采集過程冗長乏味，并且在數據采集中易于出現大量的錯誤。

發明內容

根據本發明一個方面，提供一種用于控制位于熱交換區段（section）中的煙灰吹除器的方法，該方法包括：根據操作序列操作煙灰吹除器第一段時間；確定在第一段時間期間熱交換區段的熱吸收數據；根據該熱吸收數據來確定熱吸收統計值；和評價該熱吸收統計值，以確定操作序列的操作參數的變化。