[發明專利]一種循環流化床鍋爐燃燒自適應控制系統及方法

有效

• 申請號: 201911369743.5
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN110887038B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 柴慶宣;商孟堯
• 申請（專利權）人: 哈爾濱中遠控制工程有限公司
• 主分類號: F23C10/28
• 分類號: F23C10/28;F23N1/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

一種循環流化床鍋爐燃燒自適應控制系統及方法，控制系統包括自校正控制器和RBF神經網絡模型估計器；所述RBF神經網絡模型估計器執行模型估計；自校正控制器對RBF神經網絡給定的模型控制特性參數進行整定、控制，解耦補償，輸出控制量向量，控制方法包括：設定給定量向量，采集控制量向量；采集作為輸出量向量；將控制量向量以及輸出量向量作為輸入，作用于RBF神經網絡模型估計器，進行模型估計，輸出模型控制特性參數給自校正控制器；將給定量向量以及輸出量向量作為反饋，及控制增益矩陣輸入自校正控制器，自校正控制器完成參數整定、解耦補償，完成循環流化床鍋爐燃燒系統的自適應控制。本發明控制安全，運行穩定。

技術領域

本發明涉及一種鍋爐燃燒控制系統及方法，具體涉及一種循環流化床鍋爐燃燒自適應控制系統及方法。

背景技術

循環流化床鍋爐具有燃料適用性廣、燃燒溫度低、負荷調整范圍大、滿足環保要求等特點，廣泛應用于電力與熱電等行業。循環流化床鍋爐燃燒顆粒大，燃燒過程長，鍋爐的熱慣性大,使得流化床鍋爐燃燒過程具有大滯后特性。主蒸汽壓力、爐床溫度、煙氣含氧量、爐床壓力等工況狀態量相互作用，特別是主蒸汽壓力和爐床溫度耦合嚴重；鍋爐燃料量、石灰石量、一次風量、二次風量和排渣量等調節量也相互影響,使得燃燒過程具有強耦合特性。循環流化床鍋爐燃燒系統是一個大滯后、強耦合、時變非線性系統，很難建立精確的數學模型描述其動態過程。循環流化床鍋爐燃燒系統自動控制的目標：快速調整負荷，響應電網負荷變化需求，同時保持主蒸汽壓力穩定。保持爐床溫度在850℃-900℃范圍內，爐床溫度在該范圍內脫硫效果最好。爐床溫度過低會導致爐膛熄火，爐床溫度過高會導致結焦。維持合理的煙氣含氧量，氧量過低燃燒不充分；氧量過高熱量損失大，降低熱效率。

目前國內外的循環流化床鍋爐燃燒系統自動控制方案，多采用常規比例積分微分(PID)控制，在實際應用中效果不理想：從給煤量的改變到鍋爐主蒸汽壓力的變化需要10多分鐘，鍋爐對象的大慣性、大滯后特性，導致鍋爐主蒸汽壓力大幅擺動，超調嚴重。一次風的主要任務是建立穩定的循環流化狀態，調節范圍有限。爐床溫度因煤質、負荷等因素經常變化，使用一次風控制爐床溫度時頻繁變化，嚴重影響床料的流化狀態，威脅鍋爐的安全運行。自動控制只能在穩定環境下局部范圍內自動運行，當鍋爐負荷或煤種有較大變化時，不能長期、穩定自動運行。

發明內容

本發明為克服現有技術不足，提供一種控制安全、穩定運行的循環流化床鍋爐燃燒自適應控制系統及方法。該自適應控制系統及方法以給煤量、一次風量、二次風量為控制量，對循環流化床燃燒系統中存在強耦合的主蒸汽壓力、爐床溫度、煙氣氧量進行自動控制。使用徑向基(RBF)神經網絡估計循環流化床燃燒系統燃燒控制特性模型參數，基于控制對象動態增益矩陣的特征向量空間進行解耦補償控制，實現控制量的自適應調節控制。

本發明的技術方案為：

方案一：一種循環流化床鍋爐燃燒自適應控制系統，它包括自校正控制器和RBF神經網絡模型估計器；

所述RBF神經網絡模型估計器用于對作為控制量向量的給煤量、一次風量和二次風量，以及作為輸出量向量的主蒸汽壓力、爐床溫度和煙氣氧量作為輸入量進行模型估計，估計模型控制特性參數；利用所述模型控制參數計算得到CFB鍋爐燃燒系統的控制增益矩陣；

所述自校正控制器用于對作為給定量向量的主蒸汽壓力給定量、爐床溫度給定量、煙氣氧量給定量，以及作為輸出量向量的主蒸汽壓力、爐床溫度和煙氣氧量和所述控制增益矩陣作為輸入量，經參數整定、控制、解耦補償，計算輸出控制量向量給CFB鍋爐燃燒系統。

方案二：一種循環流化床鍋爐燃燒自適應控制方法，它包括：

一、設定作為給定量向量的主蒸汽壓力、爐床溫度和煙氣氧量；采集作為控制量向量的給煤量、一次風量和二次風量；采集作為輸出量向量的主蒸汽壓力、爐床溫度和煙氣氧量；