[發(fā)明專利]一種循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫自動(dòng)控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210502946.2
• 申請(qǐng)日: 2022-05-10
• 公開（公告）號(hào): CN114838351B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張洪福;高明明;諶際宇;岳光溪;王亞柯;鄺力
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué);華能集團(tuán)技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司;清華大學(xué)
• 主分類號(hào): F23C10/28
• 分類號(hào): F23C10/28
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

1.一種循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫自動(dòng)控制方法，在CFB鍋爐爐內(nèi)脫硫自動(dòng)控制過(guò)程中，首先在DCS分散控制系統(tǒng)中搭建爐內(nèi)脫硫自動(dòng)控制回路來(lái)實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫自動(dòng)控制；所述爐內(nèi)脫硫自動(dòng)控制回路包括：加法模塊、函數(shù)模塊、乘法模塊、積分器模塊、選擇塊、PID控制器模塊；其特征在于，所述爐內(nèi)脫硫自動(dòng)控制包括如下步驟：

S1，原煙氣SO₂濃度測(cè)量值與原煙氣SO₂濃度設(shè)定值形成偏差信號(hào)，偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)PID控制器輸出得到控制信號(hào)a；

所述步驟S1中，原煙氣SO₂濃度設(shè)定值由運(yùn)行人員根據(jù)煙氣脫硫設(shè)備的SO₂處理容量進(jìn)行設(shè)定；由PID控制器控制SO₂脫除速率；PID控制器參數(shù)采用工程整定方法；

S2，原煙氣SO₂濃度測(cè)量值與原煙氣SO₂濃度設(shè)定值形成的偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)死區(qū)函數(shù)f₁(x)后，輸出的信號(hào)再經(jīng)過(guò)微分環(huán)節(jié)處理，乘以比例系數(shù)k₁后，通過(guò)限幅函數(shù)f₂(x)得到控制子信號(hào)b；

所述步驟S2中，死區(qū)函數(shù)f₁(x)的死區(qū)設(shè)置為-300～+300，超過(guò)死區(qū)范圍，該函數(shù)的輸出為原煙氣SO₂濃度測(cè)量值與原煙氣SO₂濃度設(shè)定值形成的偏差信號(hào)；比例系數(shù)k₁的取值為1/3～1/2；限幅函數(shù)f₂(x)的輸出范圍根據(jù)石灰石給料器的運(yùn)行頻率范圍進(jìn)行設(shè)定；

S3，脫硫效率、原煙氣SO₂排放濃度主要與爐內(nèi)脫硫的鈣硫摩爾比即Ca/S比有關(guān)，給煤量指令u_B經(jīng)過(guò)Ca/S比轉(zhuǎn)換函數(shù)f₃(x)后，得到石灰石給料器的基準(zhǔn)頻率，再乘以煤質(zhì)校正系數(shù)k₂得到控制子信號(hào)c；

所述步驟S3中，隨著CFB鍋爐負(fù)荷工況的變化，爐內(nèi)燃燒、脫硫反應(yīng)氛圍發(fā)生變化，達(dá)到相同脫硫效率下的Ca/S比不同，Ca/S比轉(zhuǎn)換函數(shù)f₃(x)為給煤量指令的非線性函數(shù)；煤質(zhì)校正系數(shù)k₂由運(yùn)行人員根據(jù)煤質(zhì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；

S4，將給煤量指令u_B、總風(fēng)量指令A(yù)_ir、石灰石給料量u_c、床溫T_b作為原煙氣SO₂濃度預(yù)測(cè)模塊的輸入，該預(yù)測(cè)模塊的輸出經(jīng)過(guò)比例轉(zhuǎn)換函數(shù)f₄(x)得到控制子信號(hào)d；將控制子信號(hào)a、b、c、d相加得到石灰石給料器頻率指令的控制信號(hào)；

所述步驟S4中，原煙氣SO₂濃度預(yù)測(cè)模塊的輸入為CFB鍋爐的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，輸出為原煙氣SO₂質(zhì)量濃度的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)值，比原煙氣SO₂濃度測(cè)量值提前120s以上；比例轉(zhuǎn)換函數(shù)f₄(x)對(duì)函數(shù)輸出具有限幅作用。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫自動(dòng)控制方法，其特征在于，所述原煙氣SO₂濃度測(cè)量值即SO₂的原始生成速率與給煤量指令成正比，表示為

式中：k_ar為煤中硫分所釋放的比例，取值范圍0～1；S_ar為煤中含硫量，％；u_B為給煤量指令，kg/s；M_s為硫的摩爾質(zhì)量，g/mol。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫自動(dòng)控制方法，其特征在于，所述PID控制器控制SO₂脫除速率表示為

其中，m_CaO是爐內(nèi)CaO的存量；是脫硫反應(yīng)速率常數(shù)；是爐膛SO₂濃度；是石灰石中的CaCO₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％；M_CaO、分別為CaO與CaCO₃的摩爾質(zhì)量；u_c為爐內(nèi)石灰石給料流率，kg/s；R_loss為CaO的逃逸流率，kg/s；

根據(jù)式(1)、(2)，爐膛SO₂濃度表示為

其中，V是爐膛體積，m³；k_f是煙氣流量的比例系數(shù)；

因此，CFB鍋爐原煙氣SO₂排放濃度預(yù)測(cè)值表示為

其中，k_c是SO₂摩爾濃度與質(zhì)量濃度之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)。