一種鍋爐優(yōu)化燃燒控制方法與系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于燃燒方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鍋爐優(yōu)化燃燒控制方法與系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 鍋爐作為一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，用來(lái)將電能或者燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成具有一定熱能 的蒸汽、高溫水或有機(jī)熱載體，被廣泛應(yīng)用于火電站、船舶、機(jī)車和工礦企業(yè)。隨著工業(yè)的快 速發(fā)展，節(jié)能環(huán)保越來(lái)越被重視，鍋爐作為主要能源設(shè)備，也逐漸被提上操作日程。
[0003] 目前國(guó)內(nèi)鍋爐的控制主要采用儀表控制和DCS集中控制兩種模式，傳統(tǒng)儀表控制 存在著依靠手工操作、憑經(jīng)驗(yàn)控制等問題；DCS控制系統(tǒng)以人機(jī)界面的形式對(duì)鍋爐生產(chǎn)過(guò) 程進(jìn)行監(jiān)控，降低了操作難度，克服了鑒于傳統(tǒng)儀表構(gòu)成鍋爐控制系統(tǒng)存在的問題。然而， 大部分DCS控制系統(tǒng)主要用于監(jiān)測(cè)鍋爐系統(tǒng)的運(yùn)行，而控制大多采用操作人員在DCS界面 上設(shè)定參數(shù)的控制模式，造成了鍋爐的自動(dòng)控制整體水平不高，控制效果的好壞完全取決 于操作人員輸入的控制指令，需要操作人員具有極強(qiáng)的工作經(jīng)驗(yàn)。
[0004] 又加以鍋爐燃燒系統(tǒng)中的參數(shù)互相影響，難以通過(guò)控制某一參數(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化 控制，這給鍋爐系統(tǒng)的優(yōu)化控制帶來(lái)了困難。使得研制一款自適應(yīng)性的優(yōu)化自控系統(tǒng)成為 鍋爐行業(yè)急需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鍋爐優(yōu)化燃燒控制方法與系統(tǒng)，能夠根據(jù) 檢測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)優(yōu)化鍋爐燃燒參數(shù)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：發(fā)明一種鍋爐優(yōu)化燃燒控制方法，其 特征在于：包括以下步驟：
[0007] (1)計(jì)算煤粉燃燒率η :實(shí)時(shí)讀取鍋爐檢測(cè)系統(tǒng)中的各參數(shù)，并設(shè)定鍋爐中的煤 燃燒η分鐘后進(jìn)入煤灰?guī)?；測(cè)量煤灰?guī)熘笑蒙渚€在η分鐘內(nèi)的增量△ γ，η分鐘前加入的 煤充分燃燒后的γ射線量為γη ;
[0008] η = γ η/ Δ γ -式 1 ;
[0009] (2)分析鍋爐運(yùn)行情況，得出初步控制方案：依據(jù)的公式為：
[0010] 鍋爐蒸汽量=鍋爐燃煤量*燃煤發(fā)熱量*鍋爐熱效率八蒸汽的焓-給水的焓） -式2 ;
[0011] 式2中：蒸汽的焓、給水的焓、鍋爐熱效率和燃煤發(fā)熱量均為常數(shù)；
[0012] 讀取η < 100%時(shí)鍋爐檢測(cè)系統(tǒng)中的給風(fēng)量和給煤量，計(jì)算風(fēng)煤比，并定 義為最優(yōu)風(fēng)煤比；
[0013] a、如果η < 100%時(shí)，判斷鍋爐檢測(cè)系統(tǒng)中的鍋爐蒸汽量、主汽壓和主汽 溫是否滿足額定要求：
[0014] 如果滿足則鍋爐的主參數(shù)維持目前數(shù)值；
[0015] 如果鍋爐蒸汽量、主汽壓和主汽溫高于額定值，則降低給煤量，并依據(jù)最優(yōu)風(fēng)煤比 下調(diào)給風(fēng)量，給煤量的減少量根據(jù)式2計(jì)算所需的鍋爐燃煤量與檢測(cè)到的給煤量之間的差 值確定；
[0016] 如果鍋爐蒸汽量、主汽壓和主汽溫低于額定值，則增加給煤量，并依據(jù)最優(yōu)風(fēng)煤比 上調(diào)給風(fēng)量，給煤量的增加量根據(jù)式2計(jì)算所需的鍋爐燃煤量與檢測(cè)到的給煤量之間的差 值確定；
[0017] b、如果Tl < 99%時(shí)，并同時(shí)判斷鍋爐檢測(cè)系統(tǒng)中的鍋爐蒸汽量、主汽壓和主汽溫 是否滿足額定要求：
[0018] 如果鍋爐蒸汽量、主汽壓和主汽溫低于額定值，先增加給風(fēng)量，調(diào)節(jié)風(fēng)煤比達(dá)到最 優(yōu)風(fēng)煤比，再次執(zhí)行步驟a;
[0019] 如果鍋爐蒸汽量、主汽壓和主汽溫高于額定值，減少給煤量，增加給風(fēng)量，調(diào)節(jié)風(fēng) 煤比達(dá)到最優(yōu)風(fēng)煤比，再次執(zhí)行步驟a ;
[0020] 如果鍋爐蒸汽量、主汽壓和主汽溫與額定值相當(dāng)，將實(shí)際給煤量降低至式2按最 優(yōu)風(fēng)煤比計(jì)算所得鍋爐燃煤量，同時(shí)根據(jù)鍋爐燃煤量和最優(yōu)風(fēng)煤比調(diào)節(jié)給風(fēng)量；
[0021] (3)將步驟⑵初步控制方案中得出的操作量代入多變量軟約束控制中，
[0022] 多變量軟約束控制公式為：
[0023] 式3中：7]為操作量，操作量包括給煤量、給風(fēng)量或者鍋爐供水量；
[0024] ei、ek均為被控參量，被控參量包括燃燒效率q i、鍋爐主汽溫T1、鍋爐主汽壓P1、煙 氣氧量a i、排煙溫度Tp或/和環(huán)保NOX值；
[0025] KjiS e 的調(diào)節(jié)系數(shù)，為一固定常數(shù)，0 < KjiC 1 ;
[0026] Rijk(ek，e;)為 ek、e# y .j調(diào)節(jié)的約束函數(shù)；
[0027] 如果式3中得出的被控參量在鍋爐系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，則將步驟⑵中得出的操 作量作為最終控制方案；
[0028] 如果式3中得出的被控參量超出了鍋爐系統(tǒng)允許范圍的上限值，則以被控參量為 上限值時(shí)對(duì)應(yīng)的操作量為最終控制方案。
[0029] 本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)上述方法的鍋爐優(yōu)化燃燒控制系統(tǒng)，其特征在于：包 括：
[0030] 檢測(cè)模塊：用于檢測(cè)煤灰?guī)熘笑蒙渚€在η分鐘內(nèi)的增量Δ γ ;
[0031] 計(jì)算模塊：用于計(jì)算煤粉燃燒率η，設(shè)定η分鐘前加入的煤充分燃燒后的γ射線 量為 γη，η = γη/Δ γ ；
[0032] 邏輯分析模塊：用于根據(jù)計(jì)算模塊得出的煤粉燃燒率和鍋爐檢測(cè)系統(tǒng)中的鍋爐蒸 汽量、主汽壓和主汽溫得出初步控制方案；
[0033] 軟約束模塊：用于檢驗(yàn)邏輯分析模塊得出的初步控制方案的可行性，根據(jù)判定結(jié) 果得出最終控制方案；
[0034] 控制輸出模塊：用于根據(jù)軟約束模塊的最終控制方案，輸出控制指令。
[0035] 優(yōu)選的，邏輯分析模塊依據(jù)的算式為：
[0036] 鍋爐蒸汽量=鍋爐燃煤量*燃煤發(fā)熱量*鍋爐熱效率八蒸汽的焓-給水的焓） -式4 ;
[0037] 式4中：蒸汽的焓、給水的焓、鍋爐熱效率和燃煤發(fā)熱量均為常數(shù)；
[0038] 依據(jù)99%< η < 100%時(shí)鍋爐檢測(cè)系統(tǒng)中的給風(fēng)量和給煤量，計(jì)算風(fēng)煤比，并定 義為最優(yōu)風(fēng)煤比；
[0039] a、如果η < 100%時(shí)，判斷鍋爐檢測(cè)系統(tǒng)中的鍋爐蒸汽量、主汽壓和主汽 溫是否滿足額定要求：
[0040] 如果滿足則鍋爐的主參數(shù)維持目前數(shù)值；
[0041] 如果鍋爐蒸汽量、主汽壓和主汽溫高于額定值，則降低給煤量，并依據(jù)最優(yōu)風(fēng)煤比 下調(diào)給風(fēng)量，給煤量的減少量根據(jù)式4計(jì)算所需的鍋爐燃煤量與檢測(cè)到的給煤量之間的差 值確定；
[0042] 如果鍋爐蒸汽量、主汽壓和主汽溫低于額定值，則增加給煤量，并依據(jù)最優(yōu)風(fēng)煤比 上調(diào)給風(fēng)量，給煤量的增加量根據(jù)式4計(jì)算所需的鍋爐燃煤量與檢測(cè)到的給煤量之間的差 值確定；
[0043] b、如果Tl < 99%時(shí)，并同時(shí)判斷鍋爐檢測(cè)系統(tǒng)中的鍋爐蒸汽量、主汽壓和主汽溫 是否滿足額定要求：
[0044] 如果鍋爐蒸汽量、主汽壓和主汽溫低于額定值，先增加給風(fēng)量，調(diào)節(jié)風(fēng)煤比達(dá)到最 優(yōu)風(fēng)煤比，再次執(zhí)行步驟a;
[0045] 如果鍋爐蒸汽量、主汽壓和主汽溫高于額定值，減少給煤量，增加給風(fēng)量，調(diào)節(jié)風(fēng) 煤比達(dá)到最優(yōu)風(fēng)煤比，再次執(zhí)行步驟a ;
[0046] 如果鍋爐蒸汽量、主汽壓和主汽溫與額定值相當(dāng)，將實(shí)際給煤量降低至式4按最 優(yōu)風(fēng)煤比計(jì)算所得鍋爐燃煤量，同時(shí)根據(jù)鍋爐燃煤量和最優(yōu)風(fēng)煤比調(diào)節(jié)給風(fēng)量。
[0047] 優(yōu)選的，多變量軟約束控制公式為：
[0048]
[0049] 式5中：7]為操作量，操作量包括給煤量、給風(fēng)量或者鍋爐供水量；
[0050] θι、ek均為被控參量，被控參量包括燃燒效率n i、鍋爐主汽溫T1、鍋爐主汽壓Pl、 煙氣氧量a i、排煙溫度Tp或/和環(huán)保NOX值；
[0051] KjiS e 的調(diào)節(jié)系數(shù)，為一固定常數(shù)，0 < KjiC 1 ;
[0052] Rijk(ek，e;)為 ek、e# y .j調(diào)節(jié)的約束函數(shù)；
[0053] 將邏輯分析模塊得出的初步控制方案作為操作量代入式5中，如果式5得出的被 控參量在鍋爐系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，則將邏輯分析模塊得出的操作量作為最終控制方案；
[0054] 如果式5中得出的被控參量超出了鍋爐系統(tǒng)允許范圍的上限值，則以被控參量為 上限值時(shí)對(duì)應(yīng)的操作量為最終控制方案。
[0055] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0056] 本發(fā)明采用檢測(cè)灰?guī)熘笑蒙渚€的增加量，進(jìn)而計(jì)算出煤粉的燃燒效率，判定其是 否充分燃燒，然后通過(guò)檢測(cè)的主汽壓等參數(shù)，根據(jù)能量守恒確定出調(diào)節(jié)量及其調(diào)整幅度，得 出初步控制方案，并將該初步控制方案代入多變量軟約束系統(tǒng)中，驗(yàn)證初步控制方案是否 合適，從而得出最終控制方案，實(shí)現(xiàn)鍋爐系統(tǒng)的自尋優(yōu)控制。
【具體實(shí)施方式】
[0057] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0058] 本發(fā)明中設(shè)置了檢測(cè)模塊、計(jì)算模塊、邏輯分析模塊、軟約束模塊和控制輸出模 塊。其中檢測(cè)模塊用于讀取煤灰?guī)靸?nèi)的γ射線增量；計(jì)算模塊用于根據(jù)檢測(cè)模塊讀取的 γ射線增量計(jì)算煤粉燃燒率η ;邏輯分析模塊用于根據(jù)煤粉燃燒率η和鍋爐檢測(cè)系統(tǒng)中 的鍋爐蒸汽量、主汽壓和主汽溫得出初步控制方案；軟約束模塊用于檢驗(yàn)邏輯分析模塊得 出的初步控制方案的可行性，根據(jù)判定結(jié)果得出最終控制方案；控制輸出模塊用于根據(jù)軟 約束模塊的最終控制方案，輸出控制指令。
[0059] 其具體控制過(guò)程如下：
[0060] (1)計(jì)算煤粉燃燒率η :實(shí)時(shí)讀取鍋爐檢測(cè)系統(tǒng)中的各參數(shù)，并設(shè)定鍋爐中的煤 燃燒η分鐘后進(jìn)入煤灰?guī)?；測(cè)量煤灰?guī)熘笑蒙渚€在η分鐘內(nèi)的增量△ γ，η分鐘前加入的 煤充分燃燒后的γ射線量為γη ;
[0061] η = γ η/ Δ γ -式 1 ;
[0062] (2)分析鍋爐運(yùn)行情況，得出初