專利名稱：燃煤鍋爐低氮燃燒閉環(huán)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃煤鍋爐節(jié)能減排技術(shù)，特別涉及一種應(yīng)用于燃煤鍋爐的低氮 燃燒閉環(huán)控制方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)氮氧化物生成和抑制機(jī)理，減少鍋爐氮氧化物NOx排放必然以犧牲機(jī) 組經(jīng)濟(jì)性為代價(jià)。-清參照?qǐng)D1所示的現(xiàn)有技術(shù)的燃燒控制方法的簡(jiǎn)化流程圖， 目前在采用低氮燃燒技術(shù)的國(guó)內(nèi)電站燃煤鍋爐上， 一般采用調(diào)節(jié)分級(jí)風(fēng)風(fēng)量的 方法來(lái)控制燃燒過(guò)程中的氮氧化物排放，即通過(guò)負(fù)荷指令一分級(jí)風(fēng)風(fēng)量設(shè)定函 數(shù)F(X)來(lái)設(shè)定調(diào)節(jié)量——分級(jí)風(fēng)風(fēng)量值(步驟SIO)，將實(shí)際測(cè)得的分級(jí)風(fēng)風(fēng)量 作為過(guò)程值，再由帶有偏置的比例積分控制器執(zhí)行分級(jí)風(fēng)風(fēng)量的閉環(huán)控制(步 驟S20),然后在該控制器輸出端疊加超馳控制信號(hào)，作為最終的執(zhí)行機(jī)構(gòu)指令 (步驟S30),以便滿足特殊工況的控制要求。執(zhí)行該控制流程的自動(dòng)控制系統(tǒng) 是完全在DCS硬件制造商提供的硬件基礎(chǔ)上通過(guò)軟件功能組態(tài)實(shí)現(xiàn)的。
由于上述方法并不包含被調(diào)量參數(shù)——鍋爐氮氧化物排放濃度——的控 制，因此，在本質(zhì)上是一種開(kāi)環(huán)前饋控制方法，同時(shí)這種控制策略也不具備在 鍋爐煤質(zhì)、機(jī)組負(fù)荷、系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行方式等因素變動(dòng)下實(shí)現(xiàn)鍋爐經(jīng)濟(jì)與排放成 本最優(yōu)控制的能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種燃煤鍋爐低氮燃燒閉環(huán)控制方法，不僅通過(guò)設(shè)計(jì) 前饋加反饋的串級(jí)調(diào)節(jié)回路來(lái)實(shí)現(xiàn)真正的氮氧化物排放濃度閉環(huán)控制，而且所 述的低氮燃燒閉環(huán)控制方法能夠根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中各種環(huán)境因素的變化來(lái)改變控 制系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)，從而提升控制能力，優(yōu)化鍋爐綜合經(jīng)濟(jì)性能，同時(shí)提高通用 性。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種燃煤鍋爐低氮燃燒閉環(huán)控制方法，其采 用分級(jí)風(fēng)風(fēng)量控制加氮氧化物排放濃度校正的方法對(duì)低氮燃燒過(guò)程進(jìn)行控制，
該方法包括下列步驟根據(jù)運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)判別當(dāng)前燃煤鍋爐中的燃煤種類，根 據(jù)所述燃煤種類和系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行方式自動(dòng)選擇相應(yīng)的分級(jí)風(fēng)風(fēng)量(即調(diào)節(jié)量) 設(shè)定函數(shù)，從而對(duì)低氮燃燒過(guò)程進(jìn)行前饋控制；采用基于經(jīng)濟(jì)環(huán)保成本最優(yōu)模 型確定氮氧化物排放濃度(即被調(diào)量)的設(shè)定值，將所述被調(diào)量的設(shè)定值與被 調(diào)量的過(guò)程值進(jìn)行比較，并根據(jù)所述比較結(jié)果對(duì)分級(jí)風(fēng)風(fēng)量設(shè)定值進(jìn)行校正， 從而實(shí)現(xiàn)低氮燃燒過(guò)程的反饋控制。
總體而言，本發(fā)明是一種采用預(yù)測(cè)尋優(yōu)的智能前饋加優(yōu)化反饋串級(jí)調(diào)節(jié)控 制方法。采用本發(fā)明的低氮燃燒閉環(huán)控制方法，能夠在環(huán)境因素變化的情況下 實(shí)現(xiàn)鍋爐的經(jīng)濟(jì)環(huán)保優(yōu)化運(yùn)行。


通過(guò)以下對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施例結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解其發(fā)明
的目的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。其中，附圖為
圖1為現(xiàn)有技術(shù)的低氮燃燒控制方法的簡(jiǎn)化流程圖2為本發(fā)明的低氮燃燒閉環(huán)控制方法的簡(jiǎn)化流程圖3為本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例的低氮燃燒閉環(huán)控制方法的詳細(xì)流程圖3中No-負(fù)荷指令，N(V氮氧化物濃度，F(xiàn)"x) Fn(X)-分級(jí)風(fēng)風(fēng)量設(shè)定函
數(shù)，F(xiàn)(t)-阻尼器，A-常數(shù)， <-取小，2>求和，x-求積，PID-比例積分微分，PI-
比例積分，S-設(shè)定值，P-過(guò)程值。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出 一種燃煤鍋爐的低氮燃燒閉環(huán)控制方法，應(yīng)用于燃煤鍋爐中， 請(qǐng)結(jié)合圖2所示本發(fā)明的燃燒閉環(huán)控制方法的簡(jiǎn)化流程圖。如圖所示，本發(fā)明 的燃燒閉環(huán)控制方法采用預(yù)測(cè)尋優(yōu)的智能前饋加優(yōu)化反饋串級(jí)調(diào)節(jié)控制技術(shù)， 在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，包括多個(gè)不同的分級(jí)風(fēng)風(fēng)量設(shè)定函數(shù),記為F"X) 至Fn(X),用于對(duì)調(diào)節(jié)量(即分級(jí)風(fēng)風(fēng)量)進(jìn)行設(shè)定。每一個(gè)分級(jí)風(fēng)風(fēng)量設(shè)定函 數(shù)都適用于不同環(huán)境，例如不同的燃煤種類、不同的設(shè)備運(yùn)行方式。本發(fā)明的低氮燃燒閉環(huán)控制方法包括下列步驟首先，在步驟S1中，根據(jù) 運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)判別當(dāng)前燃煤鍋爐中的燃煤種類和系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行方式；接著，在
風(fēng)量設(shè)定函數(shù)，并根據(jù)所選擇的分級(jí)風(fēng)風(fēng)量設(shè)定函數(shù)對(duì)燃燒過(guò)程中的氮氧化物 排放進(jìn)行前饋控制；同時(shí)，在步驟S3中，設(shè)定氮氧化物排》文濃度目標(biāo)值，該目 標(biāo)值將根據(jù)環(huán)保排放限值以及經(jīng)濟(jì)環(huán)保決策模型兩者所確定的值中較小的一個(gè) 來(lái)自動(dòng)確定；然后，在步驟S4中，將所述氮氧化物排放濃度目標(biāo)值與實(shí)際值進(jìn) 行比較，根據(jù)所述比較結(jié)果對(duì)分級(jí)風(fēng)風(fēng)量設(shè)定函數(shù)Fn(X)進(jìn)行校正，從而構(gòu)成氮 氧化物排放的反饋控制，然后對(duì)控制輸出疊加超馳控制，以便滿足特殊工況的 控制要求；最后，在步驟S5中，通過(guò)相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒過(guò)程的控制。
圖3顯示了本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的較詳細(xì)的流程圖。對(duì)于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠清楚地了解所述控制目標(biāo)參數(shù)——即被調(diào)量不僅僅局限 于圖中所示的氮氧化物濃度，還可以擴(kuò)展為諸如飛灰濃度、 一氧化碳濃度、再 熱器減溫水量等單一或總體性的環(huán)保、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)量也可相應(yīng)增加 諸如鍋爐總風(fēng)量、 一次風(fēng)風(fēng)量等，在此不復(fù)贅述。同時(shí)對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員 而言，也應(yīng)當(dāng)能夠清楚地了解該流程圖中相關(guān)的控制邏輯及其所代表的控制概 念。
需要特別說(shuō)明的是，盡管較佳實(shí)施例已對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但是本 發(fā)明的低氮燃燒閉環(huán)控制方法不局限于上述實(shí)施例中所限定步驟執(zhí)行順序，本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫 離本發(fā)明的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1、一種低氮燃燒閉環(huán)控制方法，應(yīng)用于燃煤鍋爐中，其采用分級(jí)風(fēng)風(fēng)量控制加氮氧化物排放濃度校正的方法對(duì)低氮燃燒過(guò)程進(jìn)行控制，所述低氮燃燒閉環(huán)控制方法包括下列步驟根據(jù)運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)判別當(dāng)前燃煤鍋爐中的燃煤種類；根據(jù)所述燃煤種類和鍋爐系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行方式選擇相應(yīng)的調(diào)節(jié)量的設(shè)定函數(shù)，從而對(duì)低氮燃燒過(guò)程進(jìn)行前饋控制；采用基于經(jīng)濟(jì)環(huán)保成本最優(yōu)模型確定被調(diào)量的設(shè)定值，將所述被調(diào)量的設(shè)定值與被調(diào)量的過(guò)程值進(jìn)行比較，并根據(jù)所述比較結(jié)果對(duì)調(diào)節(jié)量的設(shè)定值進(jìn)行校正，從而實(shí)現(xiàn)低氮燃燒過(guò)程的反饋控制。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低氮燃燒閉環(huán)控制方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)量為分級(jí)風(fēng)風(fēng)量，所述被調(diào)量為氮氧化物排放濃度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低氮燃燒閉環(huán)控制方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)量的設(shè)定值根據(jù)燃煤種類和鍋爐系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行方式來(lái)自動(dòng)選定。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低氮燃燒閉環(huán)控制方法，其特征在于，所述被調(diào)量的設(shè)定值根據(jù)環(huán)保排放限值和經(jīng)濟(jì)環(huán)保決策模型來(lái)自動(dòng)設(shè)定。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的低氮燃燒閉環(huán)控制方法，其特征在于，所述被調(diào)量的設(shè)定值選取環(huán)保排放限值和經(jīng)濟(jì)環(huán)保決策模型所確定的值中較小的一個(gè)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低氮燃燒閉環(huán)控制方法，其特征在于，所述低氮燃燒閉環(huán)控制方法為前^t加反^赍的串級(jí)調(diào)節(jié)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燃煤鍋爐的低氮燃燒閉環(huán)控制方法，其采用分級(jí)風(fēng)風(fēng)量控制加氮氧化物排放濃度校正的方法對(duì)低氮燃燒過(guò)程進(jìn)行控制，該方法包括下列步驟根據(jù)運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)判別當(dāng)前燃煤鍋爐中的燃煤種類，根據(jù)所述燃煤種類和系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行方式自動(dòng)選擇相應(yīng)的分級(jí)風(fēng)風(fēng)量設(shè)定函數(shù)，從而對(duì)低氮燃燒過(guò)程進(jìn)行前饋控制；采用基于經(jīng)濟(jì)環(huán)保成本最優(yōu)模型確定氮氧化物排放濃度設(shè)定值，將所述排放濃度設(shè)定值與排放濃度過(guò)程值進(jìn)行比較，并根據(jù)所述比較結(jié)果對(duì)分級(jí)風(fēng)風(fēng)量設(shè)定值進(jìn)行校正，從而實(shí)現(xiàn)低氮燃燒過(guò)程的反饋控制；總體而言，本發(fā)明是一種采用預(yù)測(cè)尋優(yōu)的智能前饋加優(yōu)化反饋串級(jí)調(diào)節(jié)控制方法，能夠在環(huán)境因素的變化情況下實(shí)現(xiàn)鍋爐的經(jīng)濟(jì)環(huán)保優(yōu)化運(yùn)行。
文檔編號(hào)F23N5/00GK101676631SQ20081020001
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月17日
發(fā)明者呂曉東, 沈叢奇 申請(qǐng)人:華東電力試驗(yàn)研究院有限公司;上海明華電力技術(shù)工程有限公司