CN101676631A - 燃煤锅炉低氮燃烧闭环控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种燃煤锅炉的低氮燃烧闭环控制方法，其采用分级风风量控制加氮氧化物排放浓度校正的方法对低氮燃烧过程进行控制，该方法包括下列步骤：根据运行参数自动判别当前燃煤锅炉中的燃煤种类，根据所述燃煤种类和系统设备运行方式自动选择相应的分级风风量设定函数，从而对低氮燃烧过程进行前馈控制；采用基于经济环保成本最优模型确定氮氧化物排放浓度设定值，将所述排放浓度设定值与排放浓度过程值进行比较，并根据所述比较结果对分级风风量设定值进行校正，从而实现低氮燃烧过程的反馈控制；总体而言，本发明是一种采用预测寻优的智能前馈加优化反馈串级调节控制方法，能够在环境因素的变化情况下实现锅炉的经济环保优化运行。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤锅炉节能减排技术，特别涉及一种应用于燃煤锅炉的低氮燃烧闭环控制方法。
背景技术
根据氮氧化物生成和抑制机理，减少锅炉氮氧化物NOx排放必然以牺牲机组经济性为代价。请参照图1所示的现有技术的燃烧控制方法的简化流程图，目前在采用低氮燃烧技术的国内电站燃煤锅炉上，一般采用调节分级风风量的方法来控制燃烧过程中的氮氧化物排放，即通过负荷指令-分级风风量设定函数F(X)来设定调节量——分级风风量值(步骤S10)，将实际测得的分级风风量作为过程值，再由带有偏置的比例积分控制器执行分级风风量的闭环控制(步骤S20)，然后在该控制器输出端叠加超驰控制信号，作为最终的执行机构指令(步骤S30)，以便满足特殊工况的控制要求。执行该控制流程的自动控制系统是完全在DCS硬件制造商提供的硬件基础上通过软件功能组态实现的。
由于上述方法并不包含被调量参数——锅炉氮氧化物排放浓度——的控制，因此，在本质上是一种开环前馈控制方法，同时这种控制策略也不具备在锅炉煤质、机组负荷、系统设备运行方式等因素变动下实现锅炉经济与排放成本最优控制的能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃煤锅炉低氮燃烧闭环控制方法，不仅通过设计前馈加反馈的串级调节回路来实现真正的氮氧化物排放浓度闭环控制，而且所述的低氮燃烧闭环控制方法能够根据实际应用中各种环境因素的变化来改变控制系统设定参数，从而提升控制能力，优化锅炉综合经济性能，同时提高通用性。
为达到上述目的，本发明提供一种燃煤锅炉低氮燃烧闭环控制方法，其采用分级风风量控制加氮氧化物排放浓度校正的方法对低氮燃烧过程进行控制，该方法包括下列步骤：根据运行参数自动判别当前燃煤锅炉中的燃煤种类，根据所述燃煤种类和系统设备运行方式自动选择相应的分级风风量(即调节量)设定函数，从而对低氮燃烧过程进行前馈控制；采用基于经济环保成本最优模型确定氮氧化物排放浓度(即被调量)的设定值，将所述被调量的设定值与被调量的过程值进行比较，并根据所述比较结果对分级风风量设定值进行校正，从而实现低氮燃烧过程的反馈控制。
总体而言，本发明是一种采用预测寻优的智能前馈加优化反馈串级调节控制方法。采用本发明的低氮燃烧闭环控制方法，能够在环境因素变化的情况下实现锅炉的经济环保优化运行。
附图说明
通过以下对本发明的一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：
图1为现有技术的低氮燃烧控制方法的简化流程图；
图2为本发明的低氮燃烧闭环控制方法的简化流程图；
图3为本发明的一个较佳实施例的低氮燃烧闭环控制方法的详细流程图；
图3中：N0-负荷指令，NOx-氮氧化物浓度，F1(x)～Fn(X)-分级风风量设定函数，F(t)-阻尼器，A-常数，＜-取小，∑-求和，×-求积，PID-比例积分微分，PI-比例积分，S-设定值，P-过程值。
具体实施方式
本发明提出一种燃煤锅炉的低氮燃烧闭环控制方法，应用于燃煤锅炉中，请结合图2所示本发明的燃烧闭环控制方法的简化流程图。如图所示，本发明的燃烧闭环控制方法采用预测寻优的智能前馈加优化反馈串级调节控制技术，在本发明的一个较佳实施例中，包括多个不同的分级风风量设定函数，记为F1(X)至Fn(X)，用于对调节量(即分级风风量)进行设定。每一个分级风风量设定函数都适用于不同环境，例如不同的燃煤种类、不同的设备运行方式。
本发明的低氮燃烧闭环控制方法包括下列步骤：首先，在步骤S1中，根据运行参数自动判别当前燃煤锅炉中的燃煤种类和系统设备运行方式；接着，在步骤S2中，根据所述燃煤种类和锅炉系统设备运行方式自动选择相应的分级风风量设定函数，并根据所选择的分级风风量设定函数对燃烧过程中的氮氧化物排放进行前馈控制；同时，在步骤S3中，设定氮氧化物排放浓度目标值，该目标值将根据环保排放限值以及经济环保决策模型两者所确定的值中较小的一个来自动确定；然后，在步骤S4中，将所述氮氧化物排放浓度目标值与实际值进行比较，根据所述比较结果对分级风风量设定函数Fn(X)进行校正，从而构成氮氧化物排放的反馈控制，然后对控制输出叠加超驰控制，以便满足特殊工况的控制要求；最后，在步骤S5中，通过相关执行机构实现对燃烧过程的控制。
图3显示了本发明的一个具体实施例的较详细的流程图。对于本领域的技术人员而言，应当能够清楚地了解所述控制目标参数——即被调量不仅仅局限于图中所示的氮氧化物浓度，还可以扩展为诸如飞灰浓度、一氧化碳浓度、再热器减温水量等单一或总体性的环保、经济指标，对应的调节量也可相应增加诸如锅炉总风量、一次风风量等，在此不复赘述。同时对于本领域的技术人员而言，也应当能够清楚地了解该流程图中相关的控制逻辑及其所代表的控制概念。
需要特别说明的是，尽管较佳实施例已对本发明进行了详细说明，但是本发明的低氮燃烧闭环控制方法不局限于上述实施例中所限定步骤执行顺序，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1、一种低氮燃烧闭环控制方法，应用于燃煤锅炉中，其采用分级风风量控制加氮氧化物排放浓度校正的方法对低氮燃烧过程进行控制，所述低氮燃烧闭环控制方法包括下列步骤：
根据运行参数自动判别当前燃煤锅炉中的燃煤种类；
根据所述燃煤种类和锅炉系统设备运行方式选择相应的调节量的设定函数，从而对低氮燃烧过程进行前馈控制；
采用基于经济环保成本最优模型确定被调量的设定值，将所述被调量的设定值与被调量的过程值进行比较，并根据所述比较结果对调节量的设定值进行校正，从而实现低氮燃烧过程的反馈控制。
2、根据权利要求1所述的低氮燃烧闭环控制方法，其特征在于，所述调节量为分级风风量，所述被调量为氮氧化物排放浓度。
3、根据权利要求1所述的低氮燃烧闭环控制方法，其特征在于，所述调节量的设定值根据燃煤种类和锅炉系统设备运行方式来自动选定。
4、根据权利要求1所述的低氮燃烧闭环控制方法，其特征在于，所述被调量的设定值根据环保排放限值和经济环保决策模型来自动设定。
5、根据权利要求4所述的低氮燃烧闭环控制方法，其特征在于，所述被调量的设定值选取环保排放限值和经济环保决策模型所确定的值中较小的一个。
6、根据权利要求1所述的低氮燃烧闭环控制方法，其特征在于，所述低氮燃烧闭环控制方法为前馈加反馈的串级调节。
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