CN102466238A - 用于分析燃烧系统的运行的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于分析燃烧系统的运行的方法和系统。提供了用于分析燃烧系统(100)的运行的系统和方法。根据一个实施例，一种方法可包括：接收(305)来自分布在燃烧系统(100)内的相应的CO传感器(208)的多个CO测量结果；接收(310)来自分布在燃烧系统(100)内的相应的O2传感器(209)的多个O2测量结果；以及至少部分地基于CO测量结果所指示的CO与O2测量结果所指示的O2的关系来确定(340)燃烧系统(100)的至少一种运行状况。

Description

用于分析燃烧系统的运行的方法和系统
技术领域
本发明大体涉及燃烧系统，并且更具体而言，涉及用于分析燃烧系统的运行的方法和系统。
背景技术
在许多工业环境中，在固定式燃烧器(例如锅炉或燃烧炉)中燃烧烃燃料，以产生热来使诸如水的流体的温度升高。例如，水被加热而产生蒸汽，然后使用蒸汽来驱动输出电功率的涡轮发电机。这样的工业燃烧器典型地采用许多单独的燃烧装置元件的阵列来燃烧燃料。另外，可采用各种燃烧控制技术(例如过度燃烧空气、分级空气、再燃系统、选择性非催化还原系统)来增强燃烧状况以及减少氮氧化物(“NOX”)排放。
为了使燃烧器高效地运行以及产生可接受的完全燃烧(其产生落在环境规章和设计约束所施加的限制内的副产物)，燃烧器中的所有单独的燃烧装置应当清洁地和高效地运行，并且所有燃烧修正系统应当恰当地平衡和调节。NOX、一氧化碳(“CO”)、汞(“Hg”)和/或其它副产物(例如，未燃烧的碳或点火损失(“LOI”)数据)的排放一般被监测，以提供对环境规章的遵守以及提供可接受的系统运行。以前已经根据需要例如在整个燃烧装置阵列(被当成整体)上对来自燃烧器的总排放进行了监测，而未对各个单独的燃烧装置和/或燃烧装置内的改变的状况提供分析。
诸如飞灰中的未燃烧的碳和汞的浓度的一些排放可能难以在线监测和持续监测。在许多情况下，传统上通过抽取灰的样本以及将样本送到实验室进行分析来以周期性的或偶尔的方式测量这些排放。当发现以不能接受的高浓度产生了特定的燃烧副产物时，燃烧器被调节，以恢复期望的运行状况。但是，测量总排放或周期性地或偶尔地测量排放未提供应当改变哪些燃烧器参数和/或应当调节哪个燃烧器区的指示。
锅炉的燃烧器中的各个燃烧装置之间的空燃比可显著不同，因为燃烧装置的空气和粉煤分布在不同的燃烧装置之间可显著不同。缺乏有效的方法来充分地监测和控制煤和空气流可助长锅炉不在其最佳燃烧状况下运行。燃烧装置的煤和空气流率的差异可导致单独的燃烧装置运行状况有较大的差异，一些运行在平均锅炉空燃比的富燃料侧，而一些运行在其贫燃料侧。在富燃料侧运行的燃烧装置会产生较多的未燃烧的燃烧副产物(例如CO和LOI)，该燃烧副产物不可通过与来自贫燃料燃烧装置的过量空气混合而在下游完全氧化。富燃料燃烧装置的未燃烧副产物被氧化的程度取决于贫燃料燃烧装置的接近性、混合程度和经混合的燃烧装置流的温度。最终的未燃烧副产物水平限制了锅炉以较低的过量空气水平运行，这具有的影响是，驱使富燃料燃烧装置更富和产生更多未燃烧副产物，以及降低来自贫燃料燃烧装置的过量空气燃烧掉富燃料燃烧装置的副产物的可用性。由于平衡燃烧装置状况而产生的这些结果中的一个结果是锅炉可以较高的过量空气水平运行。过量空气的水平由燃烧装置的空燃比中的不平衡的量规定。由于在高度过量空气下运行的原因，可存在NOX排放的增加和锅炉的效率的降低，这会增加燃料的运行成本和NOX信用额(credit)，并且还会降低输出，因为有排放上限。
在一些装置中，用高度过量的空气来运行锅炉，以便提高对流通道中的燃烧气体质量流和随后的传热，以实现期望的蒸汽温度。在这些应用中，燃烧装置不平衡可对气体温度均匀性有影响。对于燃烧化石燃料的锅炉，在略微富燃料运行时会达到峰值燃烧温度。富燃料燃烧装置导致的这些峰值温度可导致增加的金属疲劳、在对流通道上有渣料(熔化的灰)沉积、腐蚀性气体，以及在局部对流通道区域中有高的灰负荷。为了移除灰和渣料，需要额外的吹灰。吹灰、高温气体和腐蚀性气体可导致水管和水壁金属的退化，这可导致由于管或其它构件失效而引起的频繁受迫停机，并且因而损失功率产生容量。当前，为了避免由于对流通道中的高温金属疲劳引起的潜在的灾难性故障，锅炉可被“降级”。这意味着锅炉在额定容量以下运行，这会降低总的热输入以及降低离开燃烧炉、在对流通道之前的气体的温度。
因而，存在对用于分析锅炉运行的改进的方法和系统的需要。
发明内容
本发明的实施例可解决上面描述的一些或所有需要。根据一个实施例，提供了一种用于分析燃烧系统的运行的方法。该方法可包括：接收来自分布在燃烧系统内的相应的CO传感器的多个CO测量结果；接收来自分布在燃烧系统内的相应的O2传感器的多个O2测量结果；以及至少部分地基于CO测量结果所指示的CO与O2测量结果所指示的O2的关系来确定燃烧系统的至少一种运行状况。
根据另一个实施例，提供了一种用于分析燃烧系统的运行的系统。该系统可包括与和燃烧系统相关联的多个CO传感器以及和燃烧系统相关联的多个O2传感器通讯的至少一个控制器。该控制器可操作来：接收来自相应的CO传感器的多个CO测量结果；接收来自分布的相应的O2传感器的多个O2测量结果；以及至少部分地基于CO测量结果所指示的CO与O2测量结果所指示的O2的关系来确定燃烧系统的至少一种运行状况。
根据又一个实施例，提供了一种用于分析燃烧系统的运行的方法。该方法可包括：在第一时间点接收来自分布在燃烧系统内的相应的CO传感器的第一组CO测量结果，以及在第二时间点接收来自相应的CO传感器的第二组CO测量结果；在第一时间点接收来自分布在燃烧系统内的相应的O2传感器的第一组O2测量结果，以及在第二时间点接收来自相应的O2传感器的第二组O2测量结果。该方法可进一步包括：基于以(a)第一组CO测量结果和第二组CO测量结果或(b)第一组O2测量结果和第二组O2测量结果中的至少一个为基础的时域(temporal)标准偏差计算来确定燃烧系统处于稳定状态运行；以及至少部分地基于第二组CO测量结果所指示的CO水平与该组多个O2测量结果所指示的O2水平的关系来调节燃烧系统的运行。
根据结合附图得到的以下描述，本发明的其它实施例和方面将变得显而易见。
附图说明
图1是根据一个实例实施例的包括锅炉的功率产生系统的示意图。
图2是根据一个实例实施例的锅炉的示意图。
图3是示出了根据一个实例实施例的用于分析燃烧系统的运行的方法的流程图。
图4是示出了根据一个实例实施例的用于分析燃烧系统的运行的方法的流程图。
图5是示出了根据一个实例实施例的用于分析燃烧系统的运行的方法的流程图。
图6-8是根据实例实施例的实例燃烧系统分析输出的图示。
图9是示出了根据一个实施例的用于对涡轮建模和/或控制涡轮的控制器的方框图。
部件列表：
100功率产生系统
102锅炉
104发电机
106蒸汽管
108锅炉燃烧炉
110料仓
112碾磨器
114给煤机
116风扇
118风扇
120燃烧装置
122空气导管
124热交换器
208CO传感器
209O2传感器
300方法
305方框
310方框
315方框
320方框
325方框
330方框
335方框
340方框
400方法
405方框
410方框
415方框
420方框
425方框
430方框
435方框
500方法
505方框
510方框
515方框
520方框
525方框
530方框
535方框
540方框
545方框
550方框
555方框
560方框
600输出
605测量结果
700输出
705平均数
800输出
805a-805n平均数
900控制器
910存储器
920程序化逻辑
930数据
940操作系统
950处理器
960数据总线
970用户接口装置
980I/O接口
具体实施方式
现在将在下文参照附图来更完整地描述本发明的实例实施例，附图中显示了一些实施例而非所有实施例。实际上，本发明可以许多不同的形式体现，而不应当被认为限于本文中阐述的实施例；相反，提供这些实施例来使得本公开将满足适用的法律要求。在整个说明书中，相同标号指示相同元件。
根据本发明的一个实例实施例，可通过比较从分布在燃烧系统的各部分(例如烟道气管路内)的多个CO传感器和O2传感器得到的多个CO测量结果与多个O2测量结果来分析燃烧系统的运行。实例燃烧系统可包括(但不限于)锅炉、燃烧炉、管道燃烧系统、窑炉系统等，它们在整个说明书中大体称为燃烧系统。虽然具体实例涉及锅炉，但是本文中描述的系统和方法可如期望的那样应用于任何其它燃烧系统。因而可至少部分地基于CO测量结果所指示的CO水平与O2测量结果所指示的O2水平的关系来确定燃烧系统或锅炉的一种或多种运行状况。根据一个实施例，可通过对在锅炉内的不同位置处得到的多个CO测量结果和多个O2测量结果取平均数，以及比较CO平均数与O2平均数的关系与预定义阈值，来分析CO对O2的相对比较结果。此外，如果绘制CO平均数与O2平均数的关系，则可作出图解比较或空域(spatial)比较。可采用任何数量的绘制技术或绘图技术来帮助比较CO水平和O2水平。在一个实施例中，由四个单独的象限组成的象限图沿着一个轴由O2水平限定，而沿着另一个轴由CO水平限定。因而可推断出锅炉运行状况，这取决于其中绘制了测量结果(一个或多个)的、指示CO和O2的相对水平的象限。作为一个实例，高CO水平但低O2水平可指示其中未燃烧足够的燃料的运行状况，从而需要提高O2水平，或者低CO水平和低O2水平两者可指示期望的运行状况，并且不需要作出任何锅炉调节。
根据各种实施例，除了绘制CO和O2的相对水平之外，还可对CO水平和O2水平的多个测量结果执行进一步的数学分析。例如，在一个实施例中，可计算CO水平和O2水平中的各个的空域标准偏差，这可用来指示CO水平和/或O2水平在(锅炉内的)不同位置处是否具有较大的差异或是否较一致。给定的CO水平或O2水平的较大偏差可指示需要平衡CO水平或O2水平。在一个实施例中，这些标准偏差计算可结合图解绘制来使用，以对锅炉运行状况和潜在的优化或要采取的控制动作(例如提高或降低O2水平、提高或降低CO水平、增加或减少燃料输送、改进燃料燃烧效率等)提供额外的理解。
可对随着时间的过去而捕捉到的数据(也称为时域测量结果)执行上面描述的CO和O2水平测量和所得的计算中的任一个。随着时间的过去而捕捉数据允许至少部分地基于相关历史来执行滚动计算或移动计算，以确定瞬态时间点的锅炉运行状况。另外，可对来自锅炉内的多个传感器的数据执行上面描述的CO和O2水平测量和所得的计算中的任一个，以比较在空间上处于锅炉内的CO和O2水平(在即时的时间点处)，这称为空域测量。
时域测量结果进一步允许确定锅炉是否处于稳定状态运行中。在一些情况下，如果锅炉不在稳定状态下运行，则试图调整或优化锅炉的运行可能不合乎需要。因而，随着时间的过去而比较数据(例如，时域测量结果的滚动标准偏差)可首先允许确定锅炉的运行是仍变化不定还是在比较稳定的状态下运行。
现在参照图1-9来描述实例实施例。
参照附图，图1是根据一个实施例的具有包括锅炉102的燃烧系统的实例功率产生系统100的示意图，锅炉102联接到蒸汽轮机发电机104上。蒸汽在锅炉102中产生，并且通过蒸汽管106流到发电机104。锅炉102在锅炉燃烧炉108中燃烧化石燃料(例如煤)，锅炉燃烧炉108产生热来将水转化成用来驱动发电机104的蒸汽。当然，在其它实施例中，锅炉102中燃烧的化石燃料可为任何数量的其它可用化石燃料，例如(但不限于)油或天然气，或生物质类型燃料。碎煤可存储在料仓110中，并且进一步被粉碎器或研磨器112研磨或粉碎成细颗粒。给煤机114调节从煤料仓110到研磨器112中的煤流。使用空气源(例如风扇116)来将煤颗粒传输到燃烧炉108，在燃烧炉108中通过多个燃烧装置120来燃烧煤。用来将来自研磨器112的煤颗粒传输到燃烧装置120的空气称为主空气。第二风扇118通过空气导管122和风箱来对燃烧装置120供应辅助空气。通过传送通过位于锅炉排气线路126中的再生式热交换器124来加热辅助空气。理解提供所描述的功率产生系统100是用于说明性目的，而非意图为限制性的。可对本文中描述的方法和系统提供任何数量的功率产生系统构造，并且如上面所叙述，本文中描述的方法和系统在它们的应用方面不限于锅炉。
图2是根据一个实施例的实例锅炉的示意图。锅炉燃烧炉108可包括位于锅炉燃烧炉108的出口部分中的一个或多个CO传感器208的网络。一个或多个O2传感器209的额外的网络(在本文中也称为“阵列”)也位于锅炉燃烧炉108的出口部分中。根据一个实施例，这些各种传感器(例如CO传感器208的网络和O2传感器209的网络)的位置对应于也呈网络布置的燃烧装置120。换句话说，CO传感器208和O2传感器209可定位成与燃烧装置120的各个柱210对准。根据一个实施例，一个或多个CO传感器208和一个或多个O2传感器209分组成一个或多个传感器组，使得各个传感器组代表锅炉内的大致位置，并且测量结果可与传感器组相关联。
诸如额外的CO传感器208和/或额外的O2传感器209的额外的传感器可位于排气管或烟囱处。进一步理解，根据各种其它实施例，CO传感器208和O2传感器209可共同位于锅炉108内的一个或多个不同的和/或额外的位置处，例如(但不限于)锅炉108的过热区附近或锅炉108的再热区中或锅炉108的出口平面(输出)处，使得网络中的各个位置将具有传感器(例如CO和O2)。在本发明的其它实施例中，可提供其它类型的传感器来监测发生在锅炉燃烧炉108中的燃烧过程，例如(但不限于)CO2传感器、NOX传感器，以及/或者包括辐射传感器的可变构件的光辐射传感器。例如，一个或多个点火损失(“LOI”)传感器和一个或多个温度传感器(未标号)可包括在位于火焰包络206的上游的网络形式中，该火焰包络206通过在燃烧装置120处燃烧煤而形成。
图3示出了用于分析锅炉性能以及(如果需要的话)基于当前锅炉运行状况来调节锅炉的运行的实例方法300。可至少部分地通过运行由例如参照图9所描述的一个或多个控制器所实现的逻辑来执行方法300的一些或所有操作。方法300可在方框305和310处开始，其中多个CO测量结果和多个O2测量结果接收自在空间上分布在锅炉各处的多个CO传感器和O2传感器。例如，参照图2描述的CO传感器208和O2传感器209可与控制器通讯，并且将感测到的CO测量结果和O2测量结果传递给控制器。捕捉对应于锅炉中的多个位置处的状况的CO测量结果和O2测量结果允许基于锅炉内的多个单独的位置处的具体状况来分析锅炉的运行状况。
根据一个实施例，方框305和310处捕捉到的测量结果可为各个传感器在同一时间点的一个测量结果，其代表在该时间点的传感器位置中的各个处的CO和O2状况。根据另一个实施例，在方框305、310处捕捉到的多个测量结果可包括各个传感器在一定时间段(例如，数秒钟、数分钟等)里得到的多个测量结果。随着时间的过去而捕捉多个测量结果(时域测量结果)允许表现传感器中的各个随着时间的变化的状况。随着时间的过去而得到的多个测量结果允许随着时间的过去而针对传感器中的各个产生平均数，以及执行滚动时域标准偏差计算，这例如可用来确定锅炉是否处于稳定状态运行状况。图6表现了随着时间的单个传感器组的时域测量结果(CO与O2的关系)的图解输出，如下面更详细地描述的那样。还参照图4更详细地描述了确定稳定状态锅炉状况。
在方框305和310之后是方框315和320，其中，根据一个实施例，分别计算了多个CO和O2测量结果的至少子集的平均数。该平均数可为所有在空间上分布的传感器上的平均数，使得该平均数表示总的锅炉CO和O2状况。在另一个实施例中，该平均数可为各个相应的传感器的时域测量结果的平均数，使得各个平均数表示给定时间里的各个传感器区域的平均CO和O2状况。图7表现了随着时间的过去而得到的、从单个传感器(或单个共同定位的传感器组)得到的时域测量结果的平均数的图解输出。图8表现了多个平均数的图解输出，各个平均数代表随着时间的过去而得到的来自单个传感器或传感器组的时域测量结果的平均数。
在方框315和320之后是方框325和330，其中，根据一个实施例，分别针对多个在空间上分布的CO测量结果以及多个在空间上分布的CO和O2测量结果计算了空域标准偏差。空域标准偏差大体指多个在空间方面不同的测量结果—例如从锅炉内的多个在空间上分布的传感器得到的各个测量结果—的标准偏差。因而，空域标准偏差大体测量在多个在空间上分布的传感器处测量到的状况之间的差异程度。
在计算CO和O2测量结果的空域标准偏差之后，跟着是方框335，其中以图解的方式绘制了CO平均数对O2平均数的关系。可利用任何数量的图解表示来绘制平均数，包括(但不限于)x-y散布图、线图等。根据一个实施例，可对由沿着一个轴(例如x轴)由O2值限定而沿着另一个轴(例如y轴)由CO值限定的四个单独的象限组成的象限图提供以x-y散布图方式表示CO平均数和O2平均数的交点的图点。图6-8示出了实例象限图，图7和8示出了CO平均数对O2平均数的关系的象限图。此外，根据其它实施例，值可不以图解的方式绘制，而是可仅保持在数据和随后对存储的数据值执行的分析中，该分析以与将利用象限图上的图点或多个图点和预定义阈值(其将以别的方式限定图解象限)相比较的相对位置来进行的方式类似的方式执行。
在方框335之后是方框340，其中推断出了锅炉运行状况，这至少部分地取决于下者中的一个或多个：CO的相对水平、O2的相对水平和/或CO和O2的空域标准偏差。例如，根据一个实施例，可定义阈值来指示高的和/或低的CO和O2水平，以及可选地，CO和O2中的各个的高的和/或低的空域标准偏差。因而，在其中在象限图上绘制了CO和O2平均数的相对水平的一个实施例中，象限可由低的和高的CO和O2水平的这些预定义阈值限定。在一个实施例中，这些阈值且因而象限图可为可调的，并且因而对于某些状况或锅炉运行状态是可定制的。因此可在具有一组预定义阈值的情况下来执行这个锅炉分析，以及用不同的预定义阈值来分开执行这个锅炉分析，以适应不同的目的和/或锅炉运行。参照图5更详细地描述了方框340处执行的分析的实例。
现在，参照图5，根据一个实施例，提供了表示方法500的流程图，方法500示出了用于确定锅炉运行状况的实例处理逻辑。方法500可在方框505处开始，其中得到了CO和O2测量结果，计算了平均数，计算了空域标准偏差，并且在象限图上绘制了CO值(一个或多个)对O2值(一个或多个)的关系，例如参照图3的方框305-335所描述。
在将CO值(一个或多个)对O2值(一个或多个)的关系绘制在象限图上(或者根据任何其它数量的技术进行比较)之后，方法500继续到决定方框510，其中确定CO对O2的关系的图点位于哪个区或象限。可根据之前定义的CO和O2值阈值来限定区或象限，例如参照图3的方框340所描述。例如，根据图5中示出的实施例，区1对应于高CO值和低O2值，如果O2沿着x轴增加而CO沿着y轴增加，则这将为左上象限；区2对应于低CO值和低O2值，这将为左下象限；区3对应于高CO值和高O2值，这将为右上象限；以及区4对应于低CO值和高O2值，这将为右下象限。图6-8示出了象限图中的四个区的相对位置。
如果在决定方框510处确定CO对O2的关系的图点位于区1(高CO和低O2)中，则跟着是方框515-525。在决定方框515处，确定CO的空域标准偏差例如相对于一个或多个预定义阈值是高还是低。如果CO的空域标准偏差是高的，则可在方框520处产生至少一个控制动作，以试图平衡锅炉内的CO。如果CO的空域标准偏差是低的，则可在方框525处产生至少一个控制动作，以提高锅炉内的总的O2。
如果在决定方框510处确定CO对O2的关系的图点位于区2(低CO和低O2)中，则可在方框530处确定锅炉正在合乎需要的运行状况下运行，并且另外的控制动作是不必要的。
如果在决定方框510处确定CO对O2的关系的图点位于区2(高CO和高O2)中，则跟着是方框535-545。在决定方框535处，确定CO的空域标准偏差和O2的空域标准偏差是高还是低。如果两者的空域标准偏差值是高的，则可在方框540处产生至少一个控制动作，以试图平衡锅炉内的CO和O2两者。如果两者的空域标准偏差值是低的，则可在方框545处产生至少一个控制动作，以指示锅炉正在以不合需要的运行状况运行。在方框545处执行的实例控制动作可为(但不限于)产生警告、鸣警报、对存储器写数据、产生报告、停止锅炉的运行、停止其它装置系统的运行，或在锅炉正在以不合需要的运行状况运行时可期望的任何其它类似动作。
如果在决定方框510处确定CO对O2的关系的图点位于区4(高CO和低O2)中，则跟着是方框550-560。在决定方框550处，确定了O2的空域标准偏差例如相对于一个或多个预定义O2阈值是高还是低。如果O2的空域标准偏差是高的，则可在方框555处产生至少一个控制动作，以试图平衡锅炉内的O2。如果O2的空域标准偏差是低的，则可在方框525处产生至少一个控制动作，以降低锅炉内的总的O2。
图5的方法500所示出的处理逻辑可允许重复操作，使得方法500重复到方框505，以捕捉新的CO和O2值，以及基于这些新的值来执行相同或类似的分析。
继续参照图3，跟着方框340是决定方框345，其中例如通过利用与刚刚参照图5所描述的方法类似的方法来确定是否需要调节。如果不需要调节，则操作可返回到方框305，以允许反复地执行方法300，以更新锅炉的运行。如果需要调节，则跟着是方框350，其中产生至少一个控制动作来引起锅炉调节。控制动作可为许多控制动作中的任一个，包括(但不限于)调节CO水平、调节O2水平、燃烧效率、鸣警报、将锅炉运行状况数据保存到存储器中、停止锅炉的运行、对操作员表明锅炉状况等。
在决定方框345之后为方框350，其中确定是否要作出额外的锅炉评估。如果是，则操作重复回到方框305，从而及时针对现在改变了的情形处的状况重复方法300。通过重复方法300，可例如在执行方框345处产生的控制动作进行的调节之后分析当前锅炉运行状况的迭代式再分析。此外，重复该方法允许随着时间的过去而持续地分析锅炉。
如果不执行另外的分析，则方法300可在方框355之后结束-已收集了CO和O2数据，对CO和O2值进行了数学分析，以及可选地以图解的方式绘制了CO和O2值，以确定锅炉运行状况，以及在期望的情况下导致变化。
图4示出了用于分析锅炉性能的另一实例方法400，其包括分析随着时间的过去而得到的CO测量结果的时域标准偏差和随着时间的过去而得到的O2的时域标准偏差。方法400的各方面可与参照图3描述的方法300和/或参照图5描述的方法500一起执行，从而还允许在确定是否应当执行锅炉调节或锅炉是否未处于稳定状态运行且还未处于适于调节的状况时考虑时域测量结果。方法400可开始于方框405和410处，其中分别获得了随着时间的过去而得到的多个CO测量结果和多个O2。在一个实施例中，这些测量结果获得自多个在空间上分布的CO传感器和多个在空间上分布的O2传感器，例如参照图2描述的CO传感器208和O2传感器209。根据各种实施例，进行测量所经过的时间可不同。例如，这些测量可经过许多秒钟或经过许多分钟。根据一个实施例，在十分钟或更长的时段里进行时域测量。
在方框415和420处，可分别针对各个传感器获得时域标准偏差，使得可基于相应的时域标准偏差值来确定各个传感器的状态是以稳定状态运行或以不稳定状态运行。时域标准偏差值可指示CO水平或O2水平随着时间的过去而改变多少。可分析CO水平或O2水平的变化，以指示锅炉是以稳定状态还是不稳定状态运行。在一些情况下，试图分析和/或调节锅炉的运行直到其以较稳定的状态运行为止可能并不合乎需要。
因此，在方框415和420之后是决定方框425。在决定方框425处，确定CO、O2或两者的时域标准偏差值是否超过预定义阈值。很像针对原始或平均CO和O2值所定义的阈值一样，可针对CO和O2时域标准偏差值定义阈值。要理解，根据各种实施例，CO时域标准偏差值和O2时域标准偏差值的阈值可不同。此外，在一些实施例中，可以是不同的传感器具有与其相关联的不同的标准偏差阈值，以适应锅炉的一些区域相对于其它区域的预期的较大的差异。在一些实施例中，与仅得自单个CO或O2传感器的测量结果相关联的高时域标准偏差值可足以指示不稳定状态运行。但是，在其它实施例中，可包括额外的处理逻辑，以允许限定在指示不稳定状态运行之前多少传感器必须具有超过预定义阈值的时域标准偏差值。例如，在一个实施例中，在CO或O2传感器中的一种或两种中的绝大部分具有超过预定义阈值的时域标准偏差值时指示不稳定状态运行。但是，在其它实施例中，处理逻辑可能需要任何其它数量的传感器具有超过预定义阈值的时域标准偏差值，例如(但不限于)不止一个、至少两个、百分之二十五、百分之七十五等。在CO传感器和O2传感器之间，这些值还可以可选地不同。
因此，在决定方框425处，如果确定时域标准偏差值或多个时域标准偏差值高于预定义阈值，则操作继续到方框430，其中确定锅炉不以稳定状态状况运行，并且因而不应当执行另外的锅炉分析或调节。如果确定未超过预定义阈值(例如，超过需要的量的传感器处于预定义阈值内)，则操作继续到方框435。在方框435处，可执行锅炉的另外的分析和调节，例如参照图3和5所描述。
因此，方法400可在方框435之后结束-已经至少部分地基于随着时间的过去而从锅炉内的一个或多个传感器得到的CO和/或O2测量结果的时域标准偏差值来确定锅炉是以稳定状态还是以不稳定状态运行。
图6-8是根据实例实施例的实例锅炉分析输出的图示。图6表现了随着时间的过去而绘制的单个传感器组的多个时域测量结果605(CO相对于O2)的图解输出600。随着时间的过去而得到的CO相对于O2的关系的多个测量结果605可用来计算传感器组位置处或传感器组位置附近的CO和O2水平的滚动平均数。另外，随着时间的过去而得到的时域测量结果可用来确定CO和O2时域标准偏差值，例如参照图4所论述。
根据一个实施例，图7表现了绘制随着时间的过去而得到的、从单个传感器(或传感器组)得到的时域测量结果的平均数705的图解输出700。类似的图解输出可表示多个空域测量结果的平均数的图点，各个空域测量结果从多个在空间上分布的传感器中的不同的传感器得到、在同一时间处或在同一时间附近得到。
根据一个实施例，图8表现了绘制多个平均数805a-805n的图解输出800，各个平均数表示随着时间的过去而得到的来自单个传感器或传感器组的多个时域测量结果的平均数。
根据一个说明性实施例，图9以方框图的方式示出了用来分析锅炉的运行的实例控制器900。更具体而言，除了锅炉控制机构之外，计算机化的控制器900还可与CO和O2传感器中的一个或多个通讯。因而，控制器900的元件可用来产生、存储和操作预定义的CO和O2阈值，以得到平均数、单独的测量结果和时域和/或空域标准偏差，以及本文中参照图3-8所描述的处理逻辑和显示输出。计算机化的控制器900可包括存储器910，存储器910存储程序化逻辑920(例如软件)，并且可存储数据930，例如感测到的CO和O2测量结果、阈值、数学函数等。存储器910还可包括操作系统940。处理器950可利用操作系统940来执行程序化逻辑920，并且在这样做时，还可利用数据930。数据总线960可在存储器910和处理器950之间提供通讯。用户可通过至少一个用户接口装置970来与控制器900交互，例如键盘、鼠标、控制面板或能够将数据传输给控制器900和传输来自控制器900的数据的任何其它装置。控制器900可通过I/O接口980来在锅炉运行时与在线锅炉通讯，以及在锅炉不运行时与离线锅炉通讯。更具体而言，控制器900中的一个或多个可执行参照图3-5描述的方法，包括定义阈值、分析CO和O2测量结果、绘制且可选地显示输出，以及产生锅炉运行期间使用的控制命令。另外，应当理解，其它外部装置、多个其它锅炉和/或装置的其它构件可通过I/O接口980与控制器900通讯。根据一个实施例，控制器900可相对于锅炉而位于远处；但是，在其它实施例中，它可与锅炉共同定位或甚至与锅炉集成在一起。另外，控制器900和通过其而实现的程序化逻辑920可包括软件、硬件、固件或它们的任何组合。还理解，可使用多个控制器900，由此，本文中描述的不同的特征可在一个或多个不同的控制器900上执行。
因此，本文中描述的实施例允许通过比较从分布在燃烧系统各处的CO传感器和O2传感器得到的多个CO测量结果与多个O2测量结果来分析燃烧系统的运行。这些系统和方法可实现如下技术效果：至少部分地基于CO测量结果所指示的CO水平与O2测量结果所指示的O2水平的关系来识别燃烧系统(例如锅炉)的一种或多种运行状况，这可进一步考虑锅炉内的不同的位置处的值差异。此外，这些系统和方法可实现如下技术效果：基于分析随着时间的过去而得到的CO和/或O2测量结果来分析燃烧系统(例如锅炉)是以稳定状态还是以不稳定状态运行，这又允许仅在以较稳定的状态运行时调节锅炉的运行。所实现的另外的技术效果包括基于燃烧系统内的一个或多个位置处的CO水平与O2水平的关系来调节燃烧系统的运行。
对根据本发明的实例实施例的系统、方法、设备和计算机程序产品的方框图作出了参照。将理解，方框图的方框中的至少一些以及方框图中的方框的组合分别可至少部分地由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可加载到通用计算机、专用计算机、基于专用硬件的计算机或其它可编程的数据处理设备上来产生机器，使得在计算机或其它可编程的数据处理设备上执行的指令产生用于实现方框图的方框中的至少一些或所论述的方框图中的方框的组合的功能的手段。
这些计算机程序指令还可存储在计算机可读存储器中，计算机可读存储器可指引计算机或其它可编程的数据处理设备以特定的方式起作用，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括实现在方框或多个方框中规定的功能的指令手段的制造物。计算机程序指令还可加载到计算机或其它可编程的数据处理设备上，以使一系列的操作步骤在计算机或其它可编程的设备上执行而产生计算机实现的过程，使得在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现在方框或多个方框中规定的功能的步骤。
本文中描述的系统的一个或多个构件和方法的一个或多个元素可通过在计算机的操作系统上运行的应用程序来实现。它们还可用其它计算机系统配置来实践，包括手持装置、多处理器系统、基于微处理器的或可编程的消费电子产品、微计算机、大型计算机等。
为本文中描述的系统和方法的构件的应用程序可包括实现某些抽象数据类型和执行某些任务或动作的例程、程序、构件、数据结构等。在分布式计算环境中，应用程序(总体上或部分)可位于本地存储器中或位于其它存储装置中。另外或在备选方案中，应用程序(总体上或部分)可位于远程存储器中或位于允许有以下情况的存储装置中：其中，任务由通过通讯网络联结的远程处理装置执行。
本文中阐述的实例描述的与这些描述有关的许多修改和其它实施例将在受益于前面的描述和相关联的图中提供的教导的情况下想到。因而，将理解，本发明可以许多形式体现，而不应当限于上面描述的实例实施例。因此，应当理解，本发明不限于所公开的具体实施例，并且修改和其它实施例意图包括在所附权利要求的范围内。虽然本文中采用了具体用语，但是它们仅在一般意义和描述性意义上使用，而不用于限制的目的。

Claims (10)

1.一种用于分析燃烧系统的运行的方法，包括：
接收(305)来自分布在燃烧系统(100)内的相应的多个CO传感器(208)的多个一氧化碳(CO)测量结果；
接收(310)来自分布在所述燃烧系统(100)内的相应的多个O2传感器(209)的多个氧气(O2)测量结果；以及
至少部分地基于所述多个CO测量结果所指示的CO与所述多个O2测量结果所指示的O2的关系来确定(340)所述燃烧系统(100)的至少一种运行状况。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
确定(315)所述多个CO测量结果的CO平均数；以及
确定(320)所述多个O2测量结果的O2平均数；
其中，确定(340)所述至少一种运行状况至少部分地以所述CO平均数和所述O2平均数为基础。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
将所述CO平均数与所述O2平均数的关系绘制(335)在CO浓度相对于O2浓度的象限图(700)中；
其中，确定(340)所述至少一种运行状况至少部分地以所述CO平均数与所述O2平均数的关系的图点所处的象限为基础。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述象限图(700)的竖直轴表示不断提高的CO浓度，而水平轴表示不断提高的O2浓度，其中，所述象限图(700)包括左下象限、左上象限、右下象限和右上象限，它们各自表示所述燃烧系统(100)的不同的运行状况。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，确定(340)所述至少一种运行状况进一步包括：
如果所述CO平均数与所述O2平均数的关系的图点处于表示可接受的运行状况的象限内，则确定所述燃烧系统(100)正在以可接受的运行状况运行；以及
如果所述CO平均数与所述O2平均数的关系的图点处于表示不合需要的运行状况的象限内，则确定所述燃烧系统(100)正在以不合需要的运行状况运行，并且进一步包括产生(350)控制动作来调节所述燃烧系统(100)内的CO浓度或O2浓度中的至少一个。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
基于所述多个CO测量结果来计算(325)CO的空域标准偏差；以及
基于所述多个O2测量结果来计算(330)O2的空域标准偏差。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，确定(340)所述至少一种运行状况以下者中的至少一个为基础：(a)所述CO平均数与所述O2平均数的关系的图点所处的象限；(b)所述CO的空域标准偏差；或(c)所述O2的空域标准偏差。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，确定(340)所述至少一种运行状况进一步包括：
如果所述CO平均数与所述O2平均数的关系的图点位于所述左下象限中，则确定(330)所述燃烧系统(100)正在以可接受的运行状况运行；
如果所述CO平均数与所述O2平均数的关系的图点位于所述左上象限中，并且如果所述CO的空域标准偏差到达或超过预定阈值，则确定(520)所述燃烧系统(100)正在以不平衡的CO状况运行，并且进一步包括产生(350)控制动作来调节所述燃烧系统(100)中的CO平衡；
如果所述CO平均数与所述O2平均数的关系的图点位于所述左上象限中，并且如果所述CO的空域标准偏差低于预定阈值，则确定(525)所述燃烧系统(100)正在以低O2状况运行，并且进一步包括产生(350)控制动作来增加所述燃烧系统中的O2；
如果所述CO平均数与所述O2平均数的关系的图点位于所述右下象限中，并且如果所述O2的空域标准偏差到达或超过预定阈值，则确定(555)所述燃烧系统(100)正以不平衡的O2状况运行，并且进一步包括产生(350)控制动作来调节所述燃烧系统(100)中的O2平衡；
如果所述CO平均数与所述O2平均数的关系的图点位于所述右下象限中，并且如果所述O2的空域标准偏差低于预定阈值，则确定(560)所述燃烧系统(100)正以增加的O2状况运行，并且进一步包括产生(350)控制动作来减少所述燃烧系统(100)中的O2；
如果所述CO平均数与所述O2平均数的关系的图点位于所述右上象限中，并且如果所述CO的空域标准偏差或O2的空域标准偏差到达或超过预定阈值，则确定(540)所述燃烧系统(100)正以不平衡的CO状况或不平衡的O2状况运行，并且进一步包括产生(350)至少一个控制动作来调节所述燃烧系统(100)中的CO平衡或O2平衡中的至少一个；以及
如果所述CO平均数与所述O2平均数的关系的图点位于所述右上象限中，并且如果所述CO的空域标准偏差和O2的空域标准偏差低于预定阈值，则确定(545)所述燃烧系统(100)正以不合需要的状况运行，并且进一步包括产生(350)至少一个警告。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个CO测量结果包括随着时间的过去而得到的来自所述多个CO传感器(208)中的至少一个的第一组多个CO测量结果，而所述多个O2测量结果包括随着时间的过去而得到的来自所述多个O2传感器(209)中的至少一个的第一组多个O2测量结果，并且所述方法进一步包括：
基于所述多个CO测量结果来确定(415)CO时域标准偏差；
基于所述多个O2测量结果来确定(420)O2时域标准偏差；
如果所述CO时域标准偏差或所述O2时域标准偏差中的至少一个到达或超过预定义阈值，则确定(430)所述燃烧系统(100)正以不稳定状态运行；
如果所述CO时域标准偏差或所述O2时域标准偏差中的至少一个低于预定义阈值，则确定(435)所述燃烧系统(100)正以稳定状态运行；以及
当所述燃烧系统(100)正以稳定状态运行时，基于CO浓度或O2浓度中的至少一个来产生(350)至少一个控制动作，以调节燃烧系统(100)的运行。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
至少部分地基于所确定的所述至少一种运行状况来产生(350)至少一个控制动作，以使所述燃烧系统(100)的运行改变；
在产生(350)所述至少一个控制动作之后，接收来自同样的相应的多个CO传感器(208)的第二组多个CO测量结果，以及接收来自同样的相应的多个O2传感器(209)的第二组多个O2测量结果；以及
至少部分地基于所述第二组多个CO测量结果所指示的CO水平与所述第二组多个O2测量结果所指示的O2水平的关系来对至少一种运行状况作出第二次确定。
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