CN107525058B - 一种锅炉燃料需求量确定方法、调节方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种锅炉燃料需求量确定方法、调节方法及系统，该确定方法包括：获取锅炉在燃烧稳定状态下的产汽率，得到产汽率历史值；利用所述产汽率历史值，预测燃料的产汽率，得到产汽率预测值；利用所述产汽率预测值与所述锅炉的当前负荷量，计算燃料需求量。在锅炉燃烧过程中，由于各种因素使得燃料热值发生变化时，都可以通过产汽率的变化来体现，所以本发明通过滚动获取的产汽率历史值最终计算出的燃料需求量为准确的。并且根据燃料需求量与燃料调整限幅确定的调整范围，能够适应燃料热值发生较大变化的情况，避免欠调或过调的问题，同时还避免了由化学分析得到燃料热值的冗长过程，加快了修正响应速度。

Description

一种锅炉燃料需求量确定方法、调节方法及系统

技术领域

本发明涉及反馈调节领域，特别涉及一种锅炉燃料需求量确定方法、调节方法及系统。

背景技术

在锅炉的燃烧过程中，由于各种因素影响，锅炉燃料的热值会发生变化。当燃料热值发生变化时，为了使燃料的利用率保持在合理范围内，需要对新入炉的燃料量进行调整。

现有技术中，有两种方式对燃料量进行修正。一种为，将燃料的热值近似为一个固定值，通过反馈控制回路(PID)调节。通过燃烧输出端的值，即锅炉出口蒸发量，确定入炉燃料量的参数。但当燃料热值发生变化时，预设的固定热值不再适合变化后的燃料，此时自动调节就会出现欠调或过调的问题。在此情况下，通常会使用汽包压力的微分来计算锅炉热能，进而对入炉燃料量进行自动修正，但效果并不好。

另一种方式为，人工手动更新燃料热值，通过PID回路调节。人工输入的燃料热值来自化学分析，但是化学分析的分析周期为八小时或一天，间隔时间长，分析结果为滞后的。所以此方式同样不能实时精确地修正入炉燃料量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种锅炉燃料需求量确定方法、调节方法及系统，能够更加精准地修正入炉燃料量，加快自动修正的响应速度。其具体方案如下：

一种锅炉燃料需求量确定方法，包括：

获取锅炉在燃烧稳定状态下的产汽率，得到产汽率历史值；

利用所述产汽率历史值，预测燃料的产汽率，得到产汽率预测值；

利用所述产汽率预测值与所述锅炉的当前负荷量，计算燃料需求量。

优选地，所述获取锅炉在燃烧稳定状态下的产汽率，得到产汽率历史值的过程，包括：

判断当前锅炉燃烧状态是否为稳定状态；

如果是，获取所述锅炉的出口流量测量值与入炉燃料量；

利用所述出口流量测量值与入炉燃料量，计算所述稳定状态下的产汽率，得到所述产汽率历史值。

优选地，所述判断当前锅炉燃烧状态是否为稳定状态的过程，包括：

获取当前锅炉燃烧状态的过程参数；

判断所述过程参数是否满足预设条件，如果是，则判定当前锅炉燃烧状态为稳定状态。

优选地，所述获取当前锅炉燃烧状态的过程参数的过程，包括：

获取当前所述锅炉的氧量测量值、出口流量测量值以及出口压力测量值。

优选地，所述判断所述过程参数是否满足预设条件的过程，包括：

判断所述氧量测量值与氧量设定值的偏差是否小于预设氧量阈值；

判断所述出口流量测量值与出口流量设定值的偏差是否小于预设出口流量阈值；

判断所述出口压力测量值与出口压力设定值的偏差是否小于预设出口压力阈值；

如果均是，则判断当前锅炉燃烧状态的维持时间是否超过预设时间阈值，如果是，则判定所述过程参数满足预设条件。

优选地，所述利用所述产汽率历史值，预测燃料的产汽率，得到产汽率预测值的过程，包括：

计算所述产汽率历史值的平均值，得到所述产汽率预测值。

优选地，所述利用所述产汽率预测值与所述锅炉的当前负荷量，计算燃料需求量的过程，包括：

利用所述锅炉的当前负荷量除以所述产汽率预测值，得到所述燃料需求量。

本发明还提供一种锅炉燃料调节方法，包括：

获取通过前述公开的锅炉燃料需求量确定方法得到的燃料需求量；

获取与锅炉类型对应的燃料调整限幅；

利用所述燃料调整限幅以及所述燃料需求量，得到燃料自动反馈控制回路的输出范围；

根据所述输出范围，对入炉燃料量进行调整。

优选地，所述利用所述燃料调整限幅以及所述燃料需求量，得到燃料自动反馈控制回路的输出范围的过程，包括：

将所述燃料需求量加上所述燃料调整限幅，得到所述燃料自动反馈控制回路的输出上限；

将所述燃料需求量减去所述燃料调整限幅，得到所述燃料自动反馈控制回路的输出下限。

本发明再提供一种锅炉燃料需求量确定系统，包括：

获取模块，用于获取锅炉在燃烧稳定状态下的产汽率，得到产汽率历史值；

预测模块，用于利用所述产汽率历史值，预测燃料的产汽率，得到产汽率预测值；

计算模块，用于利用所述产汽率预测值与所述锅炉的当前负荷量，计算燃料需求量。

本发明又提供一种锅炉燃料调节系统，包括：

需求量获取单元，用于获取通过前述公开的锅炉燃料需求量确定系统得到的燃料需求量；

限幅获取单元，用于获取与锅炉类型对应的燃料调整限幅；

卡边控制单元，用于利用所述燃料调整限幅以及所述燃料需求量，得到燃料自动反馈控制回路的输出范围；

调整单元，用于根据所述输出范围，对入炉燃料量进行调整。

本发明公开的锅炉燃料需求量确定方法、调节方法及系统中，通过滚动获取的方式，获取产汽率历史值，并利用产汽率历史值预测产汽率预测值，再利用产汽率预测值与当前负荷量，计算燃料需求量。在锅炉燃烧过程中，由于各种因素使得燃料热值发生变化时，都可以通过产汽率的变化来体现，所以通过滚动获取的产汽率历史值最终计算出的燃料需求量为准确的。并且根据燃料需求量与燃料调整限幅确定的调整范围，能够适应燃料热值发生较大变化的情况，避免欠调或过调的问题，同时还避免了由化学分析得到燃料热值的冗长过程，加快了修正响应速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以利用提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种锅炉燃料需求量确定方法的流程图；

图2为本发明实施例中获取锅炉在燃烧稳定状态下的产汽率，得到产汽率历史值的流程图；

图3为本发明实施例中判断当前锅炉燃烧状态是否为稳定状态的流程图；

图4为本发明实施例公开的一种锅炉燃料调节方法的流程图；

图5为本发明实施例公开的一种锅炉燃料需求量确定系统的结构图；

图6为本发明实施例公开的一种锅炉燃料调节系统的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种锅炉燃料需求量确定方法，参见图1所示，图1为本发明实施例公开的一种锅炉燃料需求量确定方法的流程图，包括以下步骤：

步骤S11：获取锅炉在燃烧稳定状态下的产汽率，得到产汽率历史值。

具体地，产汽率(FR)为单位燃料量燃烧生成的蒸汽量。在锅炉燃烧过程中，由于各种因素使得燃料热值发生变化时，都可以通过产汽率的变化来体现。获取燃烧稳定状态下的产汽率来进行后续分析，能够避免燃料热值变化太快或太大时带来的影响，保证产汽率历史值的准确性。获取锅炉在燃烧稳定状态下的产汽率的过程，将在后文进行具体说明。

步骤S12：利用所述产汽率历史值，预测燃料的产汽率，得到产汽率预测值。

其中，预测产汽率预测值的具体过程为，计算所述产汽率历史值的平均值，得到所述产汽率预测值，当然，也可以通过其他合理手段预测产汽率预测值。

步骤S13：利用所述产汽率预测值与所述锅炉的当前负荷量，计算燃料需求量。

其中，计算燃料需求量(AVm)的具体过程为，利用所述锅炉的当前负荷量(FTs)除以所述产汽率预测值，得到所述燃料需求量，即AVm＝FTs/FR。

本发明实施例通过滚动获取的方式，获取产汽率历史值，并利用产汽率历史值预测产汽率预测值，再利用产汽率预测值与当前负荷量，计算燃料需求量。在锅炉燃烧过程中，由于各种因素使得燃料热值发生变化时，都可以通过产汽率的变化来体现，所以通过滚动获取的产汽率历史值最终计算出的燃料需求量为准确可靠的。

下面对获取锅炉在燃烧稳定状态下的产汽率的过程进行具体说明，参见图2所示，图2为本发明实施例中获取锅炉在燃烧稳定状态下的产汽率，得到产汽率历史值的流程图，包括以下步骤：

步骤S21：判断当前锅炉燃烧状态是否为稳定状态。

在本发明实施例中，需要判断当前锅炉燃烧状态是否为稳定状态，当达到稳定状态时，取得的参数值才更准确。

步骤S22：如果是，获取所述锅炉的出口流量测量值与入炉燃料量。

步骤S32：利用所述出口流量测量值与入炉燃料量，计算所述稳定状态下的产汽率，得到所述产汽率历史值。

具体地，计算产汽率的方式为，利用出口流量测量值(FTq)除以入炉燃料量(FTm)，即FRn＝FTq/FTm，其中n＝1～N。N为产汽率历史值获取次数。在本发明实施例中，由于需要通过变化的产汽率历史值预测产汽率预测值，所以应多次获取产汽率历史值。经验表明，N的取值在5至8之间较为合理，可以根据实际情况做出调整，通常情况下N＝6，本发明实施例对此不做限定。

下面对判断当前锅炉燃烧状态是否为稳定状态的过程进行具体说明，参见图3所示，图3为本发明实施例中判断当前锅炉燃烧状态是否为稳定状态的流程图，包括以下步骤：

步骤S31：获取当前锅炉燃烧状态的过程参数。

具体地，获取当前所述锅炉的氧量测量值、出口流量测量值以及出口压力测量值，当然，也可以获取其他能够表明燃烧状态的过程参数。

步骤S32：判断所述过程参数是否满足预设条件，如果是，则判定当前锅炉燃烧状态为稳定状态。

具体地，首先分别判断步骤S31中获得的三种过程参数是否满足各自对应的偏差值预设条件，如果均满足，再判断该状态的维持时间是否满足预设时间阈值。

即判断所述氧量测量值与氧量设定值的偏差是否小于预设氧量阈值，判断所述出口流量测量值与出口流量设定值的偏差是否小于预设出口流量阈值，判断所述出口压力测量值与出口压力设定值的偏差是否小于预设出口压力阈值，如果均是，则判断当前锅炉燃烧状态的维持时间是否超过预设时间阈值，如果是，则判定所述过程参数满足预设条件。

更具体地，可以设定氧量阈值为0.3％，出口流量阈值为2t/h，出口压力阈值为0.05MPa，以及时间阈值为120S。当然，所有的阈值参数都可以根据实际情况做出更适合的更改，对此本发明实施例不做限定。

相应地，本发明实施例还公开了一种锅炉燃料调节方法，参见图4所示，图4为本发明实施例公开的一种锅炉燃料调节方法的流程图，包括以下步骤：

步骤S41：获取通过前述发明实施例公开的锅炉燃料需求量确定方法得到的燃料需求量。

步骤S42：获取与锅炉类型对应的燃料调整限幅。

其中，燃料调整限福(DW)与锅炉类型有关，一般循环化床锅炉DW为0.5左右，煤粉锅炉DW为1.2左右。

步骤S43：利用所述燃料调整限幅以及所述燃料需求量，得到燃料自动反馈控制回路的输出范围。

具体地，将所述燃料需求量加上所述燃料调整限幅，得到所述燃料自动反馈控制回路的输出上限，将所述燃料需求量减去所述燃料调整限幅，得到所述燃料自动反馈控制回路的输出下限。即输出范围为AVm+DW～AVm-DW。

步骤S44：根据所述输出范围，对入炉燃料量进行调整。

根据输出范围的精确卡边限制，对入炉燃料量进行相应的调整，使入炉燃料量保持在合理范围之内，不会出现欠调和过调现象。

相应地，本发明实施例再提供一种锅炉燃料需求量确定系统，参见图5所示，图5为本发明实施例公开的一种锅炉燃料需求量确定系统的结构图，该系统包括：

获取模块51，用于获取锅炉在燃烧稳定状态下的产汽率，得到产汽率历史值；

预测模块52，用于利用所述产汽率历史值，预测燃料的产汽率，得到产汽率预测值；

计算模块53，用于利用所述产汽率预测值与所述锅炉的当前负荷量，计算燃料需求量。

具体地，上述获取模块51包括判断子模块、获取子模块以及计算子模块；其中：

判断子模块，用于判断当前锅炉燃烧状态是否为稳定状态；

获取子模块，用于当判断子模块判定所述当前锅炉燃烧状态为所述稳定状态时，获取锅炉出口流量测量值与入炉燃料量；

计算子模块，用于利用所述出口流量测量值与入炉燃料量，计算所述稳定状态下的产汽率，得到所述产汽率历史值。

更具体地，上述判断子模块包括参数获取单元、第一条件判断单元、第二条件判断单元、第三条件判断单元以及状态判断单元；其中：

参数获取单元，用于获取当前所述锅炉的氧量测量值、出口流量测量值以及出口压力测量值；

第一条件判断单元，用于判断所述氧量测量值与氧量设定值的偏差是否小于预设氧量阈值；

第二条件判断单元，用于判断所述出口流量测量值与出口流量设定值的偏差是否小于预设出口流量阈值；

第三条件判断单元，用于判断所述出口压力测量值与出口压力设定值的偏差是否小于预设出口压力阈值；

状态判断单元，用于当所述第一条件判断单元、所述第二条件判断单元以及所述第三条件判断单元均判定为是时，判断当前锅炉燃烧状态的维持时间是否超过预设时间阈值，如果是，则判定当前锅炉燃烧状态为稳定状态。

具体地，上述预测模块52包括均值计算单元，用于计算所述产汽率历史值的平均值，得到所述产汽率预测值。

其中，上述计算模块53具体用于利用所述锅炉的当前负荷量除以所述产汽率预测值，得到所述燃料需求量。

本发明实施例又提供一种锅炉燃料调节系统，参见图6所示，图6为本发明实施例公开的一种锅炉燃料调节系统的结构图，该系统包括：

需求量获取单元61，用于获取通过前述发明实施例公开的锅炉燃料需求量确定系统得到的燃料需求量；

限幅获取单元62，用于获取与锅炉类型对应的燃料调整限幅；

卡边控制单元63，用于利用所述燃料调整限幅以及所述燃料需求量，得到燃料自动反馈控制回路的输出范围；

调整单元64，用于根据所述输出范围，对入炉燃料量进行调整。

本发明实施例公开的锅炉燃料需求量确定方法、调节方法及系统中，通过滚动获取的方式，获取产汽率历史值，并利用产汽率历史值预测产汽率预测值，再利用产汽率预测值与当前负荷量，计算燃料需求量。在锅炉燃烧过程中，由于各种因素使得燃料热值发生变化时，都可以通过产汽率的变化来体现，所以通过滚动获取的产汽率历史值最终计算出的燃料需求量为准确的。并且根据燃料需求量与燃料调整限幅确定的调整范围，能够适应燃料热值发生较大变化的情况，避免欠调或过调的问题，同时还避免了由化学分析得到燃料热值的冗长过程，加快了修正响应速度。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的锅炉燃料需求量确定方法、调节方法及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种锅炉燃料需求量确定方法，其特征在于，包括：

获取锅炉在燃烧稳定状态下的产汽率，得到产汽率历史值；

利用所述产汽率历史值，预测燃料的产汽率，得到产汽率预测值；

利用所述产汽率预测值与所述锅炉的当前负荷量，计算燃料需求量；

所述获取锅炉在燃烧稳定状态下的产汽率，得到产汽率历史值的过程，包括：

判断当前锅炉燃烧状态是否为稳定状态；

如果是，获取所述锅炉的出口流量测量值与入炉燃料量；

利用所述出口流量测量值与入炉燃料量，计算所述稳定状态下的产汽率，得到所述产汽率历史值；

所述判断当前锅炉燃烧状态是否为稳定状态的过程，包括：

获取当前锅炉燃烧状态的过程参数；

判断所述过程参数是否满足预设条件，如果是，则判定当前锅炉燃烧状态为稳定状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取当前锅炉燃烧状态的过程参数的过程，包括：

获取当前所述锅炉的氧量测量值、出口流量测量值以及出口压力测量值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断所述过程参数是否满足预设条件的过程，包括：

判断所述氧量测量值与氧量设定值的偏差是否小于预设氧量阈值；

判断所述出口流量测量值与出口流量设定值的偏差是否小于预设出口流量阈值；

判断所述出口压力测量值与出口压力设定值的偏差是否小于预设出口压力阈值；

如果均是，则判断当前锅炉燃烧状态的维持时间是否超过预设时间阈值，如果是，则判定所述过程参数满足预设条件。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述产汽率历史值，预测燃料的产汽率，得到产汽率预测值的过程，包括：

计算所述产汽率历史值的平均值，得到所述产汽率预测值。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述利用所述产汽率预测值与所述锅炉的当前负荷量，计算燃料需求量的过程，包括：

利用所述锅炉的当前负荷量除以所述产汽率预测值，得到所述燃料需求量。

6.一种锅炉燃料调节方法，其特征在于，包括：

获取通过权利要求1至5中任一项所述确定方法得到的燃料需求量；

获取与锅炉类型对应的燃料调整限幅；

利用所述燃料调整限幅以及所述燃料需求量，得到燃料自动反馈控制回路的输出范围；

根据所述输出范围，对入炉燃料量进行调整。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用所述燃料调整限幅以及所述燃料需求量，得到燃料自动反馈控制回路的输出范围的过程，包括：

将所述燃料需求量加上所述燃料调整限幅，得到所述燃料自动反馈控制回路的输出上限；

将所述燃料需求量减去所述燃料调整限幅，得到所述燃料自动反馈控制回路的输出下限。

8.一种锅炉燃料需求量确定系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取锅炉在燃烧稳定状态下的产汽率，得到产汽率历史值；

预测模块，用于利用所述产汽率历史值，预测燃料的产汽率，得到产汽率预测值；

计算模块，用于利用所述产汽率预测值与所述锅炉的当前负荷量，计算燃料需求量；

所述获取锅炉在燃烧稳定状态下的产汽率，得到产汽率历史值的过程，包括：

判断当前锅炉燃烧状态是否为稳定状态；

如果是，获取所述锅炉的出口流量测量值与入炉燃料量；

利用所述出口流量测量值与入炉燃料量，计算所述稳定状态下的产汽率，得到所述产汽率历史值；

所述判断当前锅炉燃烧状态是否为稳定状态的过程，包括：

获取当前锅炉燃烧状态的过程参数；

判断所述过程参数是否满足预设条件，如果是，则判定当前锅炉燃烧状态为稳定状态。

9.一种锅炉燃料调节系统，其特征在于，包括：

需求量获取单元，用于获取通过权利要求8所述确定系统得到的燃料需求量；

限幅获取单元，用于获取与锅炉类型对应的燃料调整限幅；

卡边控制单元，用于利用所述燃料调整限幅以及所述燃料需求量，得到燃料自动反馈控制回路的输出范围；

调整单元，用于根据所述输出范围，对入炉燃料量进行调整。

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