CN108443870B - 一种循环流化床机组尿素溶液自动投入优化装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种循环流化床机组尿素溶液自动投入优化装置及方法,该装置包括循环流化床机组、控制模块和调节尿素溶液流量的调节阀,所述循环流化床机组包括依次连接的循环流化床锅炉、汽轮机和发电机;该方法包括:步骤一、发电机当前负荷值的获取;步骤二、尿素溶液投入量设定值的获取;步骤三、尿素溶液前馈量的获取;步骤四、尿素溶液调节阀开度的获取。本发明设计合理且使用效果好,不仅考虑NOx浓度所需尿素溶液的补偿量,而且预设的发电机负荷目标值与发电机实际负荷之间差值对尿素溶液投入量设定值进行补偿修正,得到尿素溶液调节阀开度,实现对尿素溶液流量的控制,实用性强。
Description
技术领域
本发明属于循环流化床机组尿素溶液自动投入优化技术领域,具体涉及一种循环流化床机组尿素溶液自动投入优化装置及方法。
背景技术
目前300MW循环流化床机组尿素溶液投入存在以下问题:一是发电机组目标负荷变化频繁,需要运行人员手动调整尿素溶液流量,这样不利于循环流化床锅炉出口烟气NOx浓度控制,是因为如果尿素溶液流量过大则造成尿素溶液浪费,且对下游设备造成严重损害;如果尿素溶液流量过小则造成NOx浓度超标;二是未考虑到循环流化床机组工作过程中预设的发电机负荷目标值与发电机实际负荷之间差值对尿素溶液使用量的影响;三是未考虑到循环流化床锅炉出烟口处的NOx浓度对尿素溶液投入的影响;四是尿素溶液流量参数调整复杂,增大了劳动强度,影响了电力安全。相对于煤粉炉发电机,循环流化床机组的热惯性大,响应速度慢,调整难度大。同类型的有些电厂为了保证排放的NOx浓度不超标,将尿素溶液的流量开到最大,造成尿素溶液的大量浪费。因此,循环流化床机组尿素溶液自动投入优化,减少尿素溶液投入量是非常重要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种循环流化床机组尿素溶液自动投入优化装置,其设计合理且使用效果好,不仅考虑NOx浓度所需尿素溶液的补偿量,而且预设的发电机负荷目标值与发电机实际负荷之间差值对尿素溶液投入量设定值进行补偿修正,得到尿素溶液调节阀开度,实现对尿素溶液流量的控制,解决尿素溶液浪费和调整难度大、响应速度慢的问题,实用性强。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种循环流化床机组尿素溶液自动投入优化装置,其特征在于:包括循环流化床机组、控制模块和调节尿素溶液流量的调节阀,所述循环流化床机组包括依次连接的循环流化床锅炉、汽轮机和发电机,所述控制模块包括主控器以及与主控器相接的锅炉控制模块和汽轮控制模块,所述主控器的输入端接有第一功率检测模块、第二功率检测模块、第三功率检测模块、第一NOx浓度检测模块和第二NOx浓度检测模块,所述锅炉控制模块与循环流化床锅炉相接,所述汽轮控制模块与汽轮机相接,所述调节阀由锅炉控制模块进行控制且其与锅炉控制模块相接,所述调节阀与循环流化床锅炉相接。
上述的一种循环流化床机组尿素溶液自动投入优化装置,其特征在于:所述控制模块还包括参数设置模块、显示屏和数据存储器,所述参数设置模块、显示屏和数据存储器均与主控器相接。
上述的一种循环流化床机组尿素溶液自动投入优化装置,其特征在于:所述主控器为单片机、DSP微控制器、ARM微控制器或者FPGA微控制器。
同时,本发明还公开一种方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好的循环流化床机组尿素溶液自动投入优化方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、发电机当前负荷值的获取:所述主控器判断锅炉控制模块和汽轮控制模块是否均工作,当锅炉控制模块或者汽轮控制模块不工作,说明循环流化床机组未采用协调控制方式,执行步骤101;否则,当锅炉控制模块和汽轮控制模块均工作,执行步骤102;
步骤101、当循环流化床机组未采用协调控制方式时,采用第一功率检测模块对发电机的有功功率进行实时检测,并将检测到第一有功功率值发送至主控器,采用第二功率检测模块对发电机的有功功率进行实时检测,并将检测到第二有功功率值发送至主控器,采用第三功率检测模块对发电机的有功功率进行实时检测,并将检测到第三有功功率值发送至主控器,所述主控器对接收到的第一有功功率值、第二有功功率值和第三有功功率值按照从小到大的顺序进行排序,则处于中间的有功功率值作为发电机当前负荷值Pz;
步骤102、当循环流化床机组采用协调控制方式时,采用所述主控器调取一阶惯性环节模块对预设的发电机负荷目标值Pl进行一次惯性滤波,得到一次惯性滤波后的功率值;采用所述主控器调取所述一阶惯性环节模块对一次惯性滤波后的功率值进行二次惯性滤波,得到二次惯性滤波后的功率值;采用所述主控器调取所述一阶惯性环节模块对二次惯性滤波后的功率值进行三次惯性滤波,得到三次惯性滤波后的功率值,则三阶惯性滤波后的功率值为发电机当前负荷值Pz;
步骤二、尿素溶液投入量设定值的获取,具体包括以下步骤:
步骤201、采用所述主控器根据公式
计算得到当前负荷值所需尿素溶液量a;
步骤202、采用所述主控器根据公式得到NOx浓度所需的补偿量b;其中,Wmax表示NOx浓度最大值;
步骤203、采用所述主控器根据判断Pl-251>0是否成立;当Pl-251>0成立,执行步骤204和步骤205;当Pl-251>0不成立时,执行步骤206;
步骤204、采用所述主控器根据公式得到负荷偏差所需尿素溶液补偿量c;
步骤205、采用所述主控器根据公式Y=(a+b+c)×15,得到尿素溶液投入量设定值Y;
步骤206、采用所述主控器根据公式Y=(a+b)×15,得到尿素溶液投入量设定值Y;
步骤三、尿素溶液前馈量的获取:所述主控器判断锅炉控制模块和汽轮控制模块是否均工作,当锅炉控制模块或者汽轮控制模块不工作,说明循环流化床机组未采用协调控制方式,执行步骤301;否则,当锅炉控制模块和汽轮控制模块均工作,执行步骤302;
步骤301、当循环流化床机组未采用协调控制方式时,采用所述主控器调取所述一阶惯性环节模块对步骤101中得到的发电机当前负荷值Pz进行一次惯性滤波,得到一次惯性滤波后的当前负荷值Pz′,并采用所述主控器根据公式Yb=(Pz-Pz′)×0.1,得到尿素溶液前馈量Yb;
步骤302、当循环流化床机组采用协调控制方式时,采用所述主控器调取所述一阶惯性环节模块对步骤102中得到的发电机当前负荷值Pz进行一次惯性滤波,得到一次惯性滤波后的当前负荷值Pz′,并采用所述主控器根据公式Yb=(Pz-Pz′)×0.2,得到尿素溶液前馈量Yb;
步骤四、尿素溶液调节阀开度的获取:所述主控器对尿素溶液投入量设定值Y与尿素溶液当前测量值进行减法运算,得到尿素溶液偏差值,所述主控器对所述尿素溶液偏差值和尿素溶液前馈量Yb进行PI运算,形成尿素溶液流量指令信号,并将尿素溶液流量指令信号发送至锅炉控制模块,所述锅炉控制模块根据尿素溶液流量指令信号对调节阀的开度进行调节。
上述的方法,其特征在于:步骤202中所述NOx浓度最大值Wmax的获取过程如下:
步骤2021、采用第一NOx浓度检测模块对循环流化床锅炉一个出烟口处的NOx浓度进行检测,并将检测到的第一NOx浓度发送至主控器,同时,采用第二NOx浓度检测模块对循环流化床锅炉另一出烟口处的NOx浓度进行检测,并将检测到的第二NOx浓度发送至主控器;
步骤2022、所述主控器将接收到的第一NOx浓度和第二NOx浓度进行比较,当第一NOx浓度检测模块检测到的第一NOx浓度大于第二NOx浓度检测模块检测到的第二NOx浓度,则所述NOx浓度最大值Wmax为第一NOx浓度;
当第一NOx浓度检测模块检测到的第一NOx浓度小于第二NOx浓度检测模块检测到的第二NOx浓度,则所述NOx浓度最大值Wmax为第二NOx浓度;
当第一NOx浓度检测模块检测到的第一NOx浓度等于第二NOx浓度检测模块检测到的第二NOx浓度,则所述NOx浓度最大值Wmax为第一NOx浓度或者第二NOx浓度。
上述的方法,其特征在于:步骤四中所述PI运算中,比例系数Kp的取值范围为150≤Kp≤165,积分系数Ki的取值范围为0.5≤Ki≤1.5。
上述的方法,其特征在于:步骤102中所述一阶惯性环节模块的传递函数为其中,Tc1为惯性时间常数,1≤Tc1≤99。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明方法步骤简单,设计合理,实现方便,成本低。
2、本发明不仅考虑NOx浓度所需尿素溶液的补偿量,通过加入了循环流化床锅炉炉区两个出烟口处NOx浓度中取NOx浓度最大值的优化逻辑,使循环流化床锅炉出烟口NOx浓度保持在设定值范围之内;而且考虑预设的发电机负荷目标值与发电机实际负荷之间差值对尿素溶液投入量设定值进行补偿修正,通过加入了预设的发电机负荷目标值与发电机实际负荷之间差值的优化逻辑,使循环流化床机组在高负荷时,也能更好的控制出口NOx浓度,减少尿素投入量,且调节方便。
3、本发明首先是获取发电机当前负荷值,之后,计算尿素溶液投入量设定值,然后,得到尿素溶液前馈量;最后,得到尿素溶液调节阀开度,实现对尿素溶液流量的控制,解决尿素溶液浪费和调整难度大、响应速度慢的问题,实用性强。
综上所述,本发明简单合理且实现方便,不仅考虑NOx浓度所需尿素溶液的补偿量,而且预设的发电机负荷目标值与发电机实际负荷之间差值对尿素溶液投入量设定值进行补偿修正,得到尿素溶液调节阀开度,实现对尿素溶液流量的控制,解决尿素溶液浪费和调整难度大、响应速度慢的问题,实用性强。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明循环流化床机组尿素溶液自动投入优化装置的电路原理框图。
图2为本发明循环流化床机组尿素溶液自动投入优化方法的流程框图。
附图标记说明:
1—主控器; 2—显示屏; 3—锅炉控制模块;
4—汽轮控制模块; 5—循环流化床锅炉; 6—汽轮机;
7—发电机; 8—第一功率检测模块; 9—第二功率检测模块;
10—第三功率检测模块; 11—第一NOx浓度检测模块;
12—第二NOx浓度检测模块; 13—尿素溶液调节阀;
14—数据存储器; 15—参数设置模块。
具体实施方式
如图1所示,本发明循环流化床机组尿素溶液自动投入优化装置,包括循环流化床机组、控制模块和调节尿素溶液流量的调节阀13,所述循环流化床机组包括依次连接的循环流化床锅炉5、汽轮机6和发电机7,所述控制模块包括主控器1以及与主控器1相接的锅炉控制模块3和汽轮控制模块4,所述主控器1的输入端接有第一功率检测模块8、第二功率检测模块9、第三功率检测模块10、第一NOx浓度检测模块11和第二NOx浓度检测模块12,所述锅炉控制模块3与循环流化床锅炉5相接,所述汽轮控制模块4与汽轮机6相接,所述调节阀13由锅炉控制模块3进行控制且其与锅炉控制模块3相接,所述调节阀13与循环流化床锅炉5相接。
本实施例中,所述控制模块还包括参数设置模块15、显示屏2和数据存储器14,所述参数设置模块15、显示屏2和数据存储器14均与主控器1相接。
本实施例中,所述主控器1为单片机、DSP微控制器、ARM微控制器或者FPGA微控制器。
如图2所示,一种循环流化床机组尿素溶液自动投入优化方法,该方法包括以下步骤:
步骤一、发电机当前负荷值的获取:所述主控器1判断锅炉控制模块3和汽轮控制模块4是否均工作,当锅炉控制模块3或者汽轮控制模块4不工作,说明循环流化床机组未采用协调控制方式,执行步骤101;否则,当锅炉控制模块3和汽轮控制模块4均工作,执行步骤102;
步骤101、当循环流化床机组未采用协调控制方式时,采用第一功率检测模块8对发电机7的有功功率进行实时检测,并将检测到第一有功功率值发送至主控器1,采用第二功率检测模块9对发电机7的有功功率进行实时检测,并将检测到第二有功功率值发送至主控器1,采用第三功率检测模块10对发电机7的有功功率进行实时检测,并将检测到第三有功功率值发送至主控器1,所述主控器1对接收到的第一有功功率值、第二有功功率值和第三有功功率值按照从小到大的顺序进行排序,则处于中间的有功功率值作为发电机当前负荷值Pz;
步骤102、当循环流化床机组采用协调控制方式时,采用所述主控器1调取一阶惯性环节模块对预设的发电机负荷目标值Pl进行一次惯性滤波,得到一次惯性滤波后的功率值;采用所述主控器1调取所述一阶惯性环节模块对一次惯性滤波后的功率值进行二次惯性滤波,得到二次惯性滤波后的功率值;采用所述主控器1调取所述一阶惯性环节模块对二次惯性滤波后的功率值进行三次惯性滤波,得到三次惯性滤波后的功率值,则三阶惯性滤波后的功率值为发电机当前负荷值Pz;
步骤二、尿素溶液投入量设定值的获取,具体包括以下步骤:
步骤201、采用所述主控器1根据公式
计算得到发电机7在当前负荷值下所需尿素溶液量a;
步骤202、采用所述主控器1根据公式得到NOx浓度所需的补偿量b;其中,Wmax表示NOx浓度最大值;
步骤203、采用所述主控器1根据判断Pl-251>0是否成立;当Pl-251>0成立,执行步骤204和步骤205;当Pl-251>0不成立时,执行步骤206;
步骤204、采用所述主控器1根据公式得到负荷偏差所需尿素溶液补偿量c;
步骤205、采用所述主控器1根据公式Y=(a+b+c)×15,得到尿素溶液投入量设定值Y;
步骤206、采用所述主控器1根据公式Y=(a+b)×15,得到尿素溶液投入量设定值Y;
步骤三、尿素溶液前馈量的获取:所述主控器1判断锅炉控制模块3和汽轮控制模块4是否均工作,当锅炉控制模块3或者汽轮控制模块4不工作,说明循环流化床机组未采用协调控制方式,执行步骤301;否则,当锅炉控制模块3和汽轮控制模块4均工作,执行步骤302;
步骤301、当循环流化床机组未采用协调控制方式时,采用所述主控器1调取所述一阶惯性环节模块对步骤101中得到的发电机当前负荷值Pz进行一次惯性滤波,得到一次惯性滤波后的当前负荷值Pz′,并采用所述主控器1根据公式Yb=(Pz-Pz′)×0.1,得到尿素溶液前馈量Yb;
步骤302、当循环流化床机组采用协调控制方式时,采用所述主控器1调取所述一阶惯性环节模块对步骤102中得到的发电机当前负荷值Pz进行一次惯性滤波,得到一次惯性滤波后的当前负荷值Pz′,并采用所述主控器1根据公式Yb=(Pz-Pz′)×0.2,得到尿素溶液前馈量Yb;
步骤四、尿素溶液调节阀开度的获取:所述主控器1对尿素溶液投入量设定值Y与尿素溶液当前测量值进行减法运算,得到尿素溶液偏差值,所述主控器1对所述尿素溶液偏差值和尿素溶液前馈量Yb进行PI运算,形成尿素溶液流量指令信号,并将尿素溶液流量指令信号发送至锅炉控制模块3,所述锅炉控制模块3根据尿素溶液流量指令信号对调节阀13的开度进行调节。
本实施例中,步骤202中所述NOx浓度最大值Wmax的获取过程如下:
步骤2021、采用第一NOx浓度检测模块11对循环流化床锅炉5一个出烟口处的NOx浓度进行检测,并将检测到的第一NOx浓度发送至主控器1,同时,采用第二NOx浓度检测模块12对循环流化床锅炉另一出烟口处的NOx浓度进行检测,并将检测到的第二NOx浓度发送至主控器1;
步骤2022、所述主控器1将接收到的第一NOx浓度和第二NOx浓度进行比较,当第一NOx浓度检测模块11检测到的第一NOx浓度大于第二NOx浓度检测模块12检测到的第二NOx浓度,则所述NOx浓度最大值Wmax为第一NOx浓度;
当第一NOx浓度检测模块11检测到的第一NOx浓度小于第二NOx浓度检测模块12检测到的第二NOx浓度,则所述NOx浓度最大值Wmax为第二NOx浓度;
当第一NOx浓度检测模块11检测到的第一NOx浓度等于第二NOx浓度检测模块12检测到的第二NOx浓度,则所述NOx浓度最大值Wmax为第一NOx浓度或者第二NOx浓度。
本实施例中,步骤四中所述PI运算中,比例系数Kp的取值范围为150≤Kp≤165,积分系数Ki的取值范围为0.5≤Ki≤1.5。
本实施例中,步骤102中所述一阶惯性环节模块的传递函数为其中,Tc1为惯性时间常数,1≤Tc1≤99。
本实施例中,设置一阶惯性环节对预设的发电机负荷目标值进行三次惯性滤波,是为了消除干扰造成预设的发电机负荷目标值Pl跳变,实现了对发电机当前负荷值Pz的准确获取,进而可以准确地获取尿素溶液投入量设定值。
本实施例中,通过对尿素投入自动的优化,使整个尿素溶液投入过程更加快速、迅捷。通过提前调节尿素溶液流量,来保证NOx排放的达标,节约了尿素溶液的用量和减少了下游设备的腐蚀损坏,实现了公司节能减耗、增效的双赢目标。两台循环流化床机组一年可节约尿素300吨,按2000元/吨算,全年可节成本约60万元;预计除盐水脱硝用每年可节约2300吨,折算成原水为3400吨,按5元/吨计算,全年可节约成本1.7万元;共计61.7万元。
需要说明的是,所述发电机当前负荷值为发电机7实际负荷。
本实施例中,当发电机7实际负荷为降负荷的过程,则计算出的尿素溶液前馈量为负值,补偿至PI运算中为负作用,从而根据发电机7实际负荷变化趋势,提前将尿素溶液流量减少,避免了降负荷过程中,尿素投入系统反应慢造成的大量尿素浪费和下游设备的腐蚀损坏。
当发电机7实际负荷为升负荷的过程,则计算出的尿素溶液前馈量为正值,补偿至PI运算中为正作用,从而根据发电机7实际负荷指令变化趋势,提前将尿素溶液流量增大,避免了增负荷过程中,尿素投入系统反应慢造成的出口烟气NOx超标问题。
本实施例中,NOx浓度所需的补偿量b的计算,是为了循环流化床锅炉5炉区两个出烟口处NOx浓度中取NOx浓度最大值的优化逻辑,当循环流化床锅炉5任一出烟口处的NOx浓度大于60mg/m3时,根据NOx浓度富余量,可调节尿素溶液调节阀13的开度,从而调节进入循环流化床锅炉5尿素流量,降低NOx浓度,确保NOx排放合格,符合环保要求。
本实施例中,获取尿素溶液前馈量是为了提高尿素溶液投入快速对循环流化床过滤5出口处NOx浓度进行处理,响应速度快。
综上所述,本发明简单合理且实现方便,不仅考虑NOx浓度所需尿素溶液的补偿量,而且预设的发电机负荷目标值与发电机实际负荷之间差值对尿素溶液投入量设定值进行补偿修正,得到尿素溶液调节阀开度,实现对尿素溶液流量的控制,解决尿素溶液浪费和调整难度大、响应速度慢的问题,实用性强。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种循环流化床机组尿素溶液自动投入优化装置,其特征在于:包括循环流化床机组、控制模块和调节尿素溶液流量的调节阀(13),所述循环流化床机组包括依次连接的循环流化床锅炉(5)、汽轮机(6)和发电机(7),所述控制模块包括主控器(1)以及与主控器(1)相接的锅炉控制模块(3)和汽轮控制模块(4),所述主控器(1)的输入端接有第一功率检测模块(8)、第二功率检测模块(9)、第三功率检测模块(10)、第一NOx浓度检测模块(11)和第二NOx浓度检测模块(12),所述锅炉控制模块(3)与循环流化床锅炉(5)相接,所述汽轮控制模块(4)与汽轮机(6)相接,所述调节阀(13)由锅炉控制模块(3)进行控制且其与锅炉控制模块(3)相接,所述调节阀(13)与循环流化床锅炉(5)相接;
第一功率检测模块(8)、第二功率检测模块(9)和第三功率检测模块(10):用于对发电机(7)的有功功率进行实时检测,并将分别检测到第一有功功率值、第二有功功率值和第三有功功率值发送至主控器(1);
第一NOx浓度检测模块(11):用于对循环流化床锅炉(5)一个出烟口处的NOx浓度进行检测,并将检测到的第一NOx浓度发送至主控器(1);
第二NOx浓度检测模块(12):用于对循环流化床锅炉另一出烟口处的NOx浓度进行检测,并将检测到的第二NOx浓度发送至主控器(1),以得到NOx浓度最大值Wmax;NOx浓度最大值Wmax的获取如下:
主控器(1)将接收到的第一NOx浓度和第二NOx浓度进行比较,当第一NOx浓度检测模块(11)检测到的第一NOx浓度大于第二NOx浓度检测模块(12)检测到的第二NOx浓度,则所述NOx浓度最大值Wmax为第一NOx浓度;
当第一NOx浓度检测模块(11)检测到的第一NOx浓度小于第二NOx浓度检测模块(12)检测到的第二NOx浓度,则所述NOx浓度最大值Wmax为第二NOx浓度;
当第一NOx浓度检测模块(11)检测到的第一NOx浓度等于第二NOx浓度检测模块(12)检测到的第二NOx浓度,则所述NOx浓度最大值Wmax为第一NOx浓度或者第二NOx浓度;
主控器(1):用于判断锅炉控制模块(3)和汽轮控制模块(4)是否均工作,当锅炉控制模块(3)或者汽轮控制模块(4)不工作,说明循环流化床机组未采用协调控制方式;当锅炉控制模块(3)和汽轮控制模块(4)均工作,说明循环流化床机组采用协调控制方式;
当循环流化床机组未采用协调控制方式时,主控器(1)对接收到的第一有功功率值、第二有功功率值和第三有功功率值按照从小到大的顺序进行排序,则处于中间的有功功率值作为发电机当前负荷值Pz;当循环流化床机组采用协调控制方式时,主控器(1)调取一阶惯性环节模块对预设的发电机负荷目标值Pl进行一次惯性滤波,得到一次惯性滤波后的功率值;主控器(1)调取所述一阶惯性环节模块对一次惯性滤波后的功率值进行二次惯性滤波,得到二次惯性滤波后的功率值;主控器(1)调取所述一阶惯性环节模块对二次惯性滤波后的功率值进行三次惯性滤波,得到三次惯性滤波后的功率值,则三阶惯性滤波后的功率值为发电机当前负荷值Pz;其中,一阶惯性环节模块的传递函数为其中,Tc1为惯性时间常数,1≤Tc1≤99;
主控器(1)根据公式计算得到当前负荷值所需尿素溶液量a;主控器(1)根据公式得到NOx浓度所需的补偿量b;主控器(1)判断Pl-251>0是否成立,当Pl-251>0成立,主控器(1)根据公式得到负荷偏差所需尿素溶液补偿量c;主控器(1)根据公式Y=(a+b+c)×15,得到尿素溶液投入量设定值Y;当Pl-251>0不成立时,主控器(1)根据公式Y=(a+b)×15,得到尿素溶液投入量设定值Y;
当循环流化床机组未采用协调控制方式时,主控器(1)调取所述一阶惯性环节模块对发电机当前负荷值Pz进行一次惯性滤波,得到一次惯性滤波后的当前负荷值Pz′,主控器(1)根据公式Yb=(Pz-Pz′)×0.1,得到尿素溶液前馈量Yb;当循环流化床机组采用协调控制方式时,主控器(1)调取所述一阶惯性环节模块对发电机当前负荷值Pz进行一次惯性滤波,得到一次惯性滤波后的当前负荷值Pz′,主控器(1)根据公式Yb=(Pz-Pz′)×0.2,得到尿素溶液前馈量Yb;
主控器(1)对尿素溶液投入量设定值Y与尿素溶液当前测量值进行减法运算,得到尿素溶液偏差值,主控器(1)对所述尿素溶液偏差值和尿素溶液前馈量Yb进行PI运算,形成尿素溶液流量指令信号;
锅炉控制模块(3):用于根据主控器(1)发送的尿素溶液流量指令信号对调节阀(13)的开度进行调节;
汽轮控制模块(4):用于控制汽轮机(6)。
2.按照权利要求1所述的一种循环流化床机组尿素溶液自动投入优化装置,其特征在于:所述控制模块还包括参数设置模块(15)、显示屏(2)和数据存储器(14),所述参数设置模块(15)、显示屏(2)和数据存储器(14)均与主控器(1)相接。
3.按照权利要求1所述的一种循环流化床机组尿素溶液自动投入优化装置,其特征在于:所述主控器(1)为单片机、DSP微控制器、ARM微控制器或者FPGA微控制器。
4.一种利用如权利要求1所述装置对循环流化床机组尿素溶液自动投入进行优化的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、发电机当前负荷值的获取:所述主控器(1)判断锅炉控制模块(3)和汽轮控制模块(4)是否均工作,当锅炉控制模块(3)或者汽轮控制模块(4)不工作,说明循环流化床机组未采用协调控制方式,执行步骤101;否则,当锅炉控制模块(3)和汽轮控制模块(4)均工作,执行步骤102;
步骤101、当循环流化床机组未采用协调控制方式时,采用第一功率检测模块(8)对发电机(7)的有功功率进行实时检测,并将检测到第一有功功率值发送至主控器(1),采用第二功率检测模块(9)对发电机(7)的有功功率进行实时检测,并将检测到第二有功功率值发送至主控器(1),采用第三功率检测模块(10)对发电机(7)的有功功率进行实时检测,并将检测到第三有功功率值发送至主控器(1),所述主控器(1)对接收到的第一有功功率值、第二有功功率值和第三有功功率值按照从小到大的顺序进行排序,则处于中间的有功功率值作为发电机当前负荷值Pz;
步骤102、当循环流化床机组采用协调控制方式时,采用所述主控器(1)调取一阶惯性环节模块对预设的发电机负荷目标值Pl进行一次惯性滤波,得到一次惯性滤波后的功率值;采用所述主控器(1)调取所述一阶惯性环节模块对一次惯性滤波后的功率值进行二次惯性滤波,得到二次惯性滤波后的功率值;采用所述主控器(1)调取所述一阶惯性环节模块对二次惯性滤波后的功率值进行三次惯性滤波,得到三次惯性滤波后的功率值,则三阶惯性滤波后的功率值为发电机当前负荷值Pz;
步骤二、尿素溶液投入量设定值的获取,具体包括以下步骤:
步骤201、采用所述主控器(1)根据公式
计算得到当前负荷值所需尿素溶液量a;
步骤202、采用所述主控器(1)根据公式得到NOx浓度所需的补偿量b;其中,Wmax表示NOx浓度最大值;
步骤203、采用所述主控器(1)根据判断Pl-251>0是否成立;当Pl-251>0成立,执行步骤204和步骤205;当Pl-251>0不成立时,执行步骤206;
步骤204、采用所述主控器(1)根据公式得到负荷偏差所需尿素溶液补偿量c;
步骤205、采用所述主控器(1)根据公式Y=(a+b+c)×15,得到尿素溶液投入量设定值Y;
步骤206、采用所述主控器(1)根据公式Y=(a+b)×15,得到尿素溶液投入量设定值Y;
步骤三、尿素溶液前馈量的获取:所述主控器(1)判断锅炉控制模块(3)和汽轮控制模块(4)是否均工作,当锅炉控制模块(3)或者汽轮控制模块(4)不工作,说明循环流化床机组未采用协调控制方式,执行步骤301;否则,当锅炉控制模块(3)和汽轮控制模块(4)均工作,执行步骤302;
步骤301、当循环流化床机组未采用协调控制方式时,采用所述主控器(1)调取所述一阶惯性环节模块对步骤101中得到的发电机当前负荷值Pz进行一次惯性滤波,得到一次惯性滤波后的当前负荷值Pz′,并采用所述主控器(1)根据公式Yb=(Pz-Pz′)×0.1,得到尿素溶液前馈量Yb;
步骤302、当循环流化床机组采用协调控制方式时,采用所述主控器(1)调取所述一阶惯性环节模块对步骤102中得到的发电机当前负荷值Pz进行一次惯性滤波,得到一次惯性滤波后的当前负荷值Pz′,并采用所述主控器(1)根据公式Yb=(Pz-Pz′)×0.2,得到尿素溶液前馈量Yb;
步骤四、尿素溶液调节阀开度的获取:所述主控器(1)对尿素溶液投入量设定值Y与尿素溶液当前测量值进行减法运算,得到尿素溶液偏差值,所述主控器(1)对所述尿素溶液偏差值和尿素溶液前馈量Yb进行PI运算,形成尿素溶液流量指令信号,并将尿素溶液流量指令信号发送至锅炉控制模块(3),所述锅炉控制模块(3)根据尿素溶液流量指令信号对调节阀(13)的开度进行调节;
步骤102中所述一阶惯性环节模块的传递函数为其中,Tc1为惯性时间常数,1≤Tc1≤99。
5.按照权利要求4所述的方法,其特征在于:步骤202中所述NOx浓度最大值Wmax的获取过程如下:
步骤2021、采用第一NOx浓度检测模块(11)对循环流化床锅炉(5)一个出烟口处的NOx浓度进行检测,并将检测到的第一NOx浓度发送至主控器(1),同时,采用第二NOx浓度检测模块(12)对循环流化床锅炉另一出烟口处的NOx浓度进行检测,并将检测到的第二NOx浓度发送至主控器(1);
步骤2022、所述主控器(1)将接收到的第一NOx浓度和第二NOx浓度进行比较,当第一NOx浓度检测模块(11)检测到的第一NOx浓度大于第二NOx浓度检测模块(12)检测到的第二NOx浓度,则所述NOx浓度最大值Wmax为第一NOx浓度;
当第一NOx浓度检测模块(11)检测到的第一NOx浓度小于第二NOx浓度检测模块(12)检测到的第二NOx浓度,则所述NOx浓度最大值Wmax为第二NOx浓度;
当第一NOx浓度检测模块(11)检测到的第一NOx浓度等于第二NOx浓度检测模块(12)检测到的第二NOx浓度,则所述NOx浓度最大值Wmax为第一NOx浓度或者第二NOx浓度。
6.按照权利要求4所述的方法,其特征在于:步骤四中所述PI运算中,比例系数Kp的取值范围为150≤Kp≤165,积分系数Ki的取值范围为0.5≤Ki≤1.5。
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