CN110145761B - 一种bfg锅炉负压优化控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种BFG锅炉负压优化控制方法，包括如下步骤：炉膛负压测量值减去炉膛负压设定值得到炉膛负压偏差信号；炉膛负压偏差信号输入PI控制器，PI控制器计算PI运算输出量；氧量校正后的送风量乘以前馈增益得到送风量前馈运算输出量；高炉煤气总管压力乘以前馈增益得到煤气量前馈运算输出量；将PI运算输出量加上送风量前馈运算输出量以及煤气量前馈运算输出量，得到引风机变频输入量；通过引风机变频输入量调节引风机出力，进而调整炉膛负压。本发明既能使引风变频控制响应送风量变化对炉膛负压进行连续偏差调节，又能快速响应高炉煤气量的变化，从而保证炉膛压力维持微负压、稳定锅炉燃烧，抑制系统内扰，提高发电机组运行稳定性。
Description
技术领域
本发明属于热工自动控制技术领域，具体涉及一种BFG（Blast Furnace Gas）锅炉的负压优化控制方法。
背景技术
钢厂炼钢过程中，大量产生高炉煤气，配套建设的BFG锅炉将高炉煤气充分燃烧并转化为电能量，实现了资源的二次利用。此类电站的锅炉与常规燃煤锅炉不同，它的特点是以钢铁厂的废气为燃料，没有燃料预处理的工艺过程，燃烧后的烟气可直接排放到大气，不需要对烟气进行处理。
对于常规的燃煤电厂，负荷调节一般都是根据电负荷来定汽机的负荷，汽机负荷变化反映到主蒸汽压力的变化，然后锅炉根据主蒸汽压力来调节进口燃料量。BFG锅炉的燃料直接接自钢厂高炉煤气管网，与燃煤电厂相比，没有燃料制备的过程，通常在电厂入口也不设置煤气柜，高炉煤气的用量受钢厂产气量和钢厂其它用户的影响。BFG锅炉燃料量的控制主要听从钢厂能源调度的安排，一般不能根据发电量调节。而是反过来，根据高炉煤气的量来确定机组的发电量。由于直接接自高炉煤气管网，高炉煤气的压力波动很大，在BFG锅炉的自动控制中燃烧调节很难投自动，某电厂自投运以来，燃烧调节一直运行不稳定。高炉煤气压力波动还影响炉膛负压的自动调节，再加上风门的调节精度不高，使炉膛负压的自动调节也不是很稳定。
经典负压控制策略应用于BFG锅炉效果却不甚理想。由于炼钢过程中产生的高炉煤气对BFG锅炉的燃烧产生持续的内扰，在负压自动投入情况下，炉膛压力仍会出现-200Pa至200Pa的波动，不利于锅炉主设备的安全稳定运行。炉膛正压燃烧固然存在诸多不安全因素；过低的负压燃烧则会导致部分煤气未能完全燃烧就进入烟道，同时将热能带入烟道（这样会提前加速引风机损坏和造成热量损失）。另外，大幅波动的负压会对过热气温产生持续的系统内扰，造成减温水调阀的频繁动作，缩短减温水调阀的使用寿命。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种BFG锅炉负压优化控制方法，能够在钢厂送来的高炉煤气量变化时，既能使引风变频控制响应送风量变化对炉膛负压进行连续偏差调节，又能快速响应高炉煤气量的变化，从而保证炉膛压力维持微负压、稳定锅炉燃烧，抑制系统内扰，提高发电机组运行稳定性。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种BFG锅炉负压优化控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将通过压力变送器测得的炉膛负压测量值PV减去目标BFG锅炉的炉膛负压设定值SP得到炉膛负压偏差信号△P；
步骤二：将炉膛负压偏差信号△P输入PI控制器，PI控制器基于控制参数计算PI运算输出量U；
步骤三：将氧量校正后的送风量测量值乘以送风量前馈增益Kff1得到送风量前馈运算输出量Uff1；
步骤四：将高炉煤气总管压力测量值乘以煤气总管压力前馈增益Kff2得到煤气量前馈运算输出量Uff2；
步骤五：将PI运算输出量U加上送风量前馈运算输出量Uff1以及煤气量前馈运算输出量Uff2，得到引风机变频输入量，即U+Uff1+Uff2等于引风机变频输入量；
步骤六：通过引风机变频输入量调节引风机出力，通过引风机出力的变化调整炉膛负压。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
进一步地，所述压力变送器测量炉膛负压，得到炉膛负压测量值PV。
进一步地，所述步骤一中，将炉膛负压测量值PV以及炉膛负压设定值SP归一化到量程范围的百分数。
进一步地，所述炉膛负压测量值PV以及炉膛负压设定值SP统一变换到0~100区间。
进一步地，所述步骤二中，PI控制器的控制参数如下：比例增益Kp的值为0.01，积分时间Ti的值为20s，微分系数Kd的值为0。
进一步地，所述步骤三中，将氧量校正后的送风量测量值依据量程统一变换到0~100区间，送风量前馈增益Kff1预设值为0.2。
进一步地，所述步骤四中，将高炉煤气总管压力测量值依据量程统一变换到0~100区间，煤气总管压力前馈增益Kff2预设值为0.2。
本发明的有益效果是：能够在钢厂送来的高炉煤气量变化时，既能使引风变频控制响应送风量变化对炉膛负压进行连续偏差调节，又能快速响应高炉煤气量的变化，从而保证炉膛压力维持微负压、稳定锅炉燃烧，抑制系统内扰，提高发电机组运行稳定性；并能抑制过热气温控制的负压内扰，减少减温水调阀的频繁动作，延长减温水调阀的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的BFG锅炉负压优化控制方法框图。
图2是本发明的BFG锅炉负压优化控制方法流程图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
本发明的快速消除机组炉膛负压动态偏差的前馈控制方法可在各类分散控制系统DCS中直接通过组态方式实现，该控制系统已在某钢铁公司配套建设的220t/h全烧煤气锅炉机组上成功应用。
在采用本发明之前，机组在大部分的运行时间里炉膛压力均在（-173~170）Pa之间的波动，且无法镇定收敛。而采用本发明后，炉膛压力的波动能控制在（-80Pa~5.9Pa）的安全区间，有效抑制了高炉煤气扰动源的偶发性干扰，提高了炉膛压力的控制精度，并且抑制了对过热气温控制的扰动，减缓了减温水调阀的动作频率，延长了减温水调阀的使用寿命。
如图1、图2所示的一种BFG锅炉负压优化控制方法，包括如下步骤：
步骤一：将通过压力变送器测得的炉膛负压测量值PV减去目标BFG锅炉的炉膛负压设定值SP得到炉膛负压偏差信号△P。压力变送器测量炉膛负压，得到炉膛负压测量值PV。计算时，将炉膛负压测量值PV以及炉膛负压设定值SP统一变换到0~100区间。
步骤二：将炉膛负压偏差信号△P输入PI控制器，PI控制器基于控制参数计算PI运算输出量U。PI控制器的控制参数如下：比例增益Kp的值为0.01，积分时间Ti的值为20s，微分系数Kd的值为0。
步骤三：将氧量校正后的送风量测量值乘以送风量前馈增益Kff1得到送风量前馈运算输出量Uff1。计算时，将氧量校正后的送风量测量值依据量程统一变换到0~100区间，送风量前馈增益Kff1预设值为0.2。
步骤四：将高炉煤气总管压力测量值乘以煤气总管压力前馈增益Kff2得到煤气量前馈运算输出量Uff2。计算时，将高炉煤气总管压力测量值依据量程统一变换到0~100区间，煤气总管压力前馈增益Kff2预设值为0.2。
步骤五：将PI运算输出量U加上送风量前馈运算输出量Uff1以及煤气量前馈运算输出量Uff2，得到引风机变频输入量，即U+Uff1+Uff2等于引风机变频输入量。
步骤六：通过引风机变频输入量调节引风机出力，通过引风机出力的变化调整炉膛负压。
改进后的BFG锅炉负压控制能够在钢厂送来的高炉煤气量变化时，既能使引风变频控制响应送风量变化对炉膛负压进行连续偏差调节，又能快速响应高炉煤气量的变化，从而保证炉膛压力维持微负压、稳定锅炉燃烧，抑制系统内扰，提高发电机组运行稳定性。并能抑制过热气温控制的负压内扰，减少减温水调阀的频繁动作，延长减温水调阀的使用寿命。
需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种BFG锅炉负压优化控制方法，包括如下步骤：
步骤一：将通过压力变送器测得的炉膛负压测量值PV减去目标BFG锅炉的炉膛负压设定值SP得到炉膛负压偏差信号△P；
其特征在于，还包括如下步骤：
步骤二：将炉膛负压偏差信号△P输入PI控制器，PI控制器基于控制参数计算PI运算输出量U；
步骤三：将氧量校正后的送风量测量值乘以送风量前馈增益Kff1得到送风量前馈运算输出量Uff1；
步骤四：将高炉煤气总管压力测量值乘以煤气总管压力前馈增益Kff2得到煤气量前馈运算输出量Uff2；
步骤五：将PI运算输出量U加上送风量前馈运算输出量Uff1以及煤气量前馈运算输出量Uff2，得到引风机变频输入量，即U+Uff1+Uff2等于引风机变频输入量；
步骤六：通过引风机变频输入量调节引风机出力，通过引风机出力的变化调整炉膛负压。
2.如权利要求1所述的一种BFG锅炉负压优化控制方法，其特征在于：所述压力变送器测量炉膛负压，得到炉膛负压测量值PV。
3.如权利要求1所述的一种BFG锅炉负压优化控制方法，其特征在于：所述步骤一中，将炉膛负压测量值PV以及炉膛负压设定值SP归一化到量程范围的百分数。
4.如权利要求3所述的一种BFG锅炉负压优化控制方法，其特征在于：所述炉膛负压测量值PV以及炉膛负压设定值SP统一变换到0~100区间。
5.如权利要求1所述的一种BFG锅炉负压优化控制方法，其特征在于：所述步骤二中，PI控制器的控制参数如下：比例增益Kp的值为0.01，积分时间Ti的值为20s，微分系数Kd的值为0。
6.如权利要求1所述的一种BFG锅炉负压优化控制方法，其特征在于：所述步骤三中，将氧量校正后的送风量测量值依据量程统一变换到0~100区间，送风量前馈增益Kff1预设值为0.2。
7.如权利要求1所述的一种BFG锅炉负压优化控制方法，其特征在于：所述步骤四中，将高炉煤气总管压力测量值依据量程统一变换到0~100区间，煤气总管压力前馈增益Kff2预设值为0.2。
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