CN111637490A - 一种四角切圆锅炉的二次风门控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种四角切圆锅炉的二次风门控制方法和系统。该方法包括：二次风门控制模型获取检测数据，其中，检测数据具体包括：脱硝系统入口处的NOx浓度、再热器温度和/或空预器出口的CO浓度；二次风门控制模型根据检测数据，确定各个二次风门组分别所对应的组风门总开度；根据各个二次风门组分别所对应的组风门总开度，以及各个二次风门组分别所对应的开度分配规则，对各个二次风门的开度进行控制。一方面将数量众多的二次风门划分为了多个二次风门组，另一方面利用二次风门控制模型来对各个二次风门组内的二次风门进行自动化的控制，通过这种分组加自动化控制的方式来实现对众多二次风门的控制，解决了现有技术中的问题。

Description

一种四角切圆锅炉的二次风门控制方法和系统

技术领域

本申请涉及电站锅炉燃烧控制技术领域，尤其涉及一种四角切圆锅炉的二次风门控制方法和系统。

背景技术

四角切圆锅炉作为火力发电的核心设备，其煤粉燃烧过程中通常需要通过二次风门来向炉内通入二次风，以使得煤粉充分燃烧。但是由于二次风门的数量较多，导致其控制难度较大，特别是一些电站主要依靠操作人员手动控制这些二次风门的开度，而操作人员可能会由于所控制的二次风门数量过多、经验不足等原因，使得二次风门的开度控制效果不佳。因此，需要提供一种对四角切圆锅炉的二次风门进行控制方法，以解决该问题。

发明内容

本申请实施例提供一种四角切圆锅炉的二次风门控制方法和系统，用于解决现有技术中的问题。

本申请实施例提供一种四角切圆锅炉的二次风门控制方法，包括：

二次风门控制模型获取检测数据，其中，所述检测数据具体包括：脱硝系统入口处的NOx浓度、再热器温度和/或空预器出口的CO浓度；

二次风门控制模型根据所述检测数据，确定各个二次风门组分别所对应的组风门总开度；

根据各个二次风门组分别所对应的组风门总开度，以及各个二次风门组分别所对应的开度分配规则，对各个二次风门的开度进行控制。

优选的，所述方法还包括：

通过激励测试法对所述二次风门控制模型进行优化。

优选的，通过激励测试法对所述二次风门控制模型进行优化，具体包括：

对第二检测数据进行扰动处理；

利用所述二次风门控制模型对扰动处理后的第二检测数据进行辨识，并根据辨识得到的误差上界确定所述二次风门控制模型的品质等级；

根据所述品质等级进行模型检验，并根据检验结果对所述二次风门控制模型进行优化。

优选的，所述方法还包括：

根据各个二次风门的功能，将各所述二次风门划分为多个二次风门组，其中，所述的多个二次风门组中包括：托底风门组、燃尽风风门组、辅助风门组、周界风门组和分离燃尽风门组。

优选的，所述开度分配规则具体包括：均等分配规则；则，

根据各个二次风门组分别所对应的组风门总开度，以及各个二次风门组分别所对应的开度分配规则，对各个二次风门的开度进行控制，具体包括：

针对各个二次风门组，将所述二次风门组所对应的组风门总开度除以所述二次风门组内的二次风门数量，并根据计算结果对所述二次风门组内的二次风门的开度进行控制。

优选的，各个二次风门组中包括：分离燃尽风门组；则，

根据各个二次风门组分别所对应的组风门总开度，以及各个二次风门组分别所对应的开度分配规则，对各个二次风门的开度进行控制，具体包括：

确定所述分离燃尽风门组中各层二次风门的权重；

根据所述分离燃尽风门组的组风门总开度，以及所述分离燃尽风门组中各层二次风门的权重，确定各层二次风门分别所对应的开度；

将各层二次风门分别所对应的开度除以各层二次风门的数量，并根据计算结果对所述分离燃尽风门组内各层的二次风门的开度进行控制。

优选的，二次风门控制模型获取检测数据，具体包括：

二次风门控制模型从所述电厂分散控制系统DCS获取所述检测数据。

本申请实施例还提供一种四角切圆锅炉的二次风门控制系统，包括：二次风门优化控制站、通讯线路和电厂分散控制系统DCS，其中：

所述二次风门优化控制站中包括二次风门控制模型；

所述二次风门控制模型通过所述通讯线路从所述电厂分散控制系统DCS获取检测数据，并根据所述检测数据，确定各个二次风门组分别所对应的组风门总开度，其中，所述检测数据具体包括：脱硝系统入口处的NOx浓度、再热器温度和/或空预器出口的CO浓度；

所述二次风门优化控制站根据各个二次风门组分别所对应的组风门总开度，以及各个二次风门组分别所对应的开度分配规则，确定各个二次风门的开度；

所述电厂分散控制系统DCS根据所述二次风门优化控制站所确定的各个二次风门的开度，对各个二次风门进行控制。

优选的，所述通讯线路具体包括Modbus通讯线路或者OPC通讯线路。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

采用本申请实施例所提供的四角切圆锅炉的二次风门控制方法，利用二次风门控制模型获取检测数据，并根据该检测数据确定各个二次风门组分别所对应的组风门总开度，然后根据各个二次风门组分别所对应的组风门总开度，以及各个二次风门组分别所对应的开度分配规则，对各个二次风门的开度进行控制。因此，一方面将数量众多的二次风门划分为了多个二次风门组，另一方面利用二次风门控制模型来对各个二次风门组内的二次风门进行自动化的控制，通过这种分组加自动化控制的方式来实现对众多二次风门的控制，解决了现有技术中的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的四角切圆锅炉的二次风门控制方法的具体流程示意图；

图2为本申请实施例提供的四角切圆锅炉的二次风门控制方法中，分离燃尽风门组的各层开度分配方法；

图3为本申请实施例提供的四角切圆锅炉的二次风门控制方法中，对于分离燃尽风门组的控制方法。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

如前所示，目前四角切圆锅炉的二次风门数量较多，导致其控制难度较大。基于此，本申请提供了一种四角切圆锅炉的二次风门控制方法，该方法中，一方面将数量众多的二次风门划分为了多个二次风门组，另一方面利用二次风门控制模型来对各个二次风门组中的二次风门进行自动化的控制。

如图1所示为该二次风门控制方法的流程示意图，其包括：

步骤S11：将各个二次风门划分为多个二次风门组。

由于四角切圆锅炉中的二次风门通常数量较多，这里可以先将这些二次风门划分为多个二次风门组，其具体划分方式可以根据实际情况来确定。

比如一种方式可以是，根据各个二次风门的功能，将这些二次风门划分为多个二次风门组。在实际应用中，部分的二次风门设置于四角切圆锅炉的最底部，这部分的二次风门由于设计风量通常很大，主要用于通入较大的风量，因此可以将这些二次风门划分为一个二次风门组，称之为托底风门组。对于托底风门组中的二次风门，通常可以维持较大的开度(100％的开度，即全开)，但由于其巨大的风量设计，所以其对脱硝系统入口处的NOx浓度、再热器温度和空预器出口的CO浓度等也有较强的影响作用。

又比如，四角切圆锅炉的主燃烧区最上部的二次风门，这些二次风门的设计风量较大，对NOx浓度的影响并不显著，但对再热器温度有较为明显的影响，因此也可以将这些二次风门划分为一个二次风门组，称之为燃尽风风门组。

又比如，四角切圆锅炉的主燃烧区域的二次风门，这些二次风门的设计风量较小，并且这些二次风门联动后对再热器温度及脱硝系统入口处的NOx浓度有一定影响，因此也可以将这些二次风门划分为一个二次风门组，称之为辅助风门组。

又比如，可以四角切圆锅炉的的周界二次风门分为一组，这些二次风门的风量最小，主要起到保护喷口作用，通常与对应磨煤机的出力呈函数关系变化，该二次风门组可以称之为周界风门组。

又比如，可以将分离燃尽风(SOFA)的风门分为一组，SOFA风门的开度大小会影响二次风的分离度(指SOFA风量占二次风量的百分比)以及主燃烧区域的缺氧程度，其对热汽温度及脱硝系统入口处的NOx浓度有很强且直观的影响，因此也可以将这些二次风门划分为一个二次风门组，称之为分离燃尽风门组。

在实际应用中，还可以根据其他的分组方式将四角切圆锅炉中的二次风门划分为多个二次风门组，从而便于进行控制。

步骤S12：二次风门控制模型获取检测数据。

其中，该检测数据可以包括脱硝系统入口处的NOx浓度、再热器温度和/或空预器出口的CO浓度等。

在实际应用中，通常可以利用相应的传感器来实时检测脱硝系统入口处的NOx浓度、再热器温度和/或空预器出口的CO浓度等，然后这些检测数据会被传送至电厂分散控制系统(distributedcontrolsystem，DCS)，然后二次风门控制模型可以从电厂分散控制系统DCS中获取这些检测数据。当然在实际应用中，还可以通过其他方式来获取检测数据，比如，二次风门控制模型从预存的数据库中获取该检测数据。

步骤S13：二次风门控制模型根据该检测数据，确定各个二次风门组分别所对应的组风门总开度。

在获取这些检测数据之后，可以将检测数据从二次风门控制模型的输入层输入至二次风门控制模型，从而利用该二次风门控制模型来确定各个二次风门组分别所对应的组风门总开度。其中，某个二次风门组所对应的组风门总开度，通常为该二次风门组中各个二次风门开度的总和。

步骤S14：根据各个二次风门组分别所对应的组风门总开度，以及各个二次风门组分别所对应的开度分配规则，对各个二次风门的开度进行控制。

在实际应用中，对于不同的二次风门组，通常可以有不同的开度分配规则，从而向该二次风门组内的不同层的二次风门分配不同的开度，比如针对托底风门组、燃尽风风门组、辅助风门组、周界风门等，可以采用均等分配规则，即二次风门组内的各层二次风门开度相等，并且各层二次风门内的二次风门的开度也相等，此时，针对采用均等分配规则的二次风门组，可以将该二次风门组所对应的组风门总开度除以该二次风门组内的二次风门数量，从而得到该二次风门组内各个二次风门的开度，并依据此对各个二次风门的开度进行控制。

比如，对于分离燃尽风门组，由于其层数通常较多，并且各层二次风门的开度均有重要影响，因此根据实际情况可以采取均等分配规则或非均等分配规则等。比如，对于300MW等级的四角切圆锅炉，分离燃尽风门组通常由4层二次风门，如图2所示，根据实际情况可以采取正塔型分配规则(图2中的正塔型)、倒塔型分配规则(图2中的倒塔型)、均等分配规则(图2中的均等型)、下两层全开分配规则(图2中的下两层全开)、中两层全开分配规则(图2中的中两层全开)、上两层全开分配规则(图2中的上两层全开)等。其中，在图2中，SOFA1～SOFA4分别表示该分离燃尽风门组中的各层二次风门，柱状的长度用于反映该层二次风门的开度的大小。

对于分离燃尽风门组的开度分配方式可以如图3图所示，将二次风门控制模型得到的组风门总开度生成SOFA主控指令，SOFA主控指令代表了当前四角切圆锅炉燃烧工况对二次风分离度的需求。SOFA主控指令下达后，根据分离燃尽风门组型式修正指令在SOFA型式库中选择合理的开度分配规则，以确定各层二次风门(SOFA1～SOFA4)的开度。

分离燃尽风门组型式修正指令目前主要参考再热器温度，在再热器温度偏低时通常采用倒塔型分配规则或上两层全开分配规则，在再热器温度偏高时通常采用正塔型分配规则或下两层型分配规则，一般工况下采用均等分配规则或中两层分配规则。

需要说明的是，对于某个二次风门组而言(称之为当前二次风门组，比如其可以为分离燃尽风门组)，其所对应的组风门总开度为A，并且有一个或多个层，对于同一层内的二次风门，其开度均相同。针对该当前二次风门组，当采用均等分配规则时，其各层二次风门的开度均相等，因此可以将A除以二次风门数量，从而计算出该当前二次风门组内各个二次风门的开度；当采用非均等分配规则时，该当前二次风门组所对应的组风门总开度A，此时可以先确定该当前二次风门组内各层二次风门的权重，其中各层二次风门的权重值可以根据实际情况，如机器使用年限等来确定；然后，根据该当前二次风门组的组风门总开度A，以及各层二次风门的权重，确定各层二次风门分别所对应的开度；然后，由于同一层内的二次风门，其开度均相同，即在同一层内的二次风门为平均分配，可以将各层二次风门分别所对应的开度除以各层中二次风门的数量，从而最终得到各个二次风门的开度，并根据计算结果对当前二次风门组内的各个二次风门的开度进行控制。

对于本申请中的二次风门控制模型，在实际应用中，还可以通过如下方法进行优化，从而进一步提升效果。由于二次风门的开度可能会对脱硝系统入口处的NOx浓度、再热器温度、以及空预器出口的CO浓度等具有重要影响，因此可以检测四角切圆锅炉中的这些数据，并利用这些检测数据(称之为第二检测数据)来生成二次风门控制模型。比如，可以先利用第二检测数据来生成初始二次风门控制模型，然后对初始二次风门控制模型进行优化，直至符合测试条件，从而最终生成二次风门控制模型。其中，具体优化的方式可以为通过激励测试法对初始二次风门控制模型进行优化。

比如，可以将脱硝系统入口处的NOx浓度作为该第二检测数据，根据脱硝系统入口处的NOx浓度生成初始二次风门控制模型，并通过激励测试法进行优化，从而得到最终的二次风门控制模型；也可以将再热器温度作为该第二检测数据，并根据再热器温度生成初始二次风门控制模型，然后通过激励测试法进行优化，从而得到最终的二次风门控制模型；也可以将空预器出口的CO浓度作为该第二检测数据，并根据空预器出口的CO浓度生成初始二次风门控制模型，然后通过激励测试法进行优化，从而得到最终的二次风门控制模型。

在通过激励测试法对初始二次风门控制模型进行优化时，首先可以对第二检测数据进行一定的扰动处理。激励测试法通过在各个二次风门组的组风门总开度控制指令上叠加特定幅度的激励信号，引起有限幅度的扰动，一般来说这种扰动幅度为原指令自然波动幅度的2％-5％，不会对系统的控制品质造成明显影响；然后，利用所述初始二次风门控制模型对扰动处理后的第二检测数据进行辨识，并根据辨识得到的误差上界来确定该初始二次风门控制模型的品质等级；最后，根据该品质等级进行模型检验，并根据检验结果进行初始二次风门控制模型进行优化。具体检验方式可以为：如果大多数(如80％、85％等)的模型是A等级和B等级，其余的模型是C等级，那么这些动态模型对于预测控制来说是可用的，激励测试可以停止。如果上述条件没有满足，则继续激励测试，并在必要时调整参数，直到品质等级满足要求，则得到最终的二次风门控制模型。

另外，基于与本申请中的控制方法相同的发明构思，本申请还可以提供一种四角切圆锅炉的控制系统。其包括二次风门优化控制站、通讯线路和电厂分散控制系统DCS，其中二次风门优化控制站种包括二次风门控制模型。

可以由相应的传感器来实时检测脱硝系统入口处的NOx浓度、再热器温度和/或空预器出口的CO浓度等，然后这些检测数据会被传送至电厂分散控制系统DCS，然后二次风门优化控制站中的二次风门控制模型，可以从电厂分散控制系统DCS中获取这些检测数据。

然后，二次风门控制模型通过通讯线路从电厂分散控制系统DCS获取的检测数据，确定各个二次风门组分别所对应的组风门总开度，并根据各个二次风门组分别所对应的组风门总开度，以及各个二次风门组分别所对应的开度分配规则，确定各个二次风门的开度，并将各个二次风门的开度发送至电厂分散控制系统DCS，从而使得电厂分散控制系统DCS能够根据各个二次风门的开度，对各个二次风门进行控制。

其中，脱硝系统的入口处NOx浓度、再热器温度、空预器出口的CO浓度均包含左、右两侧数据。二次风门优化控制站可以通过Modbus通讯线路或者OPC通讯线路与电厂分散控制系统DCS相连。

需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种四角切圆锅炉的二次风门控制方法，其特征在于，包括：

二次风门控制模型获取检测数据，其中，所述检测数据具体包括：脱硝系统入口处的NOx浓度、再热器温度和/或空预器出口的CO浓度；

二次风门控制模型根据所述检测数据，确定各个二次风门组分别所对应的组风门总开度；

根据各个二次风门组分别所对应的组风门总开度，以及各个二次风门组分别所对应的开度分配规则，对各个二次风门的开度进行控制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过激励测试法对所述二次风门控制模型进行优化。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过激励测试法对所述二次风门控制模型进行优化，具体包括：

对第二检测数据进行扰动处理；

利用所述二次风门控制模型对扰动处理后的第二检测数据进行辨识，并根据辨识得到的误差上界确定所述二次风门控制模型的品质等级；

根据所述品质等级进行模型检验，并根据检验结果对所述二次风门控制模型进行优化。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据各个二次风门的功能，将各所述二次风门划分为多个二次风门组，其中，所述的多个二次风门组中包括：托底风门组、燃尽风风门组、辅助风门组、周界风门组和分离燃尽风门组。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开度分配规则具体包括：均等分配规则；则，

根据各个二次风门组分别所对应的组风门总开度，以及各个二次风门组分别所对应的开度分配规则，对各个二次风门的开度进行控制，具体包括：

针对各个二次风门组，将所述二次风门组所对应的组风门总开度除以所述二次风门组内的二次风门数量，并根据计算结果对所述二次风门组内的二次风门的开度进行控制。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，各个二次风门组中包括：分离燃尽风门组；则，

根据各个二次风门组分别所对应的组风门总开度，以及各个二次风门组分别所对应的开度分配规则，对各个二次风门的开度进行控制，具体包括：

确定所述分离燃尽风门组中各层二次风门的权重；

根据所述分离燃尽风门组的组风门总开度，以及所述分离燃尽风门组中各层二次风门的权重，确定各层二次风门分别所对应的开度；

将各层二次风门分别所对应的开度除以各层二次风门的数量，并根据计算结果对所述分离燃尽风门组内各层的二次风门的开度进行控制。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，二次风门控制模型获取检测数据，具体包括：

二次风门控制模型从所述电厂分散控制系统DCS获取所述检测数据。

8.一种四角切圆锅炉的二次风门控制系统，其特征在于，包括：二次风门优化控制站、通讯线路和电厂分散控制系统DCS，其中：

所述二次风门优化控制站中包括二次风门控制模型；

所述二次风门控制模型通过所述通讯线路从所述电厂分散控制系统DCS获取检测数据，并根据所述检测数据，确定各个二次风门组分别所对应的组风门总开度，其中，所述检测数据具体包括：脱硝系统入口处的NOx浓度、再热器温度和/或空预器出口的CO浓度；

所述二次风门优化控制站根据各个二次风门组分别所对应的组风门总开度，以及各个二次风门组分别所对应的开度分配规则，确定各个二次风门的开度；

所述电厂分散控制系统DCS根据所述二次风门优化控制站所确定的各个二次风门的开度，对各个二次风门进行控制。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述通讯线路具体包括Modbus通讯线路或者OPC通讯线路。

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