CN113701187B - 一种燃尽风门开度控制方法及其存储介质 - Google Patents

一种燃尽风门开度控制方法及其存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种燃尽风门开度控制方法及其存储介质，包括：采集锅炉的负荷值；根据锅炉的负荷值采集相对应的运行氧量实际值，预设锅炉的运行氧量控制阈值，根据所述运行氧量实际值与所述运行氧量控制阈值计算得到锅炉的运行氧量偏差值；根据锅炉的运行氧量偏差值计算修正得到控制回路输出值，经过处理输出燃尽风门开度指令，所述燃尽风门开度指令用于控制燃尽风门开度大小，以获得相对应的燃尽风门开度值；本发明提供一种燃尽风门开度控制方法及其存储介质，锅炉在升降负荷过程偏离稳态运行工况情况下，能够提高煤粉燃尽率，并降低NOx生成浓度。

Description

一种燃尽风门开度控制方法及其存储介质
技术领域
本发明涉及锅炉技术领域，具体涉及一种燃尽风门开度控制方法及其存储介质。
背景技术
随着对国内火电机组AGC响应速率要求不断提高，火电机组在运行中需要频繁、快速升降负荷。为了保证负荷响应速率，负荷变化时给煤量控制存在较大的过调量，当火电机组接收到升(降)负荷指令时，给煤量会迅速大幅上升(下降)，导致运行氧量偏低(偏高)，偏离稳态运行工况。在升负荷时，实际运行氧量偏低导致煤粉燃尽率下降，锅炉热效率降低；在降负荷时，实际运行氧量偏高引起主燃区过量空气系数上升，低氮燃烧效果下降，NOx生成浓度大幅上升。
目前国内外学者对燃尽风开度的研究主要集中于稳态工况下燃尽风率对煤粉燃尽性和NOx生成浓度的影响。在实际应用中，根据燃烧优化调整试验得到各个负荷下NOx生成浓度和煤粉燃尽情况，确定最优的燃尽风开度，制定负荷-燃尽风开度曲线，该控制方法燃尽风开度控制值是由负荷确定的，在某一负荷下输出对应的燃尽风开度。该控制方法适用于稳态工况，但在非稳态工况下，由于煤量过调原因，燃烧状态偏离稳态工况，燃尽风开度仍根据负荷变化不利于煤粉燃尽或降低NOx生成浓度，存在明显缺陷性。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种燃尽风门开度控制方法及其存储介质，锅炉在升降负荷过程偏离稳态运行工况情况下，能够提高煤粉燃尽率，并降低NOx生成浓度。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种燃尽风门开度控制方法，包括：
采集锅炉的负荷值；
根据锅炉的负荷值采集相对应的运行氧量实际值，预设锅炉的运行氧量控制阈值，根据所述运行氧量实际值与所述运行氧量控制阈值计算得到锅炉的运行氧量偏差值；
根据锅炉的负荷值和锅炉的运行氧量偏差值计算修正得到控制回路输出值，经过处理输出燃尽风门开度指令，所述燃尽风门开度指令用于控制燃尽风门开度大小，以获得相对应的燃尽风门开度值。
本发明提供一种燃尽风门开度控制方法及其存储介质，锅炉在升降负荷过程偏离稳态运行工况情况下，能够提高煤粉燃尽率，并降低NOx生成浓度。
作为优选技术方案，所述运行氧量偏差值通过以下公式计算得到：
C＝(A-B)×100％
其中A为运行氧量实际值，B为运行氧量控制阈值，C为运行氧量偏差值。
作为优选技术方案，所述控制回路输出值通过以下公式计算得到：
E＝D+C
其中C为运行氧量偏差值对应的燃尽风门修正值，D为锅炉的负荷值对应的燃尽风门开度值，E为控制回路输出值。
作为优选技术方案，通过燃尽风门开度指令控制燃尽风门开度大小，包括以下步骤：
采集锅炉的负荷值；
采集锅炉的负荷值相对应的运行氧量实际值，预设锅炉的运行氧量控制阈值，根据运行氧量实际值与运行氧量控制阈值计算得到锅炉的运行氧量偏差值；
当运行氧量实际值低于锅炉的运行氧量控制阈值时，根据锅炉的运行氧量偏差值计算得到对应的燃尽风门修正值为负值；
预设运行氧量偏差调节死区修正值范围，确认计算修正得到控制回路输出值不在运行氧量偏差调节死区修正值范围内，输出关小燃尽风门开度指令，控制燃尽风门开度被关小，以获得相对应的燃尽风门开度值。
作为优选技术方案，通过燃尽风门开度指令控制燃尽风门开度大小，包括以下步骤：
采集锅炉的负荷值；
采集锅炉的负荷值相对应的运行氧量实际值，预设锅炉的运行氧量控制阈值，根据运行氧量实际值与运行氧量控制阈值计算得到锅炉的运行氧量偏差值；
当运行氧量实际值高于锅炉的运行氧量控制阈值时，根据锅炉的运行氧量偏差值计算得到对应的燃尽风门开度修正值为正值；
预设运行氧量偏差调节死区修正值范围，确认计算修正得到控制回路输出值不在运行氧量偏差调节死区修正值范围内，输出开大燃尽风门开度指令，控制燃尽风门开度被开大，以获得相对应的燃尽风门开度值。
作为优选技术方案，通过燃尽风门开度指令控制燃尽风门开度大小，包括以下步骤：
采集锅炉的负荷值；
采集锅炉的负荷值相对应的运行氧量实际值，预设锅炉的运行氧量控制阈值，根据运行氧量实际值与运行氧量控制阈值计算得到锅炉的运行氧量偏差值；
根据锅炉的运行氧量偏差值计算修正得到控制回路输出值；
预设运行氧量偏差调节死区修正值范围，确认计算修正得到控制回路输出值在运行氧量偏差调节死区修正值范围内，未输出开大燃尽风门开度指令并且同时未输出关小燃尽风门开度指令，控制燃尽风门开度未被开大和关小，以获得相对应的燃尽风门开度值为0。
作为优选技术方案，还包括：优化处理燃煤锅炉负荷变化过程中NOx变化数据曲线步骤，所述优化处理燃煤锅炉负荷变化过程中NOx变化数据曲线步骤包括：
在锅炉负荷变化过程中，采集N个不同负荷值和N个不同负荷值相对应的运行氧量偏差值，采集并计算修正得到N个不同负荷值和运行氧量偏差值相对应的控制回路输出值，通过N个不同控制回路输出值输出的N个不同燃尽风门开度指令以获得相对应的N个不同燃尽风门开度值，并记录N个不同燃尽风门开度值相对应的N个最优NOx浓度值；
通过DCS自动控制系统将得到的N个不同负荷值、运行氧量偏差值、N个不同燃尽风门开度值和N个最优NOx浓度值拟合获得锅炉负荷-燃尽风开度NOx变化数据曲线。
本发明还提供一种燃尽风门开度控制存储介质，其上存储有计算机程序，存储的计算机程序使电子设备执行如上所述任意一项所述的燃尽风门开度控制方法。
附图说明
图1为一种燃尽风门开度控制方法的流程图；
图2为运行氧量偏差调节燃尽风门开度的控制曲线；
图3为锅炉负荷-燃尽风开度NOx变化数据曲线(未经过本发明燃尽风门开度控制方法处理优化)；
图4为锅炉负荷-燃尽风开度NOx变化数据曲线(经过本发明燃尽风门开度控制方法处理优化)。
具体实施方式
某电厂5号火电机组为600MW四角切圆燃煤机组，设有上下两组燃尽风，每组四层燃尽风喷口，在600MW～210MW全负荷区域稳定工况下，NOx均能控制在200mg/m3以内，低氮燃烧效果良好，但是在300MW～210MW降负荷时，由于煤量超调导致运行氧量大幅上升，NOx浓度随之上升，给脱硝系统带来了巨大运行压力，该机组在300MW～210MW降负荷阶段的NOx浓度变化曲线如图3所示。
如图3所示，锅炉负荷-燃尽风开度NOx变化数据曲线(未经过本发明燃尽风门开度控制方法处理优化)可以发现，降负荷前，NOx浓度仅100mg/m3左右，在降负荷期间，氧量迅速上升，造成低氮燃烧效果减弱，NOx浓度大幅上升，在负荷降至220MW时，NOx浓度达到了238mg/m3，出现了低负荷下降负荷期间NOx浓度快速大幅上升的问题，导致脱硝系统氨逃逸也随之大幅上升，不仅严重影响了机组运行环保参数达标性，还导致空预器出现了严重腐蚀现象。
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
如图4所示，该机组燃尽风控制方法为跟随负荷变化，共有两组八层燃尽风喷口，在实际运行中最多只需开六层已经能够保证在稳定负荷下NOx生成浓度低于200mg/m3，上两层燃尽风开度处于5％开度状态。为了降低降负荷时NOx生成浓度，采用了本发明一种燃尽风门控制方法，增加了锅炉的负荷值对应的燃尽风门开度值结合运行氧量偏差值对应的燃尽风门开度修正值综合控制上两层燃尽风开度的控制回路，
燃尽风开度控制回路采集锅炉的负荷值；
根据锅炉的负荷值采集相对应的运行氧量实际值，预设锅炉的运行氧量控制阈值，根据所述运行氧量实际值与所述运行氧量控制阈值计算得到锅炉的运行氧量偏差值，所述运行氧量偏差值通过以下公式计算得到：
C＝(A-B)×100％
其中A为运行氧量实际值，B为运行氧量控制阈值，C为运行氧量偏差值；
当运行氧量实际值高于锅炉的运行氧量控制阈值时，所述控制回路输出值通过以下公式计算得到：
E＝D+C
其中C为运行氧量偏差值对应的燃尽风门开度修正值，D为锅炉的负荷值对应的燃尽风门开度值，E为控制回路输出值；
根据锅炉的运行氧量偏差值计算得到对应的燃尽风门开度修正值为正值，与负荷值对应的燃尽风门开度值相加，得到控制回路输出值；
预设运行氧量偏差调节死区修正值范围，确认计算修正得到控制回路输出值不在运行氧量偏差调节死区修正值范围内，输出开大燃尽风门开度指令，当运行氧量偏差大于0.3％时，开始控制开大上两层燃尽风门开度，运行氧量偏差达到1.5％时，上两层燃尽风门开度调节量达到最大,以获得相对应的燃尽风门开度值为35％。
本发明提供一种燃尽风门开度控制方法，还包括：优化处理燃煤锅炉负荷变化过程中NOx变化数据曲线步骤，所述优化处理燃煤锅炉负荷变化过程中NOx变化数据曲线步骤包括：
在锅炉负荷变化过程中，采集N个不同负荷值和N个不同负荷值相对应的运行氧量偏差值，采集并计算修正得到N个不同负荷值和运行氧量偏差值相对应的控制回路输出值，通过N个不同控制回路输出值输出的N个不同燃尽风门开度指令以获得相对应的N个不同燃尽风门开度值，并记录N个不同燃尽风门开度值相对应的N个最优NOx浓度值；
通过DCS自动控制系统将得到的N个不同负荷值、运行氧量偏差值、N个不同燃尽风门开度值和N个最优NOx浓度值拟合获得锅炉负荷-燃尽风开度NOx变化数据曲线如图4所示。
如图4所示，锅炉负荷-燃尽风开度NOx变化数据曲线(经过本发明燃尽风门开度控制方法处理优化)，我们能够从图中观察到，当运行氧量偏差超过0.3％时，上两层燃尽风门逐渐开大，当运行氧量偏差达到1.5％时，整个降负荷期间最大开度为35％，NOx浓度最大值为184mg/m3，最大值比初始工况低了54mg/m3，降负荷期间NOx浓度平均值比初始工况降低了32mg/m3，降低NOx浓度效果十分明显。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (3)

1.一种燃尽风门开度控制方法，其特征在于，包括：
采集锅炉的负荷值；
根据锅炉的负荷值采集相对应的运行氧量实际值，预设锅炉的运行氧量控制阈值，根据所述运行氧量实际值与所述运行氧量控制阈值计算得到锅炉的运行氧量偏差值；
根据锅炉的负荷值和锅炉的运行氧量偏差值计算修正得到控制回路输出值，经过处理输出燃尽风门开度指令，所述燃尽风门开度指令用于控制燃尽风门开度大小，以获得相对应的燃尽风门开度值；
所述控制回路输出值通过以下公式计算得到：
E=D+C
其中C为运行氧量偏差值对应的燃尽风门修正值，D为锅炉的负荷值对应的燃尽风门开度值，E为控制回路输出值；
所述运行氧量偏差值通过以下公式计算得到：
C=(A-B)×100%
其中 A为运行氧量实际值，B为运行氧量控制阈值，C为运行氧量偏差值；
通过燃尽风门开度指令控制燃尽风门开度大小，包括以下步骤：
采集锅炉的负荷值；
采集锅炉的负荷值相对应的运行氧量实际值，预设锅炉的运行氧量控制阈值，根据运行氧量实际值与运行氧量控制阈值计算得到锅炉的运行氧量偏差值；
当运行氧量实际值低于锅炉的运行氧量控制阈值时，根据锅炉的运行氧量偏差值计算得到对应的燃尽风门修正值为负值；
预设运行氧量偏差调节死区修正值范围，确认计算修正得到控制回路输出值不在运行氧量偏差调节死区修正值范围内，输出关小燃尽风门开度指令，控制燃尽风门开度被关小，以获得相对应的燃尽风门开度值；
通过燃尽风门开度指令控制燃尽风门开度大小，包括以下步骤：
采集锅炉的负荷值；
采集锅炉的负荷值相对应的运行氧量实际值，预设锅炉的运行氧量控制阈值，根据运行氧量实际值与运行氧量控制阈值计算得到锅炉的运行氧量偏差值；
当运行氧量实际值高于锅炉的运行氧量控制阈值时，根据锅炉的运行氧量偏差值计算得到对应的燃尽风门开度修正值为正值；
预设运行氧量偏差调节死区修正值范围，确认计算修正得到控制回路输出值不在运行氧量偏差调节死区修正值范围内，输出开大燃尽风门开度指令，控制燃尽风门开度被开大，以获得相对应的燃尽风门开度值；
通过燃尽风门开度指令控制燃尽风门开度大小，包括以下步骤：
采集锅炉的负荷值；
采集锅炉的负荷值相对应的运行氧量实际值，预设锅炉的运行氧量控制阈值，根据运行氧量实际值与运行氧量控制阈值计算得到锅炉的运行氧量偏差值；
根据锅炉的运行氧量偏差值计算修正得到控制回路输出值；
预设运行氧量偏差调节死区修正值范围，确认计算修正得到控制回路输出值在运行氧量偏差调节死区修正值范围内，未输出开大燃尽风门开度指令并且同时未输出关小燃尽风门开度指令，控制燃尽风门开度未被开大和关小，以获得相对应的燃尽风门开度值为0。
2.根据权利要求1所述的燃尽风门开度控制方法，其特征在于，还包括：优化处理燃煤锅炉负荷变化过程中NOx变化数据曲线步骤，所述优化处理燃煤锅炉负荷变化过程中NOx变化数据曲线步骤包括：
在锅炉负荷变化过程中，采集N个不同负荷值和N个不同负荷值相对应的运行氧量偏差值，采集并计算修正得到N个不同负荷值和运行氧量偏差值相对应的控制回路输出值，通过N个不同控制回路输出值输出的N个不同燃尽风门开度指令以获得相对应的N个不同燃尽风门开度值，并记录N个不同燃尽风门开度值相对应的N个最优NOx浓度值；
通过DCS自动控制系统将得到的N个不同负荷值、运行氧量偏差值、N个不同燃尽风门开度值和N个最优NOx浓度值拟合获得锅炉负荷-燃尽风开度NOx变化数据曲线。
3.一种燃尽风门开度控制存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，存储的计算机程序使电子设备执行如权利要求1-2中任意一项所述的燃尽风门开度控制方法。
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