CN113932247A - 一种塔式炉合理降低co浓度的自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种塔式炉合理降低CO浓度的自动控制方法，属于锅炉节能减排技术领域。本发明公开了一种塔式炉合理降低CO浓度的自动控制方法，是通过自动调整锅炉氧量、各层二次风喷嘴的开度，来控制降低锅炉排放烟气中CO浓度。在本发明的自动控制方法中，综合考虑锅炉经济性、环保性能，当锅炉排放烟气中CO浓度偏高时，可自动合理降低该CO浓度。

Description

一种塔式炉合理降低CO浓度的自动控制方法

技术领域

本发明涉及一种塔式炉合理降低CO浓度的自动控制方法，属于锅炉节能减排技术领域。

背景技术

目前，为了适应国家环保管控锅炉排放烟气中NOx浓度需求，较多大型燃煤锅炉采取低氧燃烧运行方式。燃煤锅炉采用低氧燃烧运行方式时，虽然能够降低锅炉排放烟气中NOx浓度，但是锅炉排放烟气中CO浓度可能会大幅度增加，同时锅炉飞灰含碳量也会相应增加，从而导致锅炉未完全燃烧损失相应增加，锅炉热效率降低，锅炉水冷壁高温腐蚀可能性增加，锅炉经济性、安全性大幅度降低。

研究分析表明，当锅炉排放烟气中CO浓度大幅度增加时，适当增加锅炉总体氧量，可以有效降低锅炉排放烟气中CO浓度。但是如果过量增加锅炉总体氧量，将会导致锅炉排烟损失增加，锅炉总体经济性下降。因此确定合理的锅炉排放烟气中CO浓度控制值，并进行有效控制是非常必要的。

现有大型燃煤锅炉中，因为燃烧工况影响，锅炉排放烟气中的CO实际测量浓度波动幅度非常剧烈，经常发生跳跃性大幅度变化，难以有效进行合理有效直接控制。

因此现在锅炉排放烟气中CO实际浓度测点仅作为监视之用，未能够有效对锅炉排放烟气中CO浓度进行合理自动控制调整，无法满足合理降低锅炉排放烟气中CO浓度的需求。

有鉴于上述的缺陷，本发明以期创设一种塔式炉合理降低CO浓度的自动控制方法，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种塔式炉合理降低CO浓度的自动控制方法。

本发明的一种塔式炉合理降低CO浓度的自动控制方法，具体步骤为：

S1、合理确定塔式炉排放烟气中的CO浓度控制设定值；

S2、合理确定塔式炉排放烟气中的CO浓度控制被调值；

S3、当CO浓度控制设定值与被调值产生偏差时，自动合理修正锅炉氧量，达到控制CO浓度的目的。

进一步的，所述S1中CO浓度控制设定值的确定方法为：

S11、分别在50％、75％、100％稳定负荷阶段，进行燃烧调整试验，根据锅炉排放烟气中CO浓度，简称CO、锅炉氧量，简称O₂、排烟温差，简称t_排、飞灰含碳量，简称C_fh、炉渣含碳量，简称C_lz，计算锅炉热效率，简称η，锅炉热效率的计算方法为：

(1)排烟热损失：

q₂＝100％×3.55×((21/(21-O₂)+0.2)+0.44)×t_排/10000

(2)化学未完全燃烧热损失：

q₃＝100％×3.2×10^-4×CO×21/(21-O₂)

(3)机械未完全燃烧热损失：

(4)散热损失q₅、灰渣物理热损失q₆数值较小，可忽略不计；

(5)锅炉热效率：η＝100-q₂+q₃+q₄+q₅+q₆

其中：CO单位ppm；O₂单位％；t_排单位℃，

S12、不同稳定负荷阶段，逐渐提高锅炉总体氧量，工况稳定后，检查CO浓度、锅炉氧量、含碳量、排烟温差等变化情况，计算锅炉热效率；

S13、通过上述相关燃烧调整试验，根据各个不同稳定负荷阶段下，取最小锅炉热效率时的CO浓度值为CO浓度控制设定值，从而确定最佳CO浓度控制设定值。

进一步的，所述S2中CO浓度控制被调值的确定方法为：

S21、塔式炉CO浓度测点取至锅炉排放烟气中A、B侧两个测点，当A、B测点品质正常时，经过国电智深EDPF-NT控制系统中的“模拟量二选一算法”，简称SEL2X模块判断后，输出一定值；当A、B测点品质全坏时，经过SEL2X模块判断发出“CO测点故障”信号；

S22、该CO浓度实际测量值晃动幅度较大，必须经过一定程度地故障滤波；S21中的输出值，经过两级串联国电智深EDPF-NT控制系统中的“超前/滞后环节算法”，简称LEADLAG模块整定后，输出一定值；LEADLAG模块内部整定参数根据CO浓度测点实际变化情况而定，该值作为CO浓度控制被调值。

进一步的，所述S3中当CO浓度控制设定值与被调值产生偏差时，自动合理修正锅炉氧量的控制方法为：

S31、当CO浓度控制设定值与被调值产生偏差时，通过国电智深EDPF-NT控制系统中的“比例积分调节器”，简称PID，进行自动调整，输出值为自动修正氧量值；

S32、当机组负荷大于50％时，该比例积分调节器输出值正常输出，即自动修正氧量值；当机组负荷小于50％时，该比例积分调节器输出值强制为0。

S33、该比例积分调节器输出值，即自动修正氧量值，叠加至原锅炉氧量控制值中，形成最终锅炉氧量控制值，对锅炉氧量进行自动控制。

进一步的，所述S31中比例积分调节器的具体参数决定方式为：

S311、该比例积分调节器的比例系数、积分时间，根据现场燃烧调整试验决定；

S312、该比例积分调节器的输出值，即自动修正氧量值，的上限值、下限值，根据现场燃烧调整试验决定；

S313、该比例积分调节器的调节死区，根据现场燃烧调整试验决定；

S314、当发生CO浓度控制被调值测点故障、MFT保护动作、RB保护动作、CO浓度控制设定值与被调值偏差大时，通过国电智深EDPF-NT控制系统中的“带限值器及可调偏置的软手操器算法”模块，简称MA，退出该自动调整功能。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

首先，本发明通过相关燃烧调整试验确定了最佳的CO浓度控制设定值，从而确保实现锅炉最佳的燃烧工况；该CO浓度控制设定值与机组负荷呈现一定线性关系，简洁清晰，便于自动调节控制。

其次，本发明针对CO实际测量浓度波动剧烈这一特点，通过相关滤波功能，合理确定了CO浓度控制被调值，从而能够达到满足自动调整控制CO浓度的条件。

最后，本发明通过相应自动调节功能，自动合理控制CO浓度，无须人工干预调整，能够保证CO浓度长时间维持在最佳水平，大大提高了锅炉燃烧经济性和安全性，避免了能源的浪费。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某个实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明CO浓度自动修正氧量控制系统图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

为了降低锅炉排放烟气中NOx浓度，该1000MW塔式炉部分阶段采取低氧燃烧运行方式。燃煤锅炉采用低氧燃烧运行方式时，虽然能够降低锅炉排放烟气中NOx浓度，但是锅炉排放烟气中CO浓度可能会大幅度增加，同时锅炉飞灰含碳量也会相应增加，从而导致锅炉未完全燃烧损失相应增加，锅炉热效率降低，锅炉水冷壁高温腐蚀可能性增加，锅炉经济性、安全性大幅度降低。

研究分析表明，当锅炉排放烟气中CO浓度大幅度增加时，适当增加锅炉总体氧量，可以有效降低锅炉排放烟气中CO浓度。但是如果过量增加锅炉总体氧量，将会导致锅炉排烟损失增加，锅炉总体经济性下降。因此确定合理的锅炉排放烟气中CO浓度控制值，并进行有效控制是非常必要的。

为了合理降低1000MW塔式炉锅炉排放烟气中CO浓度，本发明的塔式炉合理降低CO浓度的自动控制方法，详细步骤如下：

S1、合理确定1000MW塔式炉排放烟气中的CO浓度控制设定值。

S11、分别在50％、75％、100％稳定负荷阶段，进行燃烧调整试验。根据锅炉排放烟气中CO浓度(简称CO)、锅炉氧量(简称O₂)、排烟温差(简称t_排)、飞灰含碳量(简称C_fh)、炉渣含碳量(简称C_lz)，计算锅炉热效率(简称η)，锅炉热效率的计算方法为：

(1)排烟热损失：

q₂＝100％×3.55×((21/(21-O₂)+0.2)+0.44)×t_排/10000

(2)化学未完全燃烧热损失：

q₃＝100％×3.2×10^-4×CO×21/(21-O₂)

(3)机械未完全燃烧热损失：

(4)散热损失q₅、灰渣物理热损失q₆数值较小，可忽略不计。

(5)锅炉热效率：η＝100-q₂+q₃+q₄+q₅+q₆

备注：CO(单位ppm)；O₂(单位％)；t_排(单位℃)。

S12、不同稳定负荷阶段，逐渐提高锅炉总体氧量，工况稳定后，检查CO浓度、锅炉氧量、含碳量、排烟温差等变化情况，计算锅炉热效率。

S13、通过上述相关燃烧调整试验，根据各个不同稳定负荷阶段下，取最小锅炉热效率时的CO浓度值为CO浓度控制设定值，从而确定最佳CO浓度控制设定值。详见下表：

表1负荷与CO浓度控制设定值函数关系表

S2、合理确定1000MW塔式炉排放烟气中的CO浓度控制被调值，如图1所示。

S21、该1000MW塔式炉CO浓度测点取至锅炉排放烟气中A、B侧两个测点。当A、B测点品质正常时，经过国电智深EDPF-NT控制系统中的“模拟量二选一算法”(简称SEL2X)模块判断后，输出一定值；当A、B测点品质全坏时，经过SEL2X模块判断发出“CO测点故障”信号。

S22、该CO浓度实际测量值晃动幅度较大，必须经过一定程度地故障滤波。S21中的输出值，经过两级串联国电智深EDPF-NT控制系统中的“超前/滞后环节算法”(简称LEADLAG)模块整定后，输出一定值；LEADLAG模块内部整定参数根据CO浓度测点实际变化情况而定。该值作为CO浓度控制被调值。

S3、当CO浓度控制设定值与被调值产生偏差时，自动合理修正锅炉氧量的控制方法，如图1所示。

S31、当CO浓度控制设定值与被调值产生偏差时，通过国电智深EDPF-NT控制系统中的“比例积分调节器”(简称PID)进行自动调整，输出值为自动修正氧量值。

S311、该PID的比例系数、积分时间，根据现场燃烧调整试验决定。

S312、该PID的输出值(即自动修正氧量值)的上限值、下限值，根据现场燃烧调整试验决定。

S313、该PID的调节死区，根据现场燃烧调整试验决定。

S314、当发生CO浓度控制被调值测点故障、MFT保护动作、RB保护动作、CO浓度控制设定值与被调值偏差大时，通过国电智深EDPF-NT控制系统中的“带限值器及可调偏置的软手操器算法”(简称MA)模块，退出该自动调整功能。

S32、当机组负荷大于50％时，该比例积分调节器输出值(即自动修正氧量值)正常输出；当机组负荷小于50％时，该比例积分调节器输出值强制为0。

S33、该比例积分调节器输出值(即自动修正氧量值)叠加至原锅炉氧量控制值中，形成最终锅炉氧量控制值，对锅炉氧量进行自动控制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种塔式炉合理降低CO浓度的自动控制方法，其特征在于具体步骤为：

S1、合理确定塔式炉排放烟气中的CO浓度控制设定值；

S2、合理确定塔式炉排放烟气中的CO浓度控制被调值；

S3、当CO浓度控制设定值与被调值产生偏差时，自动合理修正锅炉氧量，达到控制CO浓度的目的。

2.根据权利要求1所述的一种塔式炉合理降低CO浓度的自动控制方法，其特征在于：所述S1中CO浓度控制设定值的确定方法为：

S11、分别在50％、75％、100％稳定负荷阶段，进行燃烧调整试验，根据锅炉排放烟气中CO浓度，简称CO、锅炉氧量，简称O₂、排烟温差，简称t_排、飞灰含碳量，简称C_fh、炉渣含碳量，简称C_lz，计算锅炉热效率，简称η，锅炉热效率的计算方法为：

(1)排烟热损失：

q₂＝100％×3.55×((21/(21-O₂)+0.2)+0.44)×t_排/10000

(2)化学未完全燃烧热损失：

q₃＝100％×3.2×10^-4×CO×21/(21-O₂)

(3)机械未完全燃烧热损失：

(4)散热损失q₅、灰渣物理热损失q₆数值较小，可忽略不计；

(5)锅炉热效率：η＝100-q₂+q₃+q₄+q₅+q₆

其中：CO单位ppm；O₂单位％；t_排单位℃，

S12、不同稳定负荷阶段，逐渐提高锅炉总体氧量，工况稳定后，检查CO浓度、锅炉氧量、含碳量、排烟温差等变化情况，计算锅炉热效率；

S13、通过上述相关燃烧调整试验，根据各个不同稳定负荷阶段下，取最小锅炉热效率时的CO浓度值为CO浓度控制设定值，从而确定最佳CO浓度控制设定值。

3.根据权利要求1所述的一种塔式炉合理降低CO浓度的自动控制方法，其特征在于：所述S2中CO浓度控制被调值的确定方法为：

S21、塔式炉CO浓度测点取至锅炉排放烟气中A、B侧两个测点，当A、B测点品质正常时，经过国电智深EDPF-NT控制系统中的“模拟量二选一算法”，简称SEL2X模块判断后，输出一定值；当A、B测点品质全坏时，经过SEL2X模块判断发出“CO测点故障”信号；

S22、该CO浓度实际测量值晃动幅度较大，必须经过一定程度地故障滤波；S21中的输出值，经过两级串联国电智深EDPF-NT控制系统中的“超前/滞后环节算法”，简称LEADLAG模块整定后，输出一定值；LEADLAG模块内部整定参数根据CO浓度测点实际变化情况而定，该值作为CO浓度控制被调值。

4.根据权利要求1所述的一种塔式炉合理降低CO浓度的自动控制方法，其特征在于：所述S3中当CO浓度控制设定值与被调值产生偏差时，自动合理修正锅炉氧量的控制方法为：

S31、当CO浓度控制设定值与被调值产生偏差时，通过国电智深EDPF-NT控制系统中的“比例积分调节器”，简称PID，进行自动调整，输出值为自动修正氧量值；

S32、当机组负荷大于50％时，该比例积分调节器输出值正常输出，即自动修正氧量值；当机组负荷小于50％时，该比例积分调节器输出值强制为0。

S33、该比例积分调节器输出值，即自动修正氧量值，叠加至原锅炉氧量控制值中，形成最终锅炉氧量控制值，对锅炉氧量进行自动控制。

5.根据权利要求4所述的一种塔式炉合理降低CO浓度的自动控制方法，其特征在于：所述S31中比例积分调节器的具体参数决定方式为：

S311、该比例积分调节器的比例系数、积分时间，根据现场燃烧调整试验决定；

S312、该比例积分调节器的输出值，即自动修正氧量值，的上限值、下限值，根据现场燃烧调整试验决定；

S313、该比例积分调节器的调节死区，根据现场燃烧调整试验决定；

S314、当发生CO浓度控制被调值测点故障、MFT保护动作、RB保护动作、CO浓度控制设定值与被调值偏差大时，通过国电智深EDPF-NT控制系统中的“带限值器及可调偏置的软手操器算法”模块，简称MA，退出该自动调整功能。

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