CN114135899A - 一种提高锅炉燃烧优化率的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种提高锅炉燃烧优化率的装置及方法，属于锅炉电控运维技术领域，包括测量元件、数据处理装置、显示装置、数据通讯装置、DCS工程师站以及执行机构。本发明摒弃了原有二次风门的层操控制方式，改为角操控制，同时优化了控制算法，利用本装置可在数据处理装置内创建数学模型，采用遗传算法及时给出最优二次风门调整情况，提高锅炉燃烧效率，达到节约燃煤量等目标，且具备很广的应用扩展性。

Description

一种提高锅炉燃烧优化率的装置及方法
技术领域
本发明属于锅炉电控运维技术领域，特别是涉及到一种提高锅炉燃烧优化率的装置及方法。
背景技术
随着国家“双碳”计划的提出，火电机组比过去面临更多的挑战。无论是煤价的疯狂上涨，还是环保指标的狠抓，都对锅炉的燃烧效率提出了更高的要求。燃烧效率低将会造成排出的烟气中氮氧化物不合格，主蒸汽温度不理想，火电厂经济性降低等现象。然而传统的DCS(分散控制系统)系统很难进行高级的算法计算，控制情况较差。直流煤粉燃烧器一般布置在炉膛四角上，当四股气流到达炉膛中心部位，以切圆形式汇合，形成旋转燃烧火焰。理想的炉内气流流动状况是在炉膛中心形成的旋转火焰不偏斜、不贴墙、火焰的充满程度好、热负荷分布比较均匀。邻角气流的横向推力是气流偏斜的主要原因。横向推力的大小与炉内气流的旋转强度相关，其中二次风射流的动量矩起主要作用。
因此，现有技术中亟需一种新的技术方案实时按角调节二次风门开度大小来解决上述问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种提高锅炉燃烧优化率的装置及方法，通过对重要测点重新采样后与原DCS数据共同进行建模计算，实现二次风门控制方式的改变，与原有层操方式不同，利用角操实现风门开度的调节。
一种提高锅炉燃烧优化率的装置，其特征是：包括测量元件、数据处理装置、显示装置、数据通讯装置、DCS工程师站以及执行机构，所述测量元件设置在锅炉基础数据检测点位置，用于采集温度数据、流量数据以及氧量数据；测量元件的信号输出端与数据处理装置的信号输入端连接；所述数据处理装置的信号输出端与显示装置连接；所述数据处理装置通过数据通讯装置与DCS工程师站进行数据交互；所述DCS工程师站的信号输出端与执行机构连接。
一种提高锅炉燃烧优化率的方法，其特征是：应用所述的一种提高锅炉燃烧优化率的装置，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，
步骤一、在锅炉的测量节点上安装测量元件，精确测量各测点数据；
步骤二、测量元件检测的数据传输至数据处理装置，通过数据处理装置内部算法计算；数据通讯装置将优化算法所用到的数据从DCS系统传输至数据处理装置，再将数据处理装置计算结果反回至DCS工程师站；
步骤三、DCS工程师站接收数据处理装置传来的数据，并对所有执行机构二次风门重新划分，各个层的同一角的风门接受同一角操指令同时动作，操作画面增加层操切换角操的按钮及角操手操器。
步骤二中计算结果即角操开度送至DCS中并下发至二次风门。
DCS中同一大层同一角风门指令反馈偏差大切手动，当该大层同一角的全部风门在手动时或吹扫时或MFT发生时角操切手动，根据实际情况输出合适的值。
画面中层操切角操按钮按下后，层操切至角操时无扰切换。当角操切层操按钮按下，角操无扰切回至层操。
通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：一种提高锅炉燃烧优化率的装置及方法，摒弃了原有二次风门的层操控制方式，改为角操控制，同时优化了控制算法，利用本装置可在数据处理装置内创建数学模型，采用遗传算法及时给出最优二次风门调整情况，提高锅炉燃烧效率，达到节约燃煤量等目标，且具备很广的应用扩展性。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：
图1为本发明一种提高锅炉燃烧优化率的装置结构示意图。
图2为本发明一种提高锅炉燃烧优化率方法流程示意图。
图3为本发明一种提高锅炉燃烧优化率方法具体实施方式角控制逻辑图。
图4为本发明一种提高锅炉燃烧优化率方法具体实施方式手动逻辑图。
图5为本发明一种提高锅炉燃烧优化率方法具体实施方式角操作指令图。
图中1-测量元件、2-DCS工程师站、3-数据处理装置、4-数据通讯装置、5-显示装置、6-执行机构。
具体实施方式
一种提高锅炉燃烧优化率的装置，如图1所示，包括测量元件1、数据处理装置3、显示装置5、数据通讯装置4、DCS工程师站2以及执行机构6，
所述数据通讯装置4包括但不限于可与DCS工程师站通信的满足485协议等各类传输协议的卡件或网络通讯卡，数据传输用线。用于数据处理装置和控制系统通讯，将优化算法所需数据由DCS系统传输至数据处理装置，再由数据处理装置将控制数据传回至DCS。
所述数据处理装置3主要用于进行大量复杂的算法计算，以便对控制进行优化，是核心装置。
所述测量元件1用于精确测量算法中所需温度、流量、氧量等测点。
所述显示装置用5于显示测量元件实测数据及算法优化后结果反馈。
所述DCS工程师站2用来接收数据处理装置3传来的数据，DCS中对所有二次风门重新划分，若干层的同一角的风门接受同一角操指令同时动作，操作画面增加层操切换角操的按钮及角操手操器，系统满足层操且角操的条件后，将层操切至角操运行，输出指令至各二次风门，实现对二次风门最终控制；
所述执行机构6为各二次风门。
一种提高锅炉燃烧优化率的方法，如图2所示，根据负荷指令、实际功率、一次风量、二次风量、烟气含氧量、水冷壁温度等参数进行分析计算，得到各角二次风门开度。利用通讯装置将开度回传至DCS工程师站。在DCS中做逻辑，将原有层操逻辑改为角操逻辑，即依据现场实际情况，原层操中每5层或4层等均分后作为一大层，一大层中的每角的5个门或4个门同时动作，动作指令即通讯装置传输来的指令。角操手操器可设置偏置功能。
具体的，以数据处理装置为中心，对由DCS传来的数据以及新增测量元件获得的数据利用旋转门算法进行压缩存储；
其中获得得参数有负荷指令、实际功率、一次风量、二次风量、烟气含氧量、炉膛出口烟气中一氧化碳的浓度、锅炉效率、水冷壁温度；
对上述参数利用遗传算法进行建模优化，将计算后的不同负荷下的二次风门角操开度值传送至DCS；DCS中组态逻辑将原二次风门层操逻辑改为角操逻辑，其中包括各角开度平均值计算、层操切换角操逻辑，锅炉跳闸及吹扫时各风门动作逻辑等。每个角风门开度平均值传输至数据处理装置做参考。为防止调节过快，可做速率限制。
部分逻辑见图3、图4、图5。图3为角操控制逻辑，图4为一大层同一角的5个风门指令反馈偏差大切手动逻辑。图3中，计算指令与设定偏置相加，在自动条件下直接输出至各二次风门；当该角一大层的全部风门在手动时或吹扫时或MFT发生时角操切手动，根据相应的情况输出合适的值。图4中反馈平均值和图3中的反馈平均值是同一点。
图3中A角二次风门指令传输至图5的角操指令，依据选择器的状态选择角操指令或层操指令。图5中最左边标有KEYBOARD字样为按钮，当按钮按下时，RS触发器接通，脉冲1接通，脉冲3接通将二次风门手操器切至手动，同时反延时块接通，延时1不会立刻接通，延时时间到后接通，选择角操指令输出，因此保证了二次风门切手动操作在切换角操之前发生，延时1接通后延时2时间到来，延时2接通，手操器再次切向自动，使指令传输至二次风门。该段逻辑设计的目的是确保层操切至角操时无扰切换，降低因切换带来的干扰。当按钮再次按下，角操切回至层操，原理相同，脉冲2接通，脉冲3接通切至手动，反延时块一段时间断开，延时2和脉冲4接通切至自动，层操指令传至输出。

Claims (5)

1.一种提高锅炉燃烧优化率的装置，其特征是：包括测量元件(1)、数据处理装置(3)、显示装置(5)、数据通讯装置(4)、DCS工程师站(2)以及执行机构(6)，所述测量元件(1)设置在锅炉基础数据检测点位置，用于采集温度数据、流量数据以及氧量数据；测量元件(1)的信号输出端与数据处理装置(3)的信号输入端连接；所述数据处理装置(3)的信号输出端与显示装置(5)连接；所述数据处理装置(3)通过数据通讯装置(4)与DCS工程师站(2)进行数据交互；所述DCS工程师站(2)的信号输出端与执行机构(6)连接。
2.一种提高锅炉燃烧优化率的方法，其特征是：应用权利要求1所述的一种提高锅炉燃烧优化率的装置，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，
步骤一、在锅炉的测量节点上安装测量元件(1)，精确测量各测点数据；
步骤二、测量元件(1)检测的数据传输至数据处理装置(3)，通过数据处理装置(3)内部算法计算；数据通讯装置(4)将优化算法所用到的数据从DCS系统传输至数据处理装置(3)，再将数据处理装置(3)计算结果反回至DCS工程师站(2)；
步骤三、DCS工程师站(2)接收数据处理装置(3)传来的数据，并对所有执行机构(6)二次风门重新划分，各个层的同一角的风门接受同一角操指令同时动作，操作画面增加层操切换角操的按钮及角操手操器。
3.根据权利要求2所述的一种提高锅炉燃烧优化率的方法，其特征是：所述数据处理装置(3)对由DCS传来的数据包括负荷指令、实际功率、一次风量、二次风量、烟气含氧量、锅炉效率、水冷壁温度等以及新增测量元件获得的数据利用高级算法进行计算后将结果即角操开度送至DCS中并下发至二次风门。
4.根据权利2要求所述的一种提高锅炉燃烧优化效率的方法，其特征是：同一大层同一角风门指令反馈偏差大切手动，当该大层同一角的全部风门在手动时或吹扫时或MFT发生时角操切手动，根据实际情况输出合适的值。
5.根据权利2要求所述的一种提高锅炉燃烧优化效率的方法，其特征组态画面中层操切角操按钮按下后，层操切至角操时无扰切换。当角操切层操按钮按下，角操无扰切回至层操。
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