CN114704828B - 一种掺烧煤泥的cfb锅炉负荷控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种掺烧煤泥的CFB锅炉负荷控制方法及系统。通过煤泥泵的压缩频次和煤泥泵的压力情况，构建煤泥量的软测量模型。基于煤泥软测量值，根据能量平衡原理，折算入炉燃料总量，为保证入炉燃料的稳定，在煤泥量发生变化后，增加或减少相对应的燃煤量，以保证入炉燃料量和锅炉负荷的平衡。锅炉的配风系统根据锅炉的入炉总燃料和风煤配比进行控制，达到快速合理配分的目的。基于总燃料量不变的前提下，利用煤泥量控制对应床区域的床温，利用燃煤量控制对应两侧的氧含量，达到平衡床温和平衡氧含量的目的，最终实现锅炉的安全运行、稳定运行和经济运行的目标。

Description

一种掺烧煤泥的CFB锅炉负荷控制方法及系统

技术领域

本发明涉及CFB锅炉负荷控制领域，特别涉及一种掺烧煤泥的CFB锅炉负荷控制方法及系统。

背景技术

煤泥是大型矿区在原煤洗选加工过程中产生的主要副产品，因含水高、黏性大、热值低及难以运输，遇水流失，污染土壤地下水；风干飞扬，粉尘污染难以根治。利用循环流化床机组的特性和优势，采购并掺烧一部分煤泥，不但可以降低成本，创造效益，还能解决煤泥的污染问题，因此煤泥掺烧的CFB锅炉成为坑口电厂一个很好的选择。

大多现场没有煤泥量的计量装置，带来一系列的问题。如，煤泥量入炉多少的差异，造成左右床温的不均衡；入炉燃料总量左右两侧的差异，造成左右氧量的不均衡；入炉煤泥量的无法表征，造成入炉总燃料量的变化，燃煤量不能及时快速准确调整，造成负荷的波动；入炉煤泥量的无法表征，造成入炉总燃料量的变化，配风量不能及时快速准确调整，造成烟气含氧量的大范围波动，不利于锅炉的经济燃烧和后续环保指标的控制。总之，煤泥测量问题、床温和氧量不平衡的问题、快速调整负荷和快速合理配风的问题是亟待解决的问题。

现有技术中负荷控制，主要通过控制燃煤量控制锅炉的负荷，在煤泥量发生变化时，通过手动调整燃煤量的偏置调整锅炉的负荷；床温控制，当煤泥量发生变化造成床温发生变化时，也是手动调整煤泥量和燃煤量，基本处于半自动或者全手动操作状态；配风控制，在煤泥量发生较大变化时，主要通过修改二次风的偏置来加快氧量的跟踪响应。

由于煤泥掺水量的不同，造成实际计入炉膛的煤泥量变化较大，而煤泥量的变化没有实际的测量仪表，造成操作人员无法及时发现，造成负荷的波动，配风的失衡，操作人员的频繁调整，造成操作人员的劳动强度大，不仅影响锅炉的经济性，而且影响锅炉的安全性。

发明内容

基于此，本申请实施例提供了一种掺烧煤泥的CFB锅炉负荷控制方法及系统，可以实时保障锅炉整体的安全和经济运行效果，保障锅炉生产的长周期运行，使锅炉实现准无人化操作，提高了生产的智能化，降低工人的劳动强度。

第一方面，提供了一种掺烧煤泥的CFB锅炉负荷控制方法，该方法包括：

获取煤泥泵的泵压力差与压缩频率数据，根据预先构建的煤泥量软测量模型得到煤泥量测量值；基于所述煤泥量测量值，得到入炉燃料总量；

基于所述入炉燃料总量对CFB锅炉中的炉膛进行床温控制、负荷控制以及配风控制；其中，所述CFB锅炉中的炉膛包括左半床和右半床，其中每个半床对应至少一个床区域，每个床区域对应一个煤泥量入口；

通过炉膛中的煤泥量入口影响床温情况设置多个对应的床区域的床温温度区间，测量各个床区域当前床温，根据各个床区域当前床温与温度区间的关系调整各个床区域的输入煤泥量，实现床温控制；

通过获取CFB锅炉的外界负荷变化值，根据能量平衡算法计算炉膛所需要的燃煤量，并根据所需要的燃煤量补充炉膛的输入煤泥量，实现负荷控制；

通过获取CFB锅炉中含氧量的设定值与测量值的差值得到风机配风二次风量，实现配风控制。

可选地，所述煤泥泵具有两个活塞压缩室，其中，所述获取煤泥泵的泵压力差与压缩频率数据，根据预先构建的煤泥量软测量模型得到煤泥量测量值，包括：

根据第一公式确定煤泥量测量值，所述第一公式具体包括：

F_mn＝k1*(P11-P10)+k1*(P21-P20)+k2*KF+k0

其中，F_mn用于表征煤泥量测量值，k0，k1，k2用于表征模型参数，根据现场数据分析以及数据建模获得，P11用于表征第一活塞压缩室每次压缩压力的最大值，P10于表征第一活塞压缩室每次压缩压力的最小值，P21于表征第二活塞压缩室每次压缩压力的最大值，P20于表征第二活塞压缩室每次压缩压力的最小值，KF用于表征煤泥泵转速。

可选地，所述煤泥量测量值在负荷稳定的条件下可以通过第二公式获得，所述第二公式具体包括：

F_mn＝(F_zq/F_dmcq-F_rm)*Q_rm/Q_mn

其中，F_mn用于表征煤泥量测量值，F_zq用于表征锅炉蒸汽量，F_dmcq用于表征吨煤产气量，F_rm用于表征燃煤使用量，Q_rm用于表征燃煤低位发热值，Q_mn用于表征煤泥低位发热值。

可选地，所述根据各个床区域当前床温与温度区间的关系调整各个床区域的输入煤泥量，包括：

当目标床区域的当前床温高于温度区间时，增加目标床区域的煤泥量；

当目标床区域的当前床温低于温度区间时，降低目标床区域的煤泥量。

可选地，所述根据各个床区域当前床温与温度区间的关系调整各个床区域的输入煤泥量，还包括：

温度区间范围内的床温纠偏控制，当第一床区域当前床温高于温度区间时，增加第一床区域对应的煤泥量，并降低第二床区域的煤泥量，其中，第二床区域的温度低于第一床区域；并根据入炉燃料总量确定左/右半床所输入的煤泥量平衡。

可选地，所述通过获取CFB锅炉的外界负荷变化值，根据能量平衡算法计算炉膛所需要的燃煤量，包括：

根据第三公式确定炉膛中左半床的燃煤量，所述第三公式具体包括：

DET_RM_mn_left＝DET_F_mn_left*Q_mn/Q_rm

其中，DET_RM_mn_left用于表征左半床燃煤量，DET_F_mn_left用于表征左半床采集煤泥量的变化量，Q_mn用于表征煤泥低位发热值，Q_rm用于表征燃煤低位发热值。

可选地，所述外界负荷变化值至少包括发电量的变化值。

可选地，所述通过获取CFB锅炉中含氧量的设定值与测量值的差值得到风机配风二次风量，包括：

获取切换到自动控制状态下的当前二次风量，确定氧量调节二次风量；

根据煤量与煤泥量修正二次风量增量；

得到风机配风二次风量。

可选地，所述通过获取CFB锅炉中含氧量的设定值与测量值的差值得到风机配风二次风量，实现配风控制，具体包括：

通过两个二次风机进行配风，当两个二次风机电流偏差达到预设差值时，降低电流大的二次风机的转速，提高电流小的二次风机的转速，以使得风机配风稳定。

第二方面，提供了一种掺烧煤泥的CFB锅炉负荷控制系统，该系统包括：

计算模块，用于获取煤泥泵的泵压力差与压缩频率数据，根据预先构建的煤泥量软测量模型得到煤泥量测量值；基于所述煤泥量测量值，得到入炉燃料总量；

控制模块，用于基于所述入炉燃料总量对CFB锅炉中的炉膛进行床温控制、负荷控制以及配风控制；其中，所述CFB锅炉中的炉膛包括左半床和右半床，其中每个半床对应至少一个床区域，每个床区域对应一个煤泥量入口；

床温控制子模块，用于通过炉膛中的煤泥量入口影响床温情况设置多个对应的床区域的床温温度区间，测量各个床区域当前床温，根据各个床区域当前床温与温度区间的关系调整各个床区域的输入煤泥量，实现床温控制；

负荷控制子模块，用于通过获取CFB锅炉的外界负荷变化值，根据能量平衡算法计算炉膛所需要的燃煤量，并根据所需要的燃煤量补充炉膛的输入煤泥量，实现负荷控制；

配风控制子模块，用于通过获取CFB锅炉中含氧量的设定值与测量值的差值得到风机配风二次风量，实现配风控制。

本申请实施例提供的技术方案中首先

获取煤泥泵的泵压力差与压缩频率数据，根据预先构建的煤泥量软测量模型得到煤泥量测量值；基于煤泥量测量值，得到入炉燃料总量；基于入炉燃料总量对CFB锅炉中的各个床区域进行床温控制、负荷控制以及配风控制；其中，通过设置各个床区域内床温的温度区间，测量各个床区域当前床温，根据各个床区域当前床温与温度区间的关系调整各个对应床区域的输入煤泥量，实现床温控制；通过获取CFB锅炉的外界负荷变化值，根据能量平衡算法计算炉膛所需要的燃煤量，并根据所需要的燃煤量补充炉膛的输入煤泥量，实现负荷控制；通过获取CFB锅炉中含氧量的设定值与测量值的差值得到风机配风二次风量，实现配风控制。可以看出，本发明的有益效果至少包括：

(1)解决了煤泥不能计量问题。

(2)解决了因煤泥掺烧量变化造成的负荷调节滞后和不能定量的问题。

(3)解决了因煤泥掺烧量变化，造成的配风不合理造成锅炉效率不是最佳的问题。

(4)解决了因煤泥掺烧量变化，造成的床温不能及时调整的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本申请实施例提供的一种掺烧煤泥的CFB锅炉炉膛关系分布图；

图2为本申请实施例提供的煤泥泵压力频率曲线示意图；

图3为本申请实施例提供的煤泥泵压力现场实际曲线图；

图4为本申请实施例提供的煤泥量的控制框图；

图5为本申请实施例提供的负荷控制回路控制框图；

图6为本申请实施例提供的二次风量控制框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本发明的描述中，除非另有说明“多个”的含义是两个或两个以上。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)旨在区别指代的对象。对于具有时序流程的方案，这种术语表述方式不必理解为描述特定的顺序或先后次序，对于装置结构的方案，这种术语表述方式也不存在对重要程度、位置关系的区分等。

此外，术语“包括”、“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包括了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于已明确列出的那些步骤或单元，而是还可包含虽然并未明确列出的但对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元，或者基于本发明构思进一步的优化方案所增加的步骤或单元。

如图1，给出了本申请实施例提供的一种掺烧煤泥的CFB锅炉炉膛关系分布图，用以表征本申请实施例的实施场景。具体地：拟定为1台最大连续蒸发量为1025t/h，额定蒸汽压力为17.5MPa的循环流化床锅炉，设计燃料为煤矿洗煤厂生产的洗混煤和煤泥。洗混煤低位发热量为：4400-4600KCal/kg；煤泥低位发热量为：3000-3400KCal/kg，煤泥掺烧比例大约60％。锅炉的床温共有20支，分布在前墙左右各5支，后墙左右各5支(分别为temp1，temp2，……temp20)，分别对应了四股进炉煤泥泵(软测量值分别为F_mn1，F_mn2，F_mn3，F_mn4)。每个煤泥泵具有A、B两个活塞压缩室。锅炉给煤系统共有8股给煤机(燃煤量计量分别为F_rm1，F_rm2，……，F_rm8)，1#2#3#4#为分布在炉膛右侧，5#6#7#8#分布在炉膛左侧。在本申请实施例中CFB锅炉包括左半床和右半床，其中，炉膛左半床和右半床对应不同的煤泥泵和下煤口，人为的划分成了几个区域，主要是根据四个煤泥泵的下料，划分为对应四个煤泥的区域(左前，左后，右前，右后)。又根据下煤的不同，将炉膛划分为两个区域(左右半床)。另对氧量的影响，主要是左右半床的影响。其中每个半床可以对应至少一个床区域，例如左侧前床区域、左侧后床区域或是其他具体区域分类，每个床区域对应一个煤泥量入口。

由于煤泥量的计量对于控制系统至关重要，对于本申请的总体技术方案思路包括了引入煤泥软测量技术。通过煤泥泵的压缩频次和煤泥泵的压力情况，构建煤泥量的软测量模型。基于煤泥软测量值，根据能量平衡原理，折算入炉燃料(将煤泥量折算为燃煤量)的总量，为保证入炉燃料的稳定，在煤泥量发生变化后，增加或减少相对应的燃煤量，以保证入炉燃料量和锅炉负荷的平衡。锅炉的配风系统根据锅炉的入炉总燃料和风煤配比进行控制，达到快速合理配分的目的。基于总燃料量不变的前提下，利用左右两侧煤泥量控制左右两侧的床温，利用左右两侧的燃煤量控制左右两侧的氧含量，达到平衡床温和平衡氧含量的目的。最终实现锅炉的安全运行、稳定运行和经济运行的目标。

具体地，控制方案具体包括：

S1，煤泥软测量技术，通过获取煤泥泵的泵压力差与压缩频率数据，根据预先构建的煤泥量软测量模型得到煤泥量测量值；基于煤泥量测量值，得到入炉燃料总量。

在本申请实施例中，煤泥量的计算可以通过煤泥主缸压力、压缩频次通过数学建模的方式进行计算，其中主缸压力采用包络线的方式选取，如图2所示。

压力p为煤泥主缸压力，可以表征每次压缩煤泥量的变化，煤泥泵压力越大，打入的煤泥量越大，反之越少；频率f为压缩频次，可以表征压缩频率，压缩频率越快，每小时打入煤泥量越多，反之越少。

一个煤泥泵具有A、B两个活塞压缩室，其压力分别记为P1、P2，压缩频率为0—100的煤泥泵转速KF。为了准确表征煤泥泵压力对煤泥量的影响，采用每次压缩压力的最大值(P11、P21)和最小值(P10、P20)的差，作为有效煤泥泵压力。现场实际图如图3所示。其中实线为A室压力曲线图，虚线为B室压力曲线图。

煤泥量与煤泥泵A室压力差和B室压力差成正比，与压缩频率成正比，即煤泥量的计算公式(第一公式)为：

F_mn＝k1*(P11-P10)+k1*(P21-P20)+k2*KF+k0 (1)

k1、k2、k0值的计算根据现场数据分析以及数据建模获得。

数据建模过程需要实际煤泥量、压缩频率KF、泵压力差信号，其中压缩频率和泵压力差通过DCS可以查到，煤泥实际量通过数据分析的方式获得。

在负荷稳定的情况下，根据负荷量、燃煤量、燃煤热值、煤泥热值(这些均可通过DCS和煤质化验分析结果中得到)反算煤泥量。煤泥量的反算公式(第二公式)为：

F_mn＝(F_zq/F_dmcq-F_rm)*Q_rm/Q_mn (2)

其中，F_mn为反算煤泥量；F_zq为锅炉蒸汽量；F_dmcq为吨煤产气量；F_rm为燃煤使用量；Q_rm为燃煤低位发热值；Q_mn为煤泥低位发热值。

S2，煤泥量床温优化控制技术，基于入炉燃料总量对CFB锅炉中的左/右半床进行床温控制、负荷控制以及配风控制。

其中，煤泥控制的思想，在床温允许的情况下，尽可能的多烧煤泥，提高煤泥掺烧比例，为企业带来经济效益。在本申请实施例中，煤泥量的控制框图如图4所示，具体地控制策略包括了：

(a)床温的控制为区间控制：分为左侧床温控制和右侧床温控制，左侧床温

左侧床温控制范围设定(T_SP_total_left)是指将床温的设定值设定在一定的范围内如820℃～850℃，当左侧床温测量值均值小于该设定范围的下限(820℃)时，为了保证燃烧，需要降低煤泥量，保证锅炉燃烧的床温不能太低，相反当测量值大于该设定区间的上限(850℃)时，为了多使用煤泥量，需要增加煤泥量。

其中：左侧床温测量均值

T_total_left_avg＝f_avg(temp1,temp2,temp3,temp4,temp5,temp16,temp17,temp18,temp19,temp20)

该左侧床温控制模块以传统的PID控制为例，PID控制算法中P的取值范围为200～250，I的取值范围是200～300，D的取值范围是30～40。左侧床温控制模块的输出为AO_DET_SP_left。

右侧床温控制范围设定(T_SP_total_right)是指将床温的设定值设定在一定的范围内如820℃～850℃，当右侧床温测量值均值小于该设定范围的下限(820℃)时，为了保证燃烧，需要降低煤泥量，保证锅炉燃烧的床温不能太低，相反当测量值大于该设定区间的上限(850℃)时，为了多使用煤泥量，需要增加煤泥量。

其中：右侧床温测量均值

T_total_right_avg＝f_avg(temp6,temp7,temp8,temp9,temp10,temp11,temp12,temp13,temp14,temp15)

该右侧床温控制模块以传统的PID控制为例，PID控制算法中P的取值范围为200～250，I的取值范围是200～300，D的取值范围是30～40。右侧床温控制模块的输出为AO_DET_SP_right。

(b)床温的纠偏控制：床温纠偏控制分为两级控制，一级为床温左侧均值和床温右侧均值的纠偏控制，当左侧床温偏高时，左侧(1#2#煤泥泵)增加一定的煤泥量，右侧(3#4#煤泥泵)同时降低相同的煤泥量，保证整体煤泥量的平衡，保证负荷的稳定；二级床温纠偏分为左侧的前后墙床温纠偏和右侧的前后墙床温纠偏，纠偏原理与一级相同。

左右侧床温纠偏模块为为左侧总床温均值和右侧总床温均值的纠偏模块，该模块的输出增加或者减少的煤泥量AO_DET_SP_total_jp。该模块以传统的PID控制为例，PID控制算法中P的取值范围为200～250，I的取值范围是200～300，D的取值范围是30～40

左侧前后墙床温纠偏模块为为左侧前墙床温均值和左侧后墙床温均值的纠偏模块，该模块的输出增加或者减少的煤泥量AO_DET_SP_total_jp_left。该模块以传统的PID控制为例，PID控制算法中P的取值范围为200～250，I的取值范围是200～300，D的取值范围是30～40

右侧前后墙床温纠偏模块为为右侧前墙床温均值和右侧后墙床温均值的纠偏模块，该模块的输出增加或者减少的煤泥量AO_DET_SP_total_jp_right。该模块以传统的PID控制为例，PID控制算法中P的取值范围为200～250，I的取值范围是200～300，D的取值范围是30～40

(c)左侧煤泥量控制：左侧床温控制利用1#2#煤泥泵的煤泥量进行控制，1#煤泥泵量的组成为左侧床温控制输出、左右侧床温纠偏输出、左侧前后墙的床温均值纠偏输出之和。2#煤泥泵量的组成为左侧文成控制输出、左右侧床温纠偏输出、左侧前后墙的床温均值纠偏的反向之和。

其中：

1#煤泥泵流量的设定值(F_mn_SP1)为

F_mn_SP1＝F_mn_jbsp1+AO_DET_SP_left+AO_DET_SP_total_jp+AO_DE T_SP_total_jp_left

2#煤泥泵流量的设定值(F_mn_SP1)为

F_mn_SP2＝F_mn_jbsp2+AO_DET_SP_left+AO_DET_SP_total_jp-AO_DE T_SP_total_jp_left

其中，F_mn_jbsp1为基本煤泥量设定值，该值为刚切换到自动控制状态下的当前煤泥量(F_mn1)，F_mn_jbsp2为基本煤泥量设定值，该值为刚切换到自动控制状态下的当前煤泥量(F_mn2)。

1#煤泥量调节模块以传统的PID控制为例，PID控制算法中P的取值范围为200～250，I的取值范围是50～100，D的取值范围是10～20

2#煤泥量调节模块以传统的PID控制为例，PID控制算法中P的取值范围为200～250，I的取值范围是50～100，D的取值范围是10～20

(d)右侧煤泥量控制：右侧床温控制利用3#4#煤泥泵的煤泥量进行控制，3#煤泥泵量的组成为右侧床温控制输出、左右侧床温纠偏输出反向值、右侧前后墙的床温均值纠偏输出之和。3#煤泥泵量的组成为右侧床温控制输出、左右侧床温纠偏输出反向值、右侧前后墙的床温均值纠偏的反向之和。

其中：

3#煤泥泵流量的设定值(F_mn_SP3)为

F_mn_SP3＝F_mn_jbsp3+AO_DET_SP_right-AO_DET_SP_total_jp+AO_DET_SP_total_jp_right

2#煤泥泵流量的设定值(F_mn_SP1)为

F_mn_SP4＝F_mn_jbsp4+AO_DET_SP_right-AO_DET_SP_total_jp-AO_DET_SP_total_jp_right

其中，F_mn_jbsp3为基本煤泥量设定值，该值为刚切换到自动控制状态下的当前煤泥量(F_mn3)，F_mn_jbsp4为基本煤泥量设定值，该值为刚切换到自动控制状态下的当前煤泥量(F_mn4)。

3#煤泥量调节模块以传统的PID控制为例，PID控制算法中P的取值范围为200～250，I的取值范围是50～100，D的取值范围是10～20

4#煤泥量调节模块以传统的PID控制为例，PID控制算法中P的取值范围为200～250，I的取值范围是50～100，D的取值范围是10～20。

在本申请实施例中，锅炉燃烧负荷控制主要控制手段为给煤机的控制，综合考虑外界负荷变化、煤泥量变化对煤量进行调控，保证锅炉跟踪外界负荷的变化和煤泥量的变化，保证锅炉运行的稳定。锅炉燃烧负荷控制回路控制框图如图5：

锅炉给煤系统共有8股给煤机，1#2#3#4#为分布在炉膛右侧，5#6#7#8#分布在炉膛左侧，控制时采用左侧和右侧分别控制的方式。控制策略如下：

(a)锅炉负荷控制以主汽压力控制为主线，外界负荷控制作为负荷控制的补偿前馈，该负荷补偿前馈控制采用能量平衡的方法，实时计算外界所需能量，调整补偿给煤量。

主汽压力为滑压控制，主汽压力控制点是负荷的函数关系，即QY_SP＝F(GLFH)，主汽压力测量值为QY_PV，主汽压力调整模块以PID为例，PID控制算法中P的取值范围为80～100，I的取值范围是400～500，D的取值范围是60～100。该模块的调节输出为AO_RM_qy。

外界负荷能量平衡通过获取外界负荷的变化DET_FH，按照能量平衡算法计算需要的燃煤量DET_RM_fh。

DET_RM_fh＝DET_FH/Q_dmcq

其中Q_dmcq为统计的近一个小时内的吨煤产汽量。

(b)左右侧煤泥量补偿煤量，由煤泥量软测量值计算的煤泥量，发生变化后根据煤泥改变量的能量损失，补偿相对应能量的煤量，以保证入炉燃料的总能量的平衡，保证锅炉负荷的稳定。

左侧煤泥量补偿煤量通过煤泥和燃煤的能量平衡方法计算得到，通过采集煤泥量的变化量DET_F_mn_left，按照能量平衡算法计算需要的燃煤量(如第三公式)DET_RM_mn_left。

DET_RM_mn_left＝DET_F_mn_left*Q_mn/Q_rm

其中Q_rm为燃煤的低位发热值，Q_mn为煤泥的低位发热值。

右侧煤泥量补偿煤量通过煤泥和燃煤的能量平衡方法计算得到，通过采集煤泥量的变化量DET_F_mn_right，按照能量平衡算法计算需要的燃煤量DET_RM_mn_right。

DET_RM_mn_right＝DET_F_mn_right*Q_mn/Q_rm

其中Q_rm为燃煤的低位发热值，Q_mn为煤泥的低位发热值。

(c)左右两侧氧量纠偏模型，根据左右侧氧含量的偏差，修正左右侧给煤量。当左侧氧含量高时，增加左侧煤量，同时相对应的减少右侧煤量值，左侧增加量和右侧减少量相同，保证锅炉负荷的稳定。该模块的输入为左侧氧量测量值A_O2_left，右侧氧量测量值A_O2_right，该模块以PID为例，PID控制算法中P的取值范围为100～150，I的取值范围是300～400，D的取值范围是20～40。氧量纠偏调节输出为DET_RM_O2。

(d)燃煤量控制分为左侧煤量调节和右侧煤量调节。煤量调节模块的设定值包括主汽压力控制的调节输出、外界负荷变化的煤量补偿、煤泥量变化的煤量补偿、氧含量纠偏输出与基本燃煤量之和。

左侧煤量调节模块的设定值(F_RM_SP_left)为

F_RM_SP_left＝F_RM_JB_left+AO_RM_qy+DET_RM_fh/2+DET_RM_mn_left+DET_RM_O2

右侧煤量调节模块的设定值(F_RM_SP_right)为

F_RM_SP_right＝F_RM_JB_right+AO_RM_qy+DET_RM_fh/2+DET_RM_mn_right-DET_RM_O2

其中，F_RM_JB_left为左侧燃煤量基本量，该值为刚切换到自动控制状态下的当前燃煤量(F_RM_JB_left＝F_rm1+F_rm2+F_rm3+F_rm4)，F_mn_jbsp2为基本煤泥量设定值，该值为刚切换到自动控制状态下的当前煤泥量(F_RM_JB_right＝F_rm5+F_rm6+F_rm7+F_rm8)。

优化系统二次风的控制原理是二次风跟随燃料的变化(燃煤和煤泥)进行同步调节。该回路通过控制1#，2#二次风机变频来实现锅炉的氧量稳定和经济燃烧。控制原理如图6所示：

给控制策略以氧量控制点为主线，通过氧量设定值和氧量测量值的偏差，通过氧量二次风模块对二次风量补偿。二次风量的设定值包括基本二次风量、煤量二次风量、煤泥量二次风量以及氧量二次风量四部分组成。二次风机变频根据二次风量设定值和二次风量测量值之间的偏差，通过二次风调节模块进行调节。

(a)氧量控制

该模型根据氧量的设定值(O2_SP)与烟气含氧量测量值(O2_PV)的差值通过氧量二次风模块调节，输出二次风量的增量DET_ECF_O2。

该模块以PID为例，PID控制算法中P的取值范围为100～150，I的取值范围是250～300，D的取值范围是30～40

(b)二次风量控制点的组成包括以下几个部分：

(1)基本二次风量该值为刚切换到自动控制状态下的当前二次风量F_ECF_JB＝F_ECF_1+F_ECF_2；F_ECF_1为1#二次风机风量，F_ECF_2为2#二次风机风量。

(2)氧量补偿风量为上述(1)中氧量调节二次风量DET_ECF_O2；

(3)煤量修正二次风量增量，燃煤量的改变对应的二次风量的增量。

DET_ECF_RM＝DET_RM*K_KRB_RM；

其中，DET_RM＝DET_RM+F_RM-F_RM_L；

DET_RM为燃煤增量，K_KRB_RM为燃煤增量二次风系数，F_RM为当前采样时刻燃煤量，F_RM_L为上一采样时刻燃煤量。

(4)煤泥量修正二次风量增量，煤泥量的改变对应的二次风量的增量。

DET_ECF_MN＝DET_MN*K_KRB_MN；

其中，DET_MN＝DET_MN+F_MN-F_MN_L；

DET_ECF_MN为煤泥改变对应的二次风增量，DET_MN为煤泥增量，K_KRB_MN为煤泥增量二次风系数，F_MN为当前采样时刻煤泥量，F_MN_L为上一采样时刻燃煤量。

二次风量的控制点为：

ECF_SP＝F_ECF_JB+DET_ECF_O2+DET_ECF_RM+DET_ECF_MN

二次风量控制模块以PID为例，PID控制算法中P的取值范围为100～150，I的取值范围是250～300，D的取值范围是30～40。二次风控制模块的输出为AO_ECF。

(c)电流纠偏模型

二次风调节过程具有针对两个二次风机电流自动纠偏的功能。即当两个二次风机电流偏差达到一定程度时，电流大的二次风机将降低转速，电流小的二次风机将同比例的提高转速。既可以保持当前风量的稳定，亦能保证两台二次风机的出力均衡。

该模块的输入为1#二次风机电流测量值I_ECF_1，2#二次风机电流测量值I_ECF_2，该模块以PID为例，PID控制算法中P的取值范围为100～150，I的取值范围是300～400，D的取值范围是20～40。氧量纠偏调节输出为DET_ECFJ。

变频控制输出为

AO_ECF_1＝AO_ECF+DET_ECFJ

AO_ECF_2＝AO_ECF-DET_ECFJ

综上可以看出，本申请的技术方案包括了以下创新点

1.基于包络线法和煤泥量反算的数据建模煤泥量软测量方法；

2.基于煤泥和燃煤分别控制床温和负荷的锅炉燃烧协调解耦控制方法；

3.基于能量平衡的燃煤和煤泥量协调控制方法；

4.基于燃烧平衡的床温两级纠偏控制方法；

5.基于煤泥量、燃煤量、氧量三维一体的二次风配风自动控制方法。

本申请实施例还提供的一种掺烧煤泥的CFB锅炉负荷控制系统。系统包括：

计算模块，用于获取煤泥泵的泵压力差与压缩频率数据，根据预先构建的煤泥量软测量模型得到煤泥量测量值；基于所述煤泥量测量值，得到入炉燃料总量；

控制模块，用于基于所述入炉燃料总量对CFB锅炉中的炉膛进行床温控制、负荷控制以及配风控制；其中，所述CFB锅炉中的炉膛包括左半床和右半床；

床温控制子模块，用于通过设置左/右半床的床温温度区间，测量左/右半床的当前床温，根据左/右半床的当前床温与温度区间的关系调整左/右半床的输入煤泥量，实现床温控制；

负荷控制子模块，用于通过获取CFB锅炉的外界负荷变化值，根据能量平衡算法计算炉膛所需要的燃煤量，并根据所需要的燃煤量补充炉膛的输入煤泥量，实现负荷控制；

配风控制子模块，用于通过获取CFB锅炉中含氧量的设定值与测量值的差值得到风机配风二次风量，实现配风控制。

本申请实施例提供的掺烧煤泥的CFB锅炉负荷控制系统用于实现上述掺烧煤泥的CFB锅炉负荷控制方法，关于掺烧煤泥的CFB锅炉负荷控制系统的具体限定可以参见上文中对于掺烧煤泥的CFB锅炉负荷控制方法的限定，在此不再赘述。上述掺烧煤泥的CFB锅炉负荷控制系统中的各个部分可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种掺烧煤泥的CFB锅炉负荷控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取煤泥泵的泵压力差与压缩频率数据，根据预先构建的煤泥量软测量模型得到煤泥量测量值；基于所述煤泥量测量值，得到入炉燃料总量；

基于所述入炉燃料总量对CFB锅炉中的炉膛进行床温控制、负荷控制以及配风控制；其中，所述CFB锅炉中的炉膛包括左半床和右半床，其中每个半床对应至少一个床区域，每个床区域对应一个煤泥量入口；

通过炉膛中的煤泥量入口影响床温情况设置多个对应的床区域的床温温度区间，测量各个床区域当前床温，根据各个床区域当前床温与温度区间的关系调整各个床区域的输入煤泥量，实现床温控制；

通过获取CFB锅炉的外界负荷变化值，根据能量平衡算法计算炉膛所需要的燃煤量，并根据所需要的燃煤量补充炉膛的输入煤泥量，实现负荷控制；

通过获取CFB锅炉中含氧量的设定值与测量值的差值得到风机配风二次风量，实现配风控制；

具体地，根据各个床区域当前床温与温度区间的关系调整各个床区域的输入煤泥量，包括：当目标床区域的当前床温高于温度区间时，增加目标床区域的煤泥量；当目标床区域的当前床温低于温度区间时，降低目标床区域的煤泥量；

通过获取CFB锅炉的外界负荷变化值，根据能量平衡算法计算炉膛所需要的燃煤量，包括：根据第三公式确定炉膛中左半床的燃煤量，所述第三公式具体包括：

DET_RM_mn_left＝DET_F_mn_left*Q_mn/Q_rm

其中，DET_RM_mn_left用于表征左半床燃煤量，DET_F_mn_left用于表征左半床采集煤泥量的变化量，Q_mn用于表征煤泥低位发热值，Q_rm用于表征燃煤低位发热值；

通过公式：

DET_RM_mn_right＝DET_F_mn_right*Q_mn/Q_rm

确定炉膛中右半床的燃煤量，DET_F_mn_right用于表征右半床采集煤泥量的变化量，Q_mn为煤泥的低位发热值，Q_rm为燃煤的低位发热值；

通过获取CFB锅炉中含氧量的设定值与测量值的差值得到风机配风二次风量，包括：获取切换到自动控制状态下的当前二次风量，确定氧量调节二次风量；根据煤量与煤泥量修正二次风量增量；得到风机配风二次风量。

2.根据权利要求1所述的方法，所述煤泥泵具有两个活塞压缩室，其特征在于，所述获取煤泥泵的泵压力差与压缩频率数据，根据预先构建的煤泥量软测量模型得到煤泥量测量值，包括：

根据第一公式确定煤泥量测量值，所述第一公式具体包括：

F_mn＝k1*(P11-P10)+k1*(P21-P20)+k2*KF+k0

其中，F_mn用于表征煤泥量测量值，k0，k1，k2用于表征模型参数，根据现场数据分析以及数据建模获得，P11用于表征第一活塞压缩室每次压缩压力的最大值，P10于表征第一活塞压缩室每次压缩压力的最小值，P21于表征第二活塞压缩室每次压缩压力的最大值，P20于表征第二活塞压缩室每次压缩压力的最小值，KF用于表征煤泥泵转速。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述煤泥量测量值在负荷稳定的条件下可以通过第二公式获得，所述第二公式具体包括：

F_mn＝(F_zq/F_dmcq-F_rm)*Q_rm/Q_mn

其中，F_mn用于表征煤泥量测量值，F_zq用于表征锅炉蒸汽量，F_dmcq用于表征吨煤产气量，F_rm用于表征燃煤使用量，Q_rm用于表征燃煤低位发热值，Q_mn用于表征煤泥低位发热值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各个床区域当前床温与温度区间的关系调整各个床区域的输入煤泥量，还包括：

温度区间范围内的床温纠偏控制，当第一床区域当前床温高于温度区间时，增加第一床区域对应的煤泥量，并降低第二床区域的煤泥量，其中，第二床区域的温度低于第一床区域；并根据入炉燃料总量确定左/右半床所输入的煤泥量平衡。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外界负荷变化值至少包括发电量的变化值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过获取CFB锅炉中含氧量的设定值与测量值的差值得到风机配风二次风量，实现配风控制，具体包括：

通过两个二次风机进行配风，当两个二次风机电流偏差达到预设差值时，降低电流大的二次风机的转速，提高电流小的二次风机的转速，以使得风机配风稳定。

7.一种掺烧煤泥的CFB锅炉负荷控制系统，其特征在于，所述系统包括：

计算模块，用于获取煤泥泵的泵压力差与压缩频率数据，根据预先构建的煤泥量软测量模型得到煤泥量测量值；基于所述煤泥量测量值，得到入炉燃料总量；

控制模块，用于基于所述入炉燃料总量对CFB锅炉中的炉膛进行床温控制、负荷控制以及配风控制；其中，所述CFB锅炉中的炉膛包括左半床和右半床，其中每个半床对应至少一个床区域，每个床区域对应一个煤泥量入口；

床温控制子模块，用于通过炉膛中的煤泥量入口影响床温情况设置多个对应的床区域的床温温度区间，测量各个床区域当前床温，根据各个床区域当前床温与温度区间的关系调整各个床区域的输入煤泥量，实现床温控制；其中，具体根据各个床区域当前床温与温度区间的关系调整各个床区域的输入煤泥量，实现床温控制包括：当目标床区域的当前床温高于温度区间时，增加目标床区域的煤泥量；当目标床区域的当前床温低于温度区间时，降低目标床区域的煤泥量；

负荷控制子模块，用于通过获取CFB锅炉的外界负荷变化值，根据能量平衡算法计算炉膛所需要的燃煤量，并根据所需要的燃煤量补充炉膛的输入煤泥量，实现负荷控制；其中，根据第三公式确定炉膛中左半床的燃煤量，所述第三公式具体包括：

DET_RM_mn_left＝DET_F_mn_left*Q_mn/Q_rm

其中，DET_RM_mn_left用于表征左半床燃煤量，DET_F_mn_left用于表征左半床采集煤泥量的变化量，Q_mn用于表征煤泥低位发热值，Q_rm用于表征燃煤低位发热值；

通过公式：

DET_RM_mn_right＝DET_F_mn_right*Q_mn/Q_rm

确定炉膛中右半床的燃煤量，DET_F_mn_right用于表征右半床采集煤泥量的变化量，Q_mn为煤泥的低位发热值，Q_rm为燃煤的低位发热值；

配风控制子模块，用于通过获取CFB锅炉中含氧量的设定值与测量值的差值得到风机配风二次风量，实现配风控制；其中，获取切换到自动控制状态下的当前二次风量，确定氧量调节二次风量；根据煤量与煤泥量修正二次风量增量；得到风机配风二次风量。