SE501784C2 - Procedure for controlling a combustion process - Google Patents
Procedure for controlling a combustion processInfo
- Publication number
- SE501784C2 SE501784C2 SE9303041A SE9303041A SE501784C2 SE 501784 C2 SE501784 C2 SE 501784C2 SE 9303041 A SE9303041 A SE 9303041A SE 9303041 A SE9303041 A SE 9303041A SE 501784 C2 SE501784 C2 SE 501784C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- content
- nox
- values
- parameter
- combustion
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 20
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 13
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 28
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 17
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 2
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 101150071746 Pbsn gene Proteins 0.000 claims 1
- 239000002361 compost Substances 0.000 claims 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 206010027175 memory impairment Diseases 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- -1 urea Chemical compound 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/30—Controlling by gas-analysis apparatus
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/346—Controlling the process
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/54—Nitrogen compounds
- B01D53/56—Nitrogen oxides
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/18—Details; Accessories
- F23C10/28—Control devices specially adapted for fluidised bed, combustion apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J7/00—Arrangement of devices for supplying chemicals to fire
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2223/00—Signal processing; Details thereof
- F23N2223/06—Sampling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2223/00—Signal processing; Details thereof
- F23N2223/40—Simulation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2223/00—Signal processing; Details thereof
- F23N2223/46—Identification
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2233/00—Ventilators
- F23N2233/06—Ventilators at the air intake
- F23N2233/08—Ventilators at the air intake with variable speed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N2235/00—Valves, nozzles or pumps
- F23N2235/02—Air or combustion gas valves or dampers
- F23N2235/06—Air or combustion gas valves or dampers at the air intake
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
- F23N5/006—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
- Chimneys And Flues (AREA)
Abstract
Description
5Û1 784 10 15 20 25 30 35 Uppfinningens syfte Ett syfte med föreliggande uppfinning är att anvisa ett förfarande av det inledningsvis nämnda slaget, varmed sambandet mellan en förbränningsprocessparameter och NOX kan bestämmas snabbt och med god noggrannhet utan att pan- nans driftläge behöver ändras och utan att andra förbrän- ningsprocessparameterar ger nämnvärd påverkan. 5Û1 784 10 15 20 25 30 35 Object of the invention An object of the present invention is to provide a method of the kind mentioned in the introduction, whereby the relationship between a combustion process parameter and NOX can be determined quickly and with good accuracy without operating mode needs to be changed and without other combustion process parameters have a significant impact.
Ett annat syfte är att anvisa ett förfarande som är användbart i realtid och som sålunda ger möjlighet till styrning on-line, dvs kan integreras i pannans reglersys- fem.Another purpose is to designate a procedure that is useful in real time and thus provides the opportunity to control on-line, ie can be integrated into the boiler's control system five.
Sammanfattning av uppfinningen Ovannämnda syften uppnås enligt uppfinningen med ett förfarande som uppvisar de i bifogade patentkrav angivna särdragen.Summary of the invention The above objects are achieved according to the invention with a process having the claims set out in the appended claims the features.
Förfarandet innefattar sålunda att man åstadkommer störningar i ifrågavarande parameter och alstrar en signal som innehåller succssiva värden på parametern samt medelst givare mäter de varierande NOX- och 02-halterna i rök- gaserna, så att en NOX-haltsignal och en 02-haltsignal alstras. Om parametern är syrgasöverskottet i rökgaserna, kommer 02-haltsignalen att också vara parametersignalen.The method thus comprises accomplishing disturbances in the parameter in question and generates a signal which contain successive values of the parameter and by means sensors measure the varying NOX and O2 levels in the smoke the gases, so that a NOX content signal and an O 2 content signal alstras. If the parameter is the excess oxygen in the flue gases, the 02 content signal will also be the parameter signal.
Om parametern är ett flöde av en i pannan inmatad kemi- kalie, t ex urea, avkänns flödet för åstadkommande av en parametersignal.If the parameter is a flow of a chemical fed into the boiler potassium, such as urea, senses the flow to produce a parameter signal.
De erhållna NOX- och 02-haltsignalerna (och i förekommande fall även annan utnyttjad parametersignal) lågpassfiltreras och samplas, lämpligen i samband med A-D-omvandling, för erhållande av tidsmässigt successiva NOX- och 02-haltvärden (och i förekommande fall även annan utnyttjad parametersignal).The obtained NOX and O2 content signals (and in where applicable, also other utilized parameter signal) low-pass filtered and sampled, preferably in conjunction with A-D conversion, to obtain chronologically successive NOX and O2 content values (and, where applicable, other utilized parameter signal).
I syfte att ge god noggrannhet omräknas N0x-haltvär- dena så att till noll % 02 kompenserade NOX-komphaltvärden erhålls, under utnyttjande av sammanhörande 02-haltvärden.In order to provide good accuracy, the NOx content value is recalculated so that NOX composite content values were compensated to zero% 02 obtained, using associated 02 content values.
Det är härvid väsentligt att det är fråga om värden som avser förlopp som uppträder i vart fall i huvudsak samti- 10 15 20 25 30 35 501 784 3 digt i processen. I syfte att säkerställa rätt tidsmässig relation genomför man däför de tidigare nämnda N0x- och 02-haltmätningarna så att de erhållna signalerna är hänförbara till rökgasmätpunkter, som ligger i vart fall i omedelbar närhet av varandra, varjämte transporttider mellan mätpunkterna och givarna och givarnas tidskonstan- ter också beaktas vid hopkopplingen av sammanhörande NOX- och 02-haltvärden i samband med kompensationsberäkningar- na. Därvid bör man dock se till att det inte föreligger ett prompt samband mellan NOX- och 02-haltvärdena.It is essential in this case that it is a question of values such as refers to processes that occur in any case mainly simultaneously 10 15 20 25 30 35 501 784 3 poem in the process. In order to ensure the right timeliness relation, the previously mentioned N0x- and The 02 content measurements so that the signals obtained are attributable to flue gas measuring points, which are located in any case in the immediate vicinity of each other, plus transport times between the measuring points and the sensors and the time constants of the sensors are also taken into account in the interconnection of related NOX and O2 content values in connection with compensation calculations na. In doing so, however, one should make sure that it does not exist a prompt relationship between the NOX and 02 content values.
I syfte att eliminera inslag av trender, transienter, etc högpassfiltreras de erhållna NOxkomp-haltvärdena och de successiva parametervärdena (som sålunda är de samplade 02-haltvärdena, då parametern är syrgasöverskottet i rök- gaserna, och samplade flödesvärden, då parametern är ett kemikalieflöde), varefter sambandet mellan N0xkomp och ifrågavarande parameter kan beräknas. Detta sker företrä- desvis med utnyttjande av rekursiv processidentifiering, varvid derivatan för sambandet kan bestämmas genom steg- svarstest. Eftersom detta kan genomföras on-line och i realtid, finns möljigheter att snabbt detektera process- förändringar och styra processen med ledning därav, även automatiskt genom integrering i pannans reglersystem.In order to eliminate elements of trends, transients, etc the obtained NOx comp content values are high-pass filtered and the successive parameter values (which are thus the sampled ones) 02 content values, when the parameter is the excess oxygen in the smoke the gases, and sampled flow values, when the parameter is one chemical flow), after which the relationship between N0xkomp and the parameter in question can be calculated. This is done preferably using recursive process identification, whereby the derivative of the relationship can be determined by response test. Since this can be done on-line and in real-time, there are opportunities to quickly detect process changes and control the process with its guidance, too automatically by integration into the boiler control system.
Utnyttjande av rekursiv processidentifiering har visat sig innebära att det inte föreligger ett krav på absolut tidsmässig processamtidighet för de parameter- värden resp NOX-värden, som kopplas till varandra under sambandsberäkningen. Detta är självfallet en klar fördel då parametern är ett kemikalieflöde, som avkänns på ett annat ställe än det ställe där 02 och NOX avkänns.Utilization of recursive process identification has proved to mean that there is no requirement for absolute temporal process concurrency for the parameter values or NOX values, which are linked to each other below the connection calculation. This is of course a clear advantage then the parameter is a chemical flow, which is sensed on one other than the place where 02 and NOX are sensed.
Då parametern är syrgasöverskottet 02 i rökgaserna gäller dock att tidskompensering vid behov måste ske på ett sådant sätt att resp 02-haltvärde som kopplas till ett Nüxkomp-haltvärde i vart fall icke ligger tidsmässigt efter det senare, dvs det måste säkerställas att 02 ses styra NOK och icke tvärtom. 501 784 10 15 20 25 30 35 4 De styrda störningar som företrädesvis används enligt uppfinningen är av typen PRBS (Pseudo Random Binary Sequence). Detta har visat sig ge högre frekvenskomponen- ter hos de värden som används för sambandsberäkningen, vilket medför att identifieringen av sambandet kan ge- nomföras på kortare tid och med högre noggrannhet. Den algoritm som utnyttjas för sambandsberäkningen behöver sålunda färre data för beräkningarna. Resultaten av beräkningarna erhålls snabbare och en plötslig förändring hos processen kan upptäckas och åtgärdas med kortare tidsfördröjning.Then the parameter is the excess oxygen 02 in the flue gases however, time compensation must be provided if necessary such a way that the respective O 2 content value is linked to one In any case, the Nüxkomp content value is not in time after the latter, ie it must be ensured that 02 is seen control NOK and not the other way around. 501 784 10 15 20 25 30 35 4 The controlled disturbances that are preferably used according to the invention is of the type PRBS (Pseudo Random Binary Sequence). This has been shown to give higher frequency components. of the values used for the relationship calculation, which means that the identification of the connection can implemented in a shorter time and with higher accuracy. The algorithm used for the connection calculation needs thus less data for the calculations. The results of the calculations are obtained faster and a sudden change of the process can be detected and remedied with shorter time delay.
Den rekursiva processidentifieringen utnyttjar ett stort antal successiva, viktade värden, varvid senast er- hållna värden ges högsta vikt. Tidsintervallen mellan samplen är lämpligen av storleksordningen sekund eller se- kunder, och processidentifieringens algoritmstyrda modell- beräkning kan uppdaters efter ett fåtal nya sampel, före- trädesvis efter varje nytt sampel. Det inses att detta ger möjlighet till bestämning av sambandets derivata med mycket korta intervall, t ex av storleken tiotals sekun- der, så att processen kan följas så gott som kontinuer- ligt.The recursive process identification utilizes one large number of successive, weighted values, with the latest values are given the highest weight. The time intervals between the sample is suitably of the order of seconds or seconds. customers, and the algorithm-driven model of process identification calculation can be updated after a few new samples, step by step after each new sample. It is understood that this provides possibility of determining the relationship's derivatives with very short intervals, for example of the size of tens of seconds so that the process can be followed almost continuously ligt.
Enligt en fördelaktig utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen kan man, då den aktuella parametern är ett kemikalieflöde, det mellan flödet och N0x och av kostnaden för kemikalien samt av kostnad i form av NOX-avgift snabbt och effektivt styra kemikalieflödet mot ett flöde som ger en minimering med beaktande av det beräknade samban- av den totala kostnaden.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, when the current parameter is a chemical flow, that between the flow and N0x and of the cost of the chemical and of cost in the form of NOX fee quickly and efficiently direct the chemical flow towards a flow that provides a minimization having regard to the estimated of the total cost.
Uppfinningen har i praktiken visat sig ge mycket nog- granna mätresultat, som gör det möjligt att med mycket god prediktion inducera parameterändringar för påverkan av NOK-halten i rökgaserna, och detta utan att processen i övrigt störs.The invention has in practice been shown to provide very accurate accurate measurement results, which make it possible to with very good prediction induce parameter changes to affect The NOK content in the flue gases, and this without the process in otherwise disturbed.
Uppfinningen kommer i fortsättningen att beskrivas närmare genom exemplifierande utföringsformer under hän- visning till bifogade ritning. 10 15 20 25 30 35 501 784 5 Kort beskrivning av ritningen Fig 1 är ett schema som översiktligt visar hur ett förbränningssystem innefattande en panna med fluidiserad bädd modifierats för införlivande av en utföringsform av föreliggande uppfinning; Fig 2 är ett schema som översiktligt illustrerar sig- nalbehandlingen i samband med utföringsformen enligt fig 1; Fig 3 är ett schema som illustrerar utnyttjad pro- cessidentifiering; och Fig 4 är ett diagram som illustrerar utnyttjande av en annan utföringsform av uppfinningen i och för kostnads- minimering vid insprutning av urea i syfte att reducera NOX.The invention will be described in the following further by way of exemplary embodiments with reference to display to attached drawing. 10 15 20 25 30 35 501 784 5 Brief description of the drawing Fig. 1 is a diagram showing how one combustion system comprising a boiler with fluidized bed modified to incorporate an embodiment of present invention; Fig. 2 is a diagram generally illustrating the the treatment in connection with the embodiment according to Fig. 1; Fig. 3 is a diagram illustrating utilized pro- cess identification; and Fig. 4 is a diagram illustrating utilization of another embodiment of the invention in terms of cost minimization by urea injection in order to reduce NOX.
Beskrivning av utföringsformer Den i fig 1 schematiskt visade förbränningsanlägg- ningen, vilken modifierats för inbegripande av en ut- föringsform av uppfinningen, innefattar en panna 1 med en cirkulerande fluidiserad bädd, som matas med primärluft 3 och sekundärluft 5 från ett totalluftsflöde 7. Rökgaserna passerar ett elfilter 9, innan de passerar ut genom en skorsten 11. Före elfiltret 9 är en mätare för 02 anord- nad, vilken ger ett värde på förbrännings-02. Detta ut- nyttjas i pannregleringen, såsom kommer att beskrivas närmare nedan.Description of embodiments The incineration plant schematically shown in Fig. 1 which has been modified to include a embodiment of the invention, comprises a boiler 1 with a circulating fluidized bed, which is supplied with primary air 3 and secondary air 5 from a total air flow 7. The flue gases passes an electric filter 9, before passing out through one chimney 11. Before the electric filter 9, a meter for 02 which gives a value of combustion-02. This issue used in the boiler control, as will be described further below.
Till skorstenen är två rökgasgivare 13, 15 kopplade via en gemensam sugledning 17. Givaren 13 ger en signal svarande mot syrgasöverskottet OZM (Miljö 02) i rökgaserna och givaren 15 ger en signal svarande mot innehållet av N03 i rökgaserna. Givarsignalerna làgpassfiltreras och analogdigitalomvandlas, under samtidig sampling, i ett block 19, vars motsvarande utsignaler matas till en dator 21 för fortsatt behandling, såsom likaledes kommer att be- skrivas närmare nedan. 501 784 10 15 20 25 30 35 6 Givarsignalerna är tidsmässigt fördröjda dels pga transporttiden genom sugledningen 17, dels pga resp giva- res egendynamik, som kan beskrivas med en tidskonstant.Two flue gas sensors 13, 15 are connected to the chimney via a common suction line 17. The sensor 13 gives a signal corresponding to the excess oxygen OZM (Environment 02) in the flue gases and the sensor 15 gives a signal corresponding to the content of N03 in the flue gases. The sensor signals are low-pass filtered and analog-digital is converted, during simultaneous sampling, into one block 19, the corresponding output signals of which are fed to a computer 21 for further treatment, as will also be written in more detail below. 501 784 10 15 20 25 30 35 6 The sensor signals are delayed in time partly due to the transport time through the suction line 17, partly due to the respective res own dynamics, which can be described with a time constant.
Tidskonstanten har i det aktuella exemplet valts som den tid det tar för utsignalen att ändras från en nollnivå till en viss nivå, t ex ca 63 % av slutnivån.In the current example, the time constant has been selected as it time it takes for the output signal to change from a zero level to a certain level, eg about 63% of the final level.
Den i fig 1 illustrerade, i enlighet med en utfö- ringsform av uppfinningen modifierade pannan har ett styr- system, som är så utformat att luften till pannan bestäms till sitt börvärde av anläggningens ångtrycksregulator.The one illustrated in Fig. 1, in accordance with an embodiment modified pan of the invention has a control system, which is designed so that the air to the boiler is determined to its setpoint by the plant's vapor pressure regulator.
Ett lågt ångtryck påkallar ett högre totalluftflöde till pannan. Fördelningen av luft mellan primär- och sekundär- luft sker sedan enligt i styrsystemet inlagda kvoter.A low vapor pressure calls for a higher total air flow pannan. The distribution of air between primary and secondary air then takes place according to quotas entered in the control system.
Den uppmätta förbrännings-02-halten används sedan som börvärde för att påverka bränsleflödet till pannan.The measured combustion O 2 content is then used as setpoint to affect the fuel flow to the boiler.
Luftstyrsystemet är kompletterat med en PRBS-stör- funktion. Det är lätt att sekundärflödets börvärde påver- kas av störsignalen. Det nya börvärdet blir lika med det gamla börvärdet*(1 + k * PRBS). Eftersom PRBS antingen är noll eller hög, så innebär det nya börvärdet att sekundär- luften fås att öka tillfälligt när PRBS-signalen bestämmer detta.The air control system is supplemented with a PRBS feature. It is easy for the secondary flow setpoint to affect caused by the interference signal. The new setpoint will be equal to that old setpoint * (1 + k * PRBS). Because PRBS is either zero or high, the new setpoint means that secondary the air is made to increase temporarily when the PRBS signal determines this.
För att styrsystemet nu inte ska motverka den önskade sekundärluftflödesökningen sker företrädesvis en samtidig påverkan av totalluftflödesregulatorn. Denna mod kallas störningsmod 1.So that the control system now does not counteract the desired one the secondary air flow increase preferably takes place simultaneously influence of the total air flow regulator. This mode is called mode of interference 1.
Störningssignalen påverkar nu också totalluftreg- leringen på sådant sätt att totalluftregulatorns ärvärde reduceras ungefär med den mängd luft som tas ut via sekun- därluften. Den plötsliga reduktionen i primärluftens arti- ficiella ärvärde föranleder totalluftregulatorn att öka sitt pådrag. På detta sätt blir primärluftflödet i stort sett opåverkat av störningen medan sekundärluftflödet varierar.The interference signal now also affects the total air regulation in such a way that the actual value of the total air regulator is reduced approximately by the amount of air taken out via the there air. The sudden reduction in the temperature of the primary air ficial actual value causes the total air regulator to increase its progress. In this way, the primary air flow becomes large seen unaffected by the disturbance while the secondary air flow varies.
En andra mod, störningsmod 0, innebär samma sak som störningsmod 1, men med den skillnaden att totalluften är opåverkad av störningarna. Det innebär att kvoten mellan 10 15 20 25 30 35 501 784 7 sekundär- och primärluft varierar med störningarna.A second mode, interference mode 0, means the same thing as disturbance mode 1, but with the difference that the total air is unaffected by the disturbances. This means that the ratio between 10 15 20 25 30 35 501 784 7 secondary and primary air vary with the disturbances.
De störningar som har använts i projektet är av typen PRBS. Detta är en standardtyp av störsignal som varierar till synes slumpmässigt mellan två nivåer. Signalen har lämpliga statistiska egenskaper, eftersom den innehåller ett brett register av frekvenskomponenter.The disturbances that have been used in the project are of the type PRBS. This is a standard type of interference signal that varies seemingly randomly between two levels. The signal has appropriate statistical properties, as it contains a wide range of frequency components.
Den högsta frekvenskomponenten justeras så att den hinner ge påverkan på processen. I denna tillämpning visa- de det sig lämpligt med en kortaste periodtid av storleks- ordningen minut, speciellt 60 sekunder. Dessutom förekom- mer det en uppsättning frekvenskomponenter som är långsam- mare än denna snabbaste period. Frekvensspektrum för sig- nalen är ett linjespektrum med relativt konstant höjd fram till brytfrekvensen.The highest frequency component is adjusted so that it have time to influence the process. In this application, they consider it appropriate to have a shorter period of time of order minute, especially 60 seconds. In addition, more it a set of frequency components that are slow more than this fastest period. Frequency spectrum for sig- the channel is a line spectrum with a relatively constant height in front to the cut-off frequency.
PRBS-signalen har dessutom sådana egenskaper att den är lika lång tid hög som låg betraktat under en längre tid.In addition, the PRBS signal has such properties that it is as long time high as low considered for a longer time.
PRBS-signalen kan lätt införas i anläggningens konfi- gurerbara styrsystem som en strömsignal i lämpligt inter- vall.The PRBS signal can be easily introduced into the controllable control systems as a current signal in the appropriate inter- vall.
Tanken med att använda styrda störningar är att åstadkomma högre frekvenskomponenter hos 02 och därmed också hos NOX. Detta innebär att det gàr att göra en iden- tifiering av sambandet mellan dessa på kortare tid och med högre noggrannhet.The idea of using controlled disturbances is that provide higher frequency components of 02 and thus also at NOX. This means that it is possible to make an shortening the relationship between these in a shorter time and with higher accuracy.
Den använda tekniken med PRBS-störningar har visat sig icke påverka driften för övrigt av pannan. Störningar- na kan vara inkopplade långa perioder av dygnet, även nat- tetid och när anläggningen körs obemannad.The technology used with PRBS interference has shown do not otherwise affect the operation of the boiler. Disorders can be connected for long periods of the day, even at night. time and when the plant is running unmanned.
Den föredragna signalbehandling som sker utgående från de av givarna 13 och 15 erhållna OZM- och NOx-sig- nalerna illustreras i fig 2 och 3.The preferred signal processing that takes place outbound from the OZM and NOx signals obtained from sensors 13 and 15 The figures are illustrated in Figures 2 and 3.
Signalerna filtreras med hjälp av hårdvara som ett första steg. Denna typ av filter är ett LP-filter. Där- efter sker sampling av signalen via systemets A/D-omvand- lare. Samplingen sker med 1 Hz och lågpassfiltreringen med 0,4 Hz brytfrekvens. 501 784 10 15 20 25 30 35 8 De på detta sätt erhållna signalerna NOX och OZM rep- resenterar nu halterna i ppm respektive %. För att inte få med påverkan av spädningen sker nu kompensation av Nox till NOxkomp varvid tidskillnader mellan de uppmätta sig- nalerna måste beaktas. Sålunda omräknas samtliga N0x-sam- pel till motsvarande värde vid O % syre enligt det kända sambandet: N0xkomp(t) = NOx(t)/l. - 02M(t-dt)/21.) där t = 1, 2, 3 ... (tiden i sekunder) dt = tidskompensering.The signals are filtered using hardware as one first step. This type of filter is an LP filter. Where- after, the signal is sampled via the system's A / D conversion lare. Sampling is done with 1 Hz and low-pass filtering with 0.4 Hz switching frequency. 501 784 10 15 20 25 30 35 8 The signals thus obtained NOX and OZM now represents the levels in ppm and% respectively. To not get with the effect of dilution, nox is now compensated to NOxkomp whereby time differences between the measured must be taken into account. Thus, all NOx aggregates are recalculated pile to the corresponding value at 0% oxygen according to the known connection: N0xcomp (t) = NOx (t) / l. - 02M (t-dt) / 21.) where t = 1, 2, 3 ... (time in seconds) dt = time compensation.
Kompenseringen måste göras på sådant sätt att inte något prompt samband förekommer mellan OZM och NOxkomp.The compensation must be done in such a way that not there is some prompt connection between OZM and NOxkomp.
Det får inte heller förekomma att tidsmässiga händelser förekommer hos N0xkomp före 02M.Nor may there be temporal events occurs at N0xkomp before 02M.
Kompenseringen kan exemplifieras på följande sätt.The compensation can be exemplified in the following way.
Antag att NOX och OZM finns lagrade som 1 sekunds sampel i var sin vektor i en fil. Hos dessa siffror finns nu givarnas dynamik. Antag att OZM-givarens tidsfördröj- ning (Transporttid+Tidskonstant)=DT02 är exempelvis 3 sekunder kortare än DTNOX (motsvarande för NOK). Då ska nedan givna regel användas för beräkning av N0xkomp.Assume that NOX and OZM are stored as 1 second sample in each vector in a file. These figures are available now the dynamics of the sensors. Assume that the time delay of the OZM sensor (Transport time + Time constant) = DT02 is for example 3 seconds shorter than DTNOX (equivalent to NOK). Then shall the rule given below is used for calculation of N0xkomp.
N0x-sampel t = l, 2, 3 ....s X X X X X X X X X X X X X X X X X Lv X X X X X X X X X X X X X X X X X 02M-sampel t = 1, 2, 3 ....s X X X X X X X X X X X X X X X X X Noxkomp t - 1, 2, 3, ....s NOxkomp (t) - N0x(t)/(1 - 02M(t+2)/21 för t = l, 2, 3 ....s X 10 15 20 25 30 35 501 784 9 När nu 02M ligger tidsmässigt före N0xkomp på grund av givarnas egenskaper, kan vektorerna O2M(t) och N08- komp(t) användas direkt som insignal respektive utsignal för senare beräkning av överföringsfunktionen (sambandet) och den genom stegtest beräknade derivatan dN0xkomp/d02M.N0x sample t = 1, 2, 3 .... s X X X X X X X X X X X X X X X X X X Lv X X X X X X X X X X X X X X X X X X 02M sample t = 1, 2, 3 .... s X X X X X X X X X X X X X X X X X X Noxkomp t - 1, 2, 3, .... s NOxcomp (t) - NOx (t) / (1 - 02M (t + 2) / 21 for t = 1, 2, 3 .... s X 10 15 20 25 30 35 501 784 9 Now that 02M is ahead of N0xkomp in terms of time of the properties of the donors, the vectors O2M (t) and NO comp (t) is used directly as input signal and output signal, respectively for later calculation of the transfer function (connection) and the derivative dNOxkomp / d02M calculated by step test.
Skulle N0x-givaren vara snabbast, dvs DTNOX vara t ex 2 sekunder kortare än DT02, blir ordningsföljden den omvända tidsmässigt. Då blir istället N0xkomp(t) = N0x(t)/(1 - 02M(t-2)/21) för t - 3, 4, 5 ...Should the N0x sensor be the fastest, ie DTNOX be e.g. 2 seconds shorter than DT02, the order will be it reverse in time. Then instead N0xcomp (t) = N0x (t) / (1 - 02M (t-2) / 21) for t - 3, 4, 5 ...
För detta fall måste en ytterligare tidskompensering ske inför den senare beräkningen så att NOxkomp kompense- ras i tiden. Insignalen i detta fall blir 02M(t) och ut- signalen N0xkomp(t+2). Med dessa nya vektorer kan nu iden- tifiering och stegtest göras precis som ovan.In this case, additional time compensation is required prior to the latter calculation so that NOxkomp compensates race in time. The input signal in this case becomes 02M (t) and the output the signal N0xkomp (t + 2). With these new vectors, the tification and step test are done just as above.
Skulle givarna vara precis lika snabba måste likväl en tidsförskjutning med minst ett steg ske, så att inte något prompt samband förekommer mellan Nøxkomp och OZM, således: N0xkomp(t) I NOx(t)/(1 - 02M(t+1)/21).Should the sensors be just as fast, however a time shift with at least one step take place, so as not to there is some prompt connection between Nøxkomp and OZM, thus: NOx comp (t) I NOx (t) / (1 - 02M (t + 1) / 21).
I detta fall krävs icke någon ytterligare tidskompen- sering inför den senare beräkningen av sambandet.In this case, no additional time compensation is required. for the later calculation of the relationship.
De på detta sätt erhållna signalerna måste nu HP- -filtreras för eliminering av inslag av trender och tran- sienter. Trender eller lågfrekventa egenskaper hos sig- nalerna inverkar nämligen menligt på beräkningarna. Samma sak gäller transienter som förekommer. Dessa innehåller inte någon viktig information för den efterföljande iden- tifieringen.The signals obtained in this way must now be -filtered to eliminate elements of trends and trans- sienter. Trends or low-frequency characteristics of sig- namely, have a detrimental effect on the calculations. Same thing applies to transients that occur. These contain no important information for the subsequent identity tification.
De på detta sätt behandlade signalerna har nu oscil- lationer som i huvudsak rör sig kring ett medelvärde. Sig- nalerna kan nu användas för den rekursiva identifieringen. 501 784 10 15 20 25 30 35 10 Vid beräkningarna beaktas en glömskefaktor. Detta in- nebär att de senaste samplade värdena har störst betydelse för beräkningarna medan tidigare erhållna sampel viktas allt mindre. Överfört till ett tidsfönster så innebär glömskefaktorn att ett stort antal sampel, t ex 2000 sampel utgör grunden för beräkningarna. Den på detta sätt uppkomna modellen uppdateras efter varje nytt sampel.The signals thus processed have now oscillated which are mainly around an average value. Sig- the channels can now be used for the recursive identification. 501 784 10 15 20 25 30 35 10 In the calculations, a forgetfulness factor is taken into account. This in- implies that the most recent sampled values are most important for the calculations while previously obtained samples are weighted less and less. Transferred to a time window so means the oblivion factor to a large number of samples, eg 2000 samples form the basis of the calculations. It in this way the resulting model is updated after each new sample.
Detta innebär varje sekund i det föredragna fallet.This means every second in the preferred case.
Den föredragna metod som används för att beräkna det samband som finns mellan syrehalten i rökgaserna och NOX utnyttjar processidentifiering. Metoden låter sig enklast förklaras med hänvisning till fig 3. Processen uppfattas som en black box med en insignal och en utsignal. Signa- lerna samplas medelst en dator, vari en allmän modell finns programmerad. Modellens utsignal jämförs med proces- sens utsignal. Om differensen är noll, är modellen och processen i överensstämmelse med varandra. En avvikelse leder omedelbart till korrektion av modellens parametrar.The preferred method used to calculate it relationship between the oxygen content of the flue gases and NOX uses process identification. The method is easiest explained with reference to Fig. 3. The process is perceived as a black box with an input signal and an output signal. Signal The samples are sampled by means of a computer, in which a general model is programmed. The output of the model is compared with the process sense output. If the difference is zero, the model is and the process in accordance with each other. A deviation leads immediately to the correction of the model parameters.
Det bör observeras att processen och modellen har samma insignal.It should be noted that the process and the model are the same input signal.
Den på detta sätt erhållna modellen kan sedan använ- das för bestämning av processens dynamik. Stegsvarstest kan genomföras med lämliga tidsintervall och på så vis kan derivatan beräknas. Allt detta sker utan att processen störs.The model thus obtained can then be used to determine the dynamics of the process. Step response test can be carried out at appropriate time intervals and thus can the derivative is calculated. All this happens without the process is disturbed.
En väsentlig fördel med processidentifiering är att den kan göras till en kontinuerlig process. Det innebär att kopplingen melan 02 och NOX beräknas on-line och i realtid med rekursiva metoder. Ändringar som uppstår till följd av variationer i bränslets kemi och/eller andra förbränningstekniska förändringar kan sålunda detekteras omedelbart och lämpliga åtgärder vidtagas i syfte att exempelvis hålla NOX inom föreskrivna värden.A significant advantage of process identification is that it can be made into a continuous process. It means that the coupling between 02 and NOX is calculated on-line and in real time with recursive methods. Changes that occur to due to variations in fuel chemistry and / or others combustion technical changes can thus be detected immediately and appropriate measures are taken with a view to: for example, keep NOX within prescribed values.
Exempelvis kan styrsystemets 02-regulator påverkas med ledning av derivatan för sambandet mellan 02M och N0x-komp på ett sådant sätt att den rådande N03-halten i rökgaserna förändras på ett kontrollerat sätt i önskad 10 15 20 25 30 35 B01 784 11 riktning.For example, the control system's 02 controller can be affected under the guidance of the derivative for the relationship between 02M and NOx comp in such a way that the prevailing NO3 content in the flue gases change in a controlled manner in the desired 10 15 20 25 30 35 B01 784 11 direction.
Den föredragna modellstruktur som används för pro- cessidentifieringen kallas ARX. Analysarbetet kan göras med hjälp av den kommersiellt tillgängliga datormjukvaran MATLAB.The preferred model structure used for pro- cess identification is called ARX. The analysis work can be done using the commercially available computer software MATLAB.
Närmare uppgifter om processidentifieringenfinns be- skrivna i Lennart Ljung, System identification toolbox for use with Mathlab, Users guide April 6, 1988, The Math- Works, Inc.Details of the process identification can be found in written in Lennart Ljung, System identification toolbox for use with Mathlab, Users guide April 6, 1988, The Math- Works, Inc.
I fig 4 illustreras hur föreliggande uppfinning pà ett fördelaktigt sätt kan utnyttjas i optimeringssyfte i samband med insprutning av en kemikalie, speciellt urea, i syfte att reducera NOX-halten i avgivna rökgaser. Förut- sättningarna är att ureainsprutning kan minska NOK-halten, varigenom miljöavgiften A för NOX minskar, men att själv- fallet kostnaden B för ureainsprutningen samtidigt ökar med ökat ureaflöde U. Den totala kostnaden A+B har ett minimum som svarar mot ett visst optimalt ureaflöde Uopt, vilket man sålunda vill kunna bestämma och styra mot. För detta krävs att man känner till sambandet mellan N03 och ureaflödet U. Detta samband kan beräknas i enlighet med uppfinningen, speciellt på det sätt som beskrivits med hänvisning till fig l - 3, varvid emellertid làgpass- filtrerade och samplade ureaflödesvärden efter högpass- filtrering ersätter OZM-värdena i själva sambandsberäk- ningen. PRBS-störningen måste naturligtvis dessutom avse ureaflödet och icke luftflödet.Fig. 4 illustrates how the present invention an advantageous way can be used for optimization purposes in in connection with the injection of a chemical, in particular urea, in purpose to reduce the NOX content in flue gases emitted. Before- the assumptions are that urea injection can reduce the NOK content, thereby reducing environmental tax A for NOX, but that in case the cost B for the urea injection simultaneously increases with increased urea flow U. The total cost A + B has one minimum corresponding to a certain optimal urea flow Uopt, which one thus wants to be able to decide and steer towards. For this requires knowledge of the relationship between NO3 and urea flow U. This relationship can be calculated according to the invention, in particular in the manner described by reference to Figures 1 to 3, however, filtered and sampled urea flow values after high-pass filtering replaces the OZM values in the actual connection calculation ningen. The PRBS disorder must of course also relate to the urea flow and not the air flow.
Claims (11)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9303041A SE501784C2 (en) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | Procedure for controlling a combustion process |
| PCT/SE1994/000866 WO1995008081A1 (en) | 1993-09-17 | 1994-09-16 | Method for controlling a combustion process |
| JP7509132A JPH09505660A (en) | 1993-09-17 | 1994-09-16 | Method of controlling combustion process |
| EP94927899A EP0719398A1 (en) | 1993-09-17 | 1994-09-16 | Method for controlling a combustion process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9303041A SE501784C2 (en) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | Procedure for controlling a combustion process |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE9303041D0 SE9303041D0 (en) | 1993-09-17 |
| SE9303041L SE9303041L (en) | 1995-03-18 |
| SE501784C2 true SE501784C2 (en) | 1995-05-15 |
Family
ID=20391136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE9303041A SE501784C2 (en) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | Procedure for controlling a combustion process |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0719398A1 (en) |
| JP (1) | JPH09505660A (en) |
| SE (1) | SE501784C2 (en) |
| WO (1) | WO1995008081A1 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0766042A1 (en) * | 1995-09-29 | 1997-04-02 | FINMECCANICA S.p.A. AZIENDA ANSALDO | System for automatically controlling the supply of a basic substance to a combustion chamber |
| ID20425A (en) * | 1996-12-30 | 1998-12-10 | Honda Motor Co Ltd | COMBUSTION SYSTEMS FOR FACILITIES THAT CAUSE SMOOTHER Fumigation |
| EP1645804A1 (en) * | 2004-10-11 | 2006-04-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for operating a burner, especially a gas turbine burner, and apparatus for executing the method |
| JP7782196B2 (en) * | 2021-10-19 | 2025-12-09 | 富士電機株式会社 | Gas concentration estimation device, gas concentration estimation method, and program |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2203671A (en) * | 1987-04-16 | 1988-10-26 | Coal Ind | Emission control |
-
1993
- 1993-09-17 SE SE9303041A patent/SE501784C2/en not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-09-16 JP JP7509132A patent/JPH09505660A/en active Pending
- 1994-09-16 WO PCT/SE1994/000866 patent/WO1995008081A1/en not_active Ceased
- 1994-09-16 EP EP94927899A patent/EP0719398A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE9303041L (en) | 1995-03-18 |
| WO1995008081A1 (en) | 1995-03-23 |
| EP0719398A1 (en) | 1996-07-03 |
| JPH09505660A (en) | 1997-06-03 |
| SE9303041D0 (en) | 1993-09-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5057992A (en) | Method and apparatus for controlling or processing operations of varying characteristics | |
| US4635201A (en) | Apparatus for detecting amount of change in rotational speed of internal combustion engine | |
| SE501784C2 (en) | Procedure for controlling a combustion process | |
| JPS6334304B2 (en) | ||
| US5355730A (en) | Apparatus for drift cancellation in angular velocity detecting sensor | |
| JPS5845041B2 (en) | Plant optimization control method | |
| US4307452A (en) | Fuel consumption measuring apparatus | |
| JPH07261805A (en) | Automatic adjusting device for proportional plus integral plus derivative control parameter | |
| CN114184724B (en) | Method and device for compensating carrier gas flow of chromatograph and storage medium thereof | |
| JPH08238416A (en) | Method and apparatus for controlling injection of ammonia into denitration apparatus | |
| JPS60218105A (en) | Control device | |
| JP2001021297A (en) | Tracking device | |
| SU1569802A1 (en) | Automatic control system | |
| SU1044885A1 (en) | System of automatic control of steam pressure in drum boiler | |
| Welz et al. | Combined on-line and run-to-run optimization of batch processes with terminal constraints | |
| JPS62248003A (en) | Control device for ammonia injection quantity to denitrating device | |
| US5434773A (en) | Method and facility for the identification of dynamic characteristic quantities | |
| RU2166788C1 (en) | Adaptive digital control system for transientcharacteristic process equipment | |
| JPH09155153A (en) | Device for controlling flue gas denitration and method therefor | |
| CN109067288A (en) | A kind of motor control method and device based on electric current loop | |
| KR100448720B1 (en) | Eddy Current Exciter Controller | |
| SU1285430A1 (en) | Control system | |
| JPH04326055A (en) | Method for compensating temperature of chemical amount sensor | |
| JPS6056971B2 (en) | Control device for SOx emissions in exhaust gas | |
| SU1397875A1 (en) | System for regulating an object with delay |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |
Ref document number: 9303041-9 Format of ref document f/p: F |