WO2014172818A1 - 基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统及控制方法 - Google Patents

基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2014172818A1
WO2014172818A1 PCT/CN2013/001401 CN2013001401W WO2014172818A1 WO 2014172818 A1 WO2014172818 A1 WO 2014172818A1 CN 2013001401 W CN2013001401 W CN 2013001401W WO 2014172818 A1 WO2014172818 A1 WO 2014172818A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
boiler
module
coal
furnace temperature
adjustment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/CN2013/001401
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
董信光
胡志宏
郝卫东
刘福国
杨兴森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
Original Assignee
Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd, State Grid Corp of China SGCC filed Critical Electric Power Research Institute of State Grid Shandong Electric Power Co Ltd
Publication of WO2014172818A1 publication Critical patent/WO2014172818A1/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/22—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects
    • G01K11/24—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects of the velocity of propagation of sound
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2225/00—Measuring
    • F23N2225/08—Measuring temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the invention relates to the field of combustion detection and control, and in particular relates to a combustion optimization control system and a control method based on acoustic wave measuring furnace temperature field.
  • the boilers of new thermal power plants have adopted low-nitrogen combustion technology, which is put into production earlier.
  • the unit also converted the original boiler burner to a low-nitrogen burner to reduce nitrogen oxide emissions.
  • the low-nitrogen burners currently used in China most of them adopt the air-graded combustion technology in consideration of the investment cost and the maturity of the technology.
  • the combustion in the main combustion area is anoxic
  • a part of the over-combustion air is arranged on the upper part of the main burner to achieve air staged combustion.
  • the burning time of the pulverized coal particles is elongated, and the flame center is moved upward, such as the boiler is stable under a certain load.
  • the boiler can be operated at a relatively economical level with a low level of nitrogen oxide emission through a certain combustion adjustment method, but when the unit needs to meet the AGC command of the response grid, it needs to quickly increase or decrease.
  • the load changes, or when the coal type changes, the combustion process is elongated due to the air staged combustion technology.
  • the temperature field of the flue gas in the furnace is the most direct and fastest variable reflecting the combustion condition of the boiler, and its reaction speed is far. Faster than the temperature of the superheater wall and the amount of desuperheated water. If the temperature field of the flue gas in the furnace can be used to form a combustion-optimized control system, according to the optimized furnace flue gas temperature field, the burner damper flap, the burner swing angle, etc. The variables are adjusted so that the boiler can smoothly transition when lifting the load, avoiding the phenomenon that the wall temperature of the superheater and the reheater will have a large area of over-temperature, insufficient desuperheating water and low steam temperature.
  • the economic optimization control system improves the boiler thermal efficiency and reduces the thermal efficiency of the boiler by adjusting the temperature field of the flue gas in the furnace evenly, adjusting the damper baffle, operating oxygen volume, and air distribution mode.
  • the NOx emission of the boiler is the same, ensuring that the boiler operation is in a state of good economy and environmental protection.
  • the literature found to be relevant through search includes:
  • the computer software calculates the boiler thermal efficiency and provides the operating personnel with the best operation mode, such as the main steam operation mode, the coal mill operation mode, etc.
  • the shortcoming of this method is that the infrared temperature measurement technology has a large error, and it is affected by factors such as ash collection and slagging of the boiler. Especially when the domestic power plant burns non-designed coal, the deviation will be greater. Sometimes it will not be used directly.
  • the temperature measuring instrument of the power plant is basically in the exit state; the optimized operation of the boiler is only to provide a better operation mode for the operating personnel, and the operation personnel must operate to achieve the best operating state, and cannot directly adjust the damper flap. Make the boiler work best.
  • X uses the flame image detector to obtain the three-dimensional temperature field distribution of the furnace, and then through the data processing to fit the radiant energy signal to find out the relationship with the unit's electrical load, The relationship between the center of the flame and the center of the section and the fuel amount and the air volume distribution ratio of each layer are optimized for combustion.
  • the limitation of flame image processing technology and radiant energy signal in the field has not been described in detail.
  • the combustion optimization involved in Chinese patent 200910273514. 3 has only a large limitation in the optimization of oxygen content because of the combustion adjustment variable.
  • the combustion optimization adjustment variables include incomplete , does not include the important variable of operating oxygen (operating oxygen has an impact on boiler economy and nitrogen oxide emissions), does not include burner swing angle, graded burnout ratio, furnace blowdown And the operation of the burner, etc., and another point is for the boiler with the direct-blowing pulverizing system.
  • the fuel ffi of the burners at each corner is not adjustable.
  • the current boiler combustion control system based on the furnace temperature field or the simple combustion optimization control system has many defects, mainly in: (1), with radiant energy or flame Image processing technology-based temperature field measurement technology in the working environment of the sensor is gray, high temperature environment makes the furnace temperature field measurement system work abnormally, often outage or temperature field data distortion; (2), the current simple combustion optimization Control systems or combustion optimization control systems based on furnace temperature field measurement have problems of incomplete combustion control factors. Most of the current combustion optimization control systems only improve one aspect, such as improving the reaction speed of the boiler to the unit load. (3) Another shortcoming of the current combustion optimization control system or the combustion optimization control system based on the furnace temperature field measurement is that the optimization of the control system that cannot automatically achieve combustion requires the participation of the operating personnel.
  • the object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a combustion optimization control system and a control method based on acoustic wave measuring furnace temperature field, which can quickly and directly reflect the combustion condition in the furnace by using the furnace temperature field, and establish a Under the condition of accurately measuring the temperature field of the furnace, comprehensively consider all the control factors affecting combustion to construct a system for automatic regulation of combustion. It has the advantages of improving boiler combustion efficiency and making the boiler safe, stable, economical and reliable. .
  • the present invention adopts the following scheme:
  • a combustion optimization control system based on acoustic wave measuring furnace temperature field comprising a data acquisition module, wherein the data acquisition module transmits the collected data to a data processing device, and the data processing device transmits the processed data to a running mode selection module
  • the operation mode selection module transmits the selected result to the execution instruction output module
  • the data acquisition module is used to collect power plant operating state data
  • the data processing device is configured to analyze and process the collected operational status data
  • the operation mode selection module is used to select the optimal operation mode according to the commissioning state of the coal mill and the soot blowing;
  • Execution command output module is used to issue instructions to the field actuator according to the optimal operation mode to adjust the boiler to the optimal operating state
  • the data processing device is packaged with a coal processing module, a soot blowing processing module, an auxiliary wind distribution mode processing module, a furnace temperature field data processing module, a furnace temperature field leveling module, a boiler auxiliary machine operation mode processing module, and a boiler coal grinding Machine operation mode processing module;
  • the execution instruction output module includes an oxygen amount adjustment module and a furnace temperature adjustment module;
  • the coal quality processing module is used for quantitatively analyzing and analyzing the coal quality of the boiler into the furnace, so as to adjust the corresponding operation mode according to the coal quality;
  • the soot blowing method processing module is used for digitally processing the boiler soot blowing state for convenient control and adjustment;
  • the auxiliary wind distribution mode processing module is used for digital processing of the boiler auxiliary wind distribution mode, which is convenient for control and adjustment;
  • the furnace temperature field data processing module is configured to preprocess data of the temperature field measurement system
  • the furnace temperature field leveling module is configured to perform uniformity adjustment of the furnace temperature field by an actuator
  • the boiler auxiliary machine operation mode module is used for digitally processing and optimizing the operation mode of the boiler auxiliary machine;
  • the boiler coal mill operation mode module is used for digitizing the operation state of the coal mill, and is convenient for control , Adjustment;
  • the oxygen amount adjustment module is used for adjusting and optimizing the oxygen amount of the boiler operation
  • the furnace temperature adjustment module is used for adjustment and optimization of boiler furnace temperature.
  • the above control method for the combustion optimization control system based on the acoustic wave measuring furnace temperature field mainly comprises the following steps : Step (1): performing comprehensive performance test and combustion optimization adjustment on the boiler to find the optimal operating condition of the boiler, and The range of variation of each controllable variable under the optimal operating conditions, the data acquisition module is for boiler load, auxiliary wind condition, Data collection for separation of burnout wind conditions, furnace temperature field conditions, soot blowing conditions and coal mill operating conditions; Step (2): Mathematical treatment based on the above comprehensive test results, mainly to establish boiler thermal efficiency, nitrogen oxide emissions
  • the relationship between the concentration and the controllable variables of each combustion, the data processing of the temperature value outputted by the data acquisition module is processed to become a variable capable of participating in the combustion control, the coal processing module of the data processing module, the soot blowing processing module, and the auxiliary
  • the wind distribution mode processing module, the furnace temperature field data processing module, the furnace temperature field leveling module, the boiler auxiliary machine operation mode module, and the boiler coal mill operation mode module process
  • Step (3) The operation mode selection module selects the corresponding operation mode
  • Step (4) The oxygen amount adjustment module compares the operating oxygen amount with the optimal oxygen amount. When there is a deviation between the two, the operating oxygen amount is made close to or equal to the optimal oxygen amount by adjusting the air supply amount.
  • the furnace temperature adjustment module compares the average temperature of the real-time furnace with the average temperature of the optimal furnace. When there is a deviation between the two, the SOFA (Separated Over Fire Air) swing angle, the output of each coal mill, etc. The average temperature is close to or equal to the optimum furnace average temperature.
  • SOFA Separated Over Fire Air
  • the comprehensive performance test of the boiler in the step (1) includes: adjustment and testing of the boiler auxiliary system, combustion optimization adjustment test under various load of the boiler, and variable coal test under the economic load of the boiler;
  • the step (1) combustion optimization adjustment includes: performing a variable oxygen amount test under different loads, an auxiliary wind distribution mode change test, a variable coal mill operation mode test, a change soot frequency test, and a variable separation burnout air volume Test, variable burner swing angle test, coal mill separator rotation speed test;
  • the step (2) temperature value processing includes: a bad value judgment and processing of the temperature measurement value, and a regionalization process of the temperature measurement value;
  • the mathematical treatment of the step (2) comprises: establishing a mathematical model of the coal quality factor according to the analysis result of the coal quality in the furnace, and establishing an optimum furnace average temperature, boiler load, and coal quality factor according to the comprehensive performance test and the boiler combustion adjustment test.
  • Mathematical relationship establish the mathematical relationship between optimal oxygen quantity and boiler load and coal quality factor, find out the change SOFA swing angle, burner swing angle, the output distribution of each coal mill and the average temperature change of the furnace as the oxygen quantity adjustment module. And furnace temperature adjustment preparation.
  • the basic working principle of the invention - based on the comprehensive optimization test of the boiler and the measurement of the acoustic wave temperature measurement system, the acoustic wave measurement data is processed, and the uniformity adjustment of the furnace temperature field is performed according to the temperature measurement data of the acoustic wave measurement system, so that the whole boiler is The temperature field of the entire combustion section uniformly reduces the amount of nitrogen oxides generated and the incomplete combustion of coke due to the uneven temperature field.
  • the controllable factors and boiler economy of the boiler are established.
  • a mathematical model of NOx emission characteristics and furnace temperature is then used to achieve automatic adjustment of boiler combustion optimization using a mathematical model control system.
  • the combustion optimization control system Since the combustion optimization control system is developed on the basis of comprehensive adjustment and optimization of the boiler and using the acoustic wave temperature measurement system, and fully considers the actual coal burning condition of the power plant, the operation mode of the auxiliary system, the operation of the operating personnel Habits, can be very close to the actual, it can be said that tailored to a certain boiler, can ensure the stable operation of the boiler in a state of economy and NOx emission characteristics.
  • This system does not require the operation personnel to participate in the operation, and realizes completely intelligent, completely avoiding the negative influence of some unreasonable operating habits of the operating personnel on the combustion of the boiler.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a system module of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a workflow of the present invention
  • Figure 3 is a schematic diagram of the temperature signal of the TMS-2000 sonic temperature measurement system
  • coal quality processing module 1, coal quality processing module, 2, soot blowing mode processing module, 3, auxiliary wind distribution mode processing module, 4, furnace temperature field data processing module, 5, furnace temperature field mixing module, 6, boiler auxiliary machine operation Mode processing module, 7.
  • Boiler coal mill operation mode processing module 8, oxygen amount adjustment module, 9, furnace temperature adjustment module, 10, data acquisition device, 11, operation mode selection module, 12, data processing device, 13 Execute the instruction output module.
  • a combustion optimization control system based on a sound wave measuring furnace temperature field includes a data acquisition module, and the data acquisition module transmits the collected data to the data processing device 12, and the data processing device 12 will process the data.
  • the data is transmitted to the operation mode selection module 11, the operation mode selection module 11 transmits the selected result to the execution instruction output module 13;
  • the data acquisition module is configured to collect power plant operating state data; the data processing device 12 is configured to collect the collected operating states According to the analysis and processing; the operation mode selection module 11 is configured to select the optimal operation mode according to the commissioning state of the coal mill and the soot blowing; the execution command output module 13 is configured to issue an instruction to the field actuator according to the optimal operation mode.
  • the boiler is adjusted to an optimal operating state; the data processing device 12 is packaged with a coal quality processing module 1, a soot blowing mode processing module 2, an auxiliary wind distribution mode processing module 3, a furnace temperature field data processing module 4, a furnace temperature The field leveling module 5, the boiler auxiliary machine operation mode processing module 6, and the boiler coal mill operation mode processing module 7.
  • the actuator includes an oxygen amount adjustment module 8 and a furnace temperature adjustment module 9;
  • the coal quality processing module 1 is used for quantitatively analyzing and analyzing the coal quality of the boiler, so as to adjust the operation mode according to the coal quality.
  • the soot blowing method processing module 2 is used for digitally processing the boiler soot blowing state for convenient control and adjustment;
  • the auxiliary wind distribution mode processing module 3 is used for digital processing of the boiler auxiliary wind distribution mode, which is convenient for control and adjustment.
  • the furnace temperature field data processing module 4 is configured to preprocess data of the temperature field measurement system; the furnace temperature field leveling module 5 is configured to perform uniformity adjustment of the furnace temperature field by the actuator; the boiler auxiliary machine
  • the operation mode module is used for digitally processing and optimizing the operation mode of the boiler auxiliary machine: the boiler coal mill operation mode module is used for digitizing the operation state of the coal mill, which is convenient for control and adjustment;
  • the oxygen amount adjusting module 8 is used for adjusting and optimizing the oxygen amount of the boiler operation; the furnace temperature adjusting module 9 Adjust and optimize the boiler furnace temperature.
  • the above control method for the combustion optimization control system based on the acoustic wave measuring furnace temperature field mainly comprises the following steps:
  • Step (1) Perform comprehensive performance test and combustion optimization adjustment on the boiler to find out the optimal operating conditions of the boiler and the range of variation of the controllable variables of each combustion under the optimal operating conditions.
  • the data acquisition module is for the boiler load. , data collection of auxiliary wind conditions, separation of burnout wind conditions, furnace temperature field conditions, soot blowing conditions, and coal mill operating conditions;
  • Step (2) According to the above comprehensive test results, the mathematical processing is mainly to establish the relationship between the boiler thermal efficiency, the concentration of nitrogen oxides and the controllable variables of each combustion, and the data processing of the temperature values output by the data acquisition module. It becomes a variable that can participate in combustion control, the coal processing module of the data processing module, the soot blowing processing module, the auxiliary wind distribution mode processing module, the furnace temperature field data processing module, the furnace temperature field leveling module, and the boiler auxiliary machine operation mode.
  • the module and the boiler coal mill operation mode module process the data of the data acquisition device;
  • Step (3) The operation mode selection module selects the corresponding operation mode
  • Step (4) The oxygen amount adjustment module compares the operating oxygen amount with the optimal oxygen amount. When there is a deviation between the two, the operating oxygen amount is made close to or equal to the optimal oxygen amount by adjusting the air supply amount.
  • the furnace temperature adjustment module compares the average temperature of the real-time furnace with the average temperature of the optimal furnace. When there is a deviation between the two, the SOFA (Separated Over Fire Air) swing angle, the output of each coal mill, etc. The average temperature is close to or equal to the optimum furnace average temperature.
  • SOFA Separated Over Fire Air
  • the boiler is designed with the maximum continuous load (B-MCR) as the design parameter, and the maximum continuous evaporation is 1025t/h.
  • B-MCR maximum continuous load
  • the boiler adopts five medium-speed coal mill direct-blowing powder feeding system, five-layer primary air nozzle arrangement, four layers of operation with B-MCR, and three layers of ignition oil guns, and the lowermost layer is equipped with plasma ignition system.
  • the fully oscillating DC burner with tangential arrangement of four corners the burner should be able to operate for a long time, and the swinging device is flexible and reliable.
  • the secondary air nozzle can swing up and down, and the maximum swing angle is about ⁇ 30° to meet the reheat steam temperature regulation requirements.
  • the sound wave temperature measurement system TMS-2000 is installed on the #5 boiler.
  • the temperature signal output of the temperature measurement system is shown in Figure 1.
  • the suction type thermocouple is used for verification.
  • Thermocouples are limited in length and can only be used with T-MS. ,, TMS. 2 , TMS strictly 3 , TMSo TMS. 5 , TMS. 6 , TMS, perhaps, TMS strictly, TMS, 5 , TMS, 6 , TMS 17 , TMS, a , TMS disturb , TMS 2 .
  • the maximum deviation is 8%
  • the minimum deviation is 1%
  • the data is repeatable, because it can be considered as temperature measurement.
  • the system has good accuracy and stability and can be used for control and optimization of boiler combustion.
  • the first step is to perform a full performance test and combustion optimization adjustment of the boiler.
  • #5 boiler it includes:
  • Adjustment of the auxiliary system This includes the primary air leveling (measuring the wind speed of the air duct at the exit of each coal mill. If the wind speed of the coal mill is large, the wind speed is adjusted by the adjustable shrinkage hole. The wind speed of the primary air duct is less than ⁇ 5%. ): The primary air volume calibration of the coal mill inlet (the wind inlet device is installed at the entrance of each coal mill. Under the habitual operation air volume, the primary air volume passing through the coal mill is measured with the calibrated backrest tube, and the air volume of the dial is compared.
  • the calibration coefficient of each coal mill can be used to adjust the air volume of the dial, so that the air volume indication of the coal mill is accurate, providing a reliable basis for the operation operation); Test (adjust the output of the coal mill to about 80% of the maximum output, carry out the load test of the grinding roller of the coal mill to determine the optimal loading pressure of the grinding roller); test the characteristics of the coal powder separator (adjust the output of the coal mill to the maximum About 80% of the output, the coal mill air volume is set according to the wind-coal ratio curve. Under different separator rotation speeds, the pulverized coal is sampled at the same speed on the four primary air ducts at the coal mill exit. Principles sectional opposing installation, etc.
  • test items It mainly includes the following test items:
  • the oxygenation test is carried out from the lowest steady-state load to the maximum continuous load, and the boiler efficiency, nitrogen oxide emission concentration and furnace temperature average are calculated for each oxygen amount.
  • HV the amount of coal fed under actual coal, t/h
  • modeb- ⁇ is the distance from the last soot time of less than 8 hours
  • modeb-2 is the distance from the last soot time of more than 8 hours.
  • the three modes of boiler burner auxiliary wind distribution mode are modew-1 for pagoda type distribution, rnodew-2 for equal air distribution, and modew-3 for inverted pagoda type distribution.
  • modew-1 for pagoda type distribution
  • rnodew-2 for equal air distribution
  • modew-3 for inverted pagoda type distribution.
  • Different coal quality and load, the optimal air distribution method of the boiler is different, as for the #5 boiler,
  • the definition of the central area includes: TMS. 7 , TMS. 8 , TMS. , TMS, 2 , TMS, 3 , TMS,"
  • the furnace temperature average is defined as Ta ge,
  • Taverage average (TMS 07 , TMS m , TMS 9 , TMS X 2 , TMS ] 3 , TMS 4 ); If:
  • the average temperature of the furnace is set to 7 ⁇ , and the average value of the central area is calculated.
  • the front wall includes TMS M , TMS. 2 , TMS. 3 , TMS M , TSlui 5 ,
  • the left wall includes TMS ⁇ TMSoe> TMS proportional to TMS.
  • the rear wall includes TMS, 6 , IMS 17, TMS 18 , TMS 19 , TMS 2 . ,
  • the right wall includes TMSfact 5 , TS, remedy TMS, 5 , TMS 2.05.
  • the data less than the average value of 100 ⁇ in the temperature data of the front wall is removed;
  • the data smaller than the average value 100 'C in the temperature data of the left wall is removed;
  • the data less than the average value of 100 °C in the temperature data of the back wall is removed;
  • the data of less than the average value of 100 ⁇ in the temperature data of the right wall is removed;
  • corner area definition: #1 corner includes TMS. , TMS strictly , TMS, TMS, TMS 07 ;
  • TMS # #2 ⁇ includes TMS thread, TMS.2, TMS, 6 , TMS 17 ;
  • the #3 corner includes TMS 2 . , TMS l9 , TMS, 5 , TMS";
  • the #4 corner includes TMS. 5 , TMS M , TS I0 , TMS. 9 .
  • the average temperature of each corner is obtained, wherein the average temperature of the angle #1 is T m average, the average temperature of the angle is 7 2 flverage, and the average temperature of the angle #3 is ⁇ average ,
  • the average temperature of the #4 angle is T M average.
  • the module finally outputs the average furnace temperature - - 73 ⁇ 4 Vera ge and the average temperature of each corner r #l awrage,
  • the baffle change step is 3%, while closing When the NOx emission concentration is greater than 300 tiig/ m 3 , the #3 angle SOFA baffle is stopped.
  • Tmax- min ⁇ 70 ' C performs EE / DE / CD layer auxiliary wind adjustment, open #1 angle EE/DE/CD (represents the EE layer, DE layer and CD layer auxiliary Wind baffle until the full opening and closing the #3 angle EE/DE/CD baffle, the baffle change length is 3%, when closing the auxiliary baffle, when the baffle opening is closed to 15%, then Stop closing.
  • the furnace temperature field can be adjusted.
  • the temperature field of the whole section is relatively uniform, which reduces the excessive combustion in the high temperature region and the incomplete combustion of the coke in the low temperature region, reduces the carbon content of the fly ash and improves the thermal efficiency of the boiler;
  • the uniformity of the field reduces the local high temperature in the boiler and reduces the generation of thermal nitrogen oxides, which is beneficial to reduce the nitrogen oxide emissions of the boiler.
  • the function relationship is based on the optimization test results of the boiler auxiliary machine, and optimizes the relationship between the coal feeding amount of the coal feeder and the loading force of the grinding mill grinding rod, so that the coal mill receives the command of the coal quantity change, and automatically adjusts the coal mill. Loading power. It should be noted here that the coal mill manufacturer will provide a loading force as a function of the amount of coal, but this functional relationship is the ideal functional relationship derived from the design of the coal type. The functional relationship obtained through the optimization test is The function relationship is optimized after considering the factors of coal type change.
  • the induced draft fan A/B is automatically switched to the power frequency operation mode by the variable frequency operation mode.
  • the boiler evaporation amount is greater than 95% BMCR, Keep the flue gas pressure at the outlet of the induced draft fan constant, adjust the desulfurization booster fan to maintain the flue gas pressure at the outlet of the induced draft fan.
  • the specific logic operation can increase the flue gas pressure at the outlet of the induced draft fan in the control loop of the desulfurization booster fan. When raised, then Increase the output of the desulfurization booster fan; when the flue gas pressure at the outlet of the induced draft fan decreases, the adjustment of the desulfurization booster fan or the adjustment of the induced draft fan is not performed.
  • #5 boiler runs 5 sets of milling system when the heat load is greater than 80% BMCR; runs 4 sets of milling system when 50% BMCR-100%BMCR, and the boiler is put into operation when less than 50% BMCR Stable combustion, this is the main task is the stable combustion of the boiler, combustion optimization is in a secondary position.
  • the operation mode of the coal mill is defined as three types: m ode5-1, mode5-2 and mode5-3.
  • m 0 de5-l is the second two layers with large grinding force
  • the upper two layers have small grinding force
  • mode 5-2 is the average output of five sets of mills
  • mod e 5-3 is the upper two layers with large output
  • the lower two layers have small output.
  • milling system operation ⁇ also defined as three operating modes mod e 4-l, mode4-2 and m 0 d e 4- 3, where mode4-1 is the lower four grinding operation, mode4_2 is the upper Four-mill operation, mode 4-3 is a four-grind operation with a fault.
  • This module is mainly used to deal with the combination of different milling system operation mode and soot blowing method, and then according to the boiler combustion adjustment test data to obtain the optimal operating oxygen content of the boiler 0 2 / optimal furnace temperature T and boiler load / coal quality Relational function.
  • the specific operation mode of #5 boiler of Huaneng Power Plant can be seen in the following table.
  • the oxygen control in the optimization program will use the offset adjustment, if I 0 2 - O 2re; i / I> 0. 5% will 0 2 - O 2 , ra , as the offset Change the operating oxygen volume.
  • the emission concentration of NOx (representing nitrogen oxides) should be detected at any time.
  • the SOFA baffle is opened until the SOFA baffle Fully open, then reduce the opening of all auxiliary winds in the same proportion until the NOx emission concentration is less than Omg/m ⁇
  • This module takes precedence if the adjustment of the SOFA baffle in the module conflicts with the adjustment of the SOFA baffle in the furnace temperature field data processing module 4.
  • Tr rea/ ⁇ 15O first swing the SOFA down until the SOFA is fully seated, then proceed to the hem of the main burner until the main burner is fully seated, then add the upper three layers of auxiliary wind opening The same proportion of the reduction of the next three The layer assists the wind opening, and then reduces the output of the upper two-layer coal mill while increasing the output of the two-layer coal mill by the same proportion.
  • the program gives the information "for furnace ash blowing", The optimizer automatically exits to start the furnace soot blowing.
  • TMSi is the temperature value of the temperature field measurement system output, and the subscript i ' ranges from 01-20.
  • Step 1 is mainly to read the current operating state of the boiler, including: boiler load, burner auxiliary wind distribution, SOFA opening condition, furnace temperature field condition, soot blower, coal mill operating condition;
  • Step 2 performs 7 modular treatments on the collected boiler operating conditions, including: coal quality processing of coal quality processing module 1, soot blowing frequency processing of soot blowing method processing module 2, auxiliary wind distribution mode processing module 3
  • the burner assists the wind distribution method
  • the furnace temperature field data processing module 4 and the furnace temperature field leveling module 5 are the furnace temperature field data processing and the temperature field homogenization processing
  • the boiler auxiliary machine operation mode processing module 6 the boiler auxiliary machine operation mode processing
  • the coal mill operation mode of the boiler coal mill operation mode processing module 7 is processed, and the seven processing modules output the response operation mode and the parameter information
  • Step 3 selects according to the result of the process in step 2, and finds the corresponding operation mode.
  • Step 4 The oxygen amount adjustment module is performed according to the optimal operating oxygen amount 0 2 and the optimal furnace temperature average value T processed in step 3.
  • the boiler is re-executed in steps 1-4 to achieve optimum operation of the boiler.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Abstract

一种基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统及控制方法，包括数据采集装置（10）、数据处理装置（12）、运行方式选择模块（11）、执行指令输出模块（13），数据处理装置（12）封装有煤质处理模块（1）、吹灰方式处理模块（2）、辅助风配风方式处理模块（3）、炉膛温度场数据处理模块（4）、炉膛温度场调匀模块（5）、锅炉辅机运行方式处理模块（6）、锅炉磨煤机投运方式处理模块（7）；执行指令输出模块（13）包括氧量调整模块（8）和炉膛温度调整模块（9）。该系统利用准确测量的炉膛温度场构建一个自动调节燃烧的系统，提高了锅炉的燃烧效率。

Description

基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统及控制方法 技术领域
本发明涉属于燃烧检测与控制领域， 尤其涉及一种基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化 控制系统及控制方法。
背景技术
随着我国新火力发电厂大气污染物排放标准的实施， 对各火力发电厂的氮氧化物的排放 提出了更严格要求， 因此新建火电机组的锅炉都采用了低氮燃烧技术， 投产较早的机组也要 将原锅炉燃烧器改造为低氮燃烧器以降低氮氧化物的排放水平。 在我国目前采用的低氮燃烧 器中， 考虑到投资成本和技术的成熟度， 大都采用了空气分级燃烧技术， 就直流切圆燃烧的 锅炉来说， 即在主燃烧区域采用缺氧浓淡分离燃烧， 在主燃烧器上部布置部分过燃风从而实 现空气分级燃烧。 就目前这种空气分级燃烧技术来说， 由于将一部分空气分离出来放在燃烧 器上面作为燃尽风， 使煤粉颗粒的燃烧时间拉长， 火焰中心上移， 如锅炉在某一负荷下稳定 运行并且煤质稳定的情况下， 通过一定的燃烧调整手段可以保证锅炉运行在经济性较好， 氮 氧化物排放水平较低的水平， 但是当机组为了满足响应电网的 AGC指令， 需要快速升减负荷 时， 或煤种发生变化时， 由于空气分级燃烧技术而导致燃烧过程的拉长， 就会出现的情况是: 锅炉升负荷时， 短时间过热器壁温和再热器会出现大面积的超温， 减温水量不够的情况； 而 在降负荷时的情况相反， 出现汽温偏低的现象。 煤种的变优 /变差与锅炉减负荷 /增负荷的情 况一样。
这种情况在改造机组中表现更为明显， 如国电蓬莱电厂的 #2锅炉， 华电章丘电厂 #4锅炉 等， 由于上述这种情况的出现导致某些机组的 AGC不能投用而且锅炉的经济性能也比较差。 因此这些状况影响的不仅仅是锅炉对负荷变化的适应性，还有为了满足锅炉氮氧化物排放标 准而采用较低的氧量到质锅炉的飞灰和炉渣可燃物含量急剧升高， 锅炉经济性降低， 这儿就 涉及到一个最佳运行状态的问题， 在最佳运行状态下， 锅炉保持最合适的氧量， fi佳的配风 方式等， 在这种状态下， 锅炉的氮氧化物排放合格同时锅炉的经济性较好。
我国近几年有些机组安装了锅炉炉膛烟温测量系统， 其测量原理有的采用激光测量有的 采用声波测量。 就炉膛出口烟温的测量结果来看， 其准确性在工业上是可以接受的。 但这套 测量系统所测量的结果仅供运行人员观察炉内烟温的变化， 没有参与任何的自动调节， 利用 率极低。
而炉膛内的烟气温度场是反映锅炉燃烧状况的最直接、 最快的一个变量， 其反应速度远 快于过热器壁温和减温水量， 如果能利用炉内烟气温度场这个变量形成一个燃烧优化的控制 系统， 根据优化的炉膛烟气温度场， 对燃烧器风门挡板， 燃烧器摆角等变量进行调整， 这样 锅炉在升降负荷时就能平稳过渡，避免出现短时间过热器壁温和再热器会出现大面积的超温、 减温水量不够以及汽温偏低的现象。经济性优化控制系统是通过对炉内烟气温度场调节均匀、 对各风门挡板、 运行氧量、 配风方式等变量的调节使锅炉运行在最佳运行状态， 提高锅炉热 效率， 同时兼顾降低锅炉的 NOx的排放， 做到同吋保证锅炉运行在经济性和环保性均较好的 状态。
通过检索发现存在相关性的文献包括：
王飞， 马增益， 卫成业等， "根据火焰图像测量煤粉炉截面温度场的研究" 《中国电机 工程学报》 2000 (7) , 20 (7) : 41-43。在火焰处理技术的基础上运用代数重建技术进行数据处理 并计算出截面温度场。 此文献没有进一步涉及到如何调整和控制炉内燃烧来优化温度场， 仅 从算法上论述了计算温度场。
黄群星，马增益，严建华等， " 300MWe电厂锅炉炉膛截面温度场中心的实时监测研究"， 《中国电机工程学报》 2003 (3)，23 (3) : 156-160。在截面温度场的基础上提出了温度场中心的 概念， 用温度场中心来反映切圆燃烧锅炉的燃烧切圆的分布情况， 为燃烧调整提供一个一个 依据。 这篇文献仅构建了燃烧切圆的位置状况， 如果发生偏斜， 并没提出如何解决处理。
张师师， 周怀春， 黄勇理等， "采用辐射能反馈信号的火电单元机组负荷控制系统仿真 研究" 《中国电机工程学报》， 2001 (2) , 21 (2 ) 85-88。 （这篇文献的辐射能也是从火焰图像 处理技术提取出辐射能信号） 和常瑞丽， 王飞， 黄群星等， "电站煤粉锅炉火焰监测与燃烧 诊断优化控制研究" 《能源工程》， 2006 (4) : 10-13。 这两篇文献是在火焰图像处 ¾技术基础 上， 利用 BP神经网络进行自学习和稳定性分析，得出一个前馈信号来调节并修正燃料量到主 汽压力和从燃料量到机组实发电功率的纯延迟、 大滞后的特性。 这个控制系统存在两个较大 缺陷， 也是不能实际应用的主耍原因， 一个是火焰图像处理技术的不完善， 由于受现场高温、 多灰， 锅炉结焦结渣等因素影响， 从现场采集到的火焰图像往往失真较严重， 而且在图像处 理存在较大延迟， 造成 BP神经网络学习出现错误； 另一个是该诊断控制系统仅仅对负荷控制 系统进行了修正， 对提高机组对负荷响应速度有利， 并没有涉及到通过控制运行可控因素进 行燃烧优化提高锅炉的经济性。
文献高夏雨， 程学勇， 藏海瑞等 "基于炉膛出口烟气温度监测的锅炉优化运行" 《煤气 与动力》， 2010 (10)， 30 (11)： 12- 14中作者介绍采用红外线测温仪测试锅炉炉膛出口烟温 (作 者将炉膛出口定义为对流受热面入口即遮焰角上面，水平烟道入口），利用测出的炉膛出口烟 温重新进行热力计算， 为锅炉优化运行提供依据， 然后计算机软件计算出锅炉热效率， 提供 给运行人员最佳的运行方式， 如主蒸汽运行方式、 磨煤机运行方式等， 运行人员将设备调整 软件提供的最佳运行方式。 这种方法的缺陷是红外测温技术误差较大， 并且受锅炉集灰、 结 渣等因素影响， 尤其是国内电厂燃用非设计煤种时偏差会更大， 有时会直接瘫痪不能使用如 日照电厂的测温仪现在基本处于退出状态； 锅炉的优化运行也仅仅是提供给运行人员一种较 好的运行方式， 具体还要运行人员操作达到最佳运行状态， 不能直接通过调节风门挡板等使 锅炉达到最佳运行方式。
通过专利检索发现有相关性的专利如下- 中国专利 201110107881. 3 "基于烟气能量平衡的炉膛出口烟温优化测量方法"， 介绍了 一种根据炉膛燃烧与辐射能量平衡、 过热器烟气侧与工质侧能量平衡、 再热器烟气侧与工质 侧能量平衡以及尾烟气能量平衡， 从烟气側正反两个方向对炉膛烟温进行了优化测量, 仅介 绍了一种炉膛出口烟温的测量方法， 未涉及到燃烧优化的内容。
中国专利 200910273514. 3 "炉膛辐射能信号检测方法及其用于控制锅炉燃烧的方法" ， 中国专利 01133648. X "锅炉多火嘴炉膛燃烧优化控制方法" ， 这两个专利与前面所述的文献 《电站煤粉锅炉火焰监测与燃烧诊断优化控制研究》相似， 都是采用火焰图像处理技术获取 辐射能信号然后用辐射能信号来进行燃烧控制，其中， 中国专利 200910273514. 3是利用辐射 能信号控制氧量， 并用热量信号来控制过热器减温水量； 中国专利 01133648. X利用火焰图像 探测器获取炉膛三维温度场分布， 然后通过数据处理拟合出辐射能信号找出与机组电负荷的 关系， 火焰中心高度和断面中心与各层各角燃料量和风量分配比的关系进行燃烧优化调整。 火焰图像处理技术和辐射能信号在现场使用的局限性前面已详细描述不再描述， 中国专利 200910273514. 3中所涉及的燃烧优化仅利用氧量进行优化存在较大的局限性， 因为燃烧调整 变量还包括很多， 如辅助风配风方式， 磨煤机的运行方式等而且还应包括氮氧化物排放浓度 等， 并且辐射能信号是影响因素较多并且经常失真信号， 而且其变化幅度和变化频率较高， 用它来控制减温水量容易导致减温水调节阀调节过频而损坏；中国专利 01133648. X除了辐射 能的获取方法和现场使用的固有缺陷外， 在燃烧优化调整变量方面包括不全面， 没有包括运 行氧量这个重要的变量 (运行氧量对锅炉的经济性和氮氧化物的排放都有影响）， 还没有包括 燃烧器摆角， 分级燃尽风的配比， 炉膛吹灰状况以及燃烧器投运情况等， 还有一点是对于配 直吹式制粉系统的锅炉来说， 各角的燃烧器的燃料 ffi是不能调节的。
中国专利 200710069862. X "基于红外辐射能信号的电站锅炉燃烧优化方法及装置" ， 这 个专利所提出的方法与文献《基于炉膛出口烟气温度监测的锅炉优化运行》 一致， 这个专利 主要强调了通过近红外辐射能传感器获取炉内辐射强度信息， 并通过人工网络来得到辐射能 偏差值这个方法， 关于燃烧优化这方面仅仅是将辐射能偏差值介入电厂的 DCS系统来控制锅 炉燃料模块， 改善锅炉给煤控制逻辑， ||高锅炉相应机组负荷变换的速度， 在一定程度上说 并非真正意义上的燃烧优化。
中国专利 200910184471. 1 "锅炉煤粉分层燃烧在线优化控制系统及其优化"， 这个专利 优化方法利用空预器出口和炉膛的烟气取样分析数据为基础， 利用支持向量机理论为基础进 行自动训练和寻优， 这种方法首先是由于烟道较大， 采用取样测点较少的话不能真实反映烟 气成分， 卿点较多的话有造成系统太复杂， 而且在训练和学习中需要用到飞灰含碳量， 高温 腐蚀状况等数据这些数据受人为和煤质变化影响较大， 目前锅炉燃煤基木都偏离设计煤种， 在系统训练和寻优过程往往不能完成， 找木到最优目标。
中国专利 201110205051. 4 "—种广义锅炉燃烧整体优化节能复合系统" ， 介绍了用在 炉排锅炉上的一种优化复合控制系统， 该专利主要强调了燃料改良剂的改良添加系统， 专利 说明书中仅简单的说了燃烧优化控制系统采用模糊控制和优化自寻优技术对风煤比进行调 节， 没有详细描述燃烧整体优化的方法， 并且该专利主要适用于小型的炉排锅炉。
中国专利 201220029007. 2 "—种锅炉炉膛燃烧优化装置" ， 介绍了在尾部烟道省煤器 出口处增加了 C02探头， 然后进行左右两侧 C02比较， 如有偏差较大则通过认为调整二次风消 除偏差， 还有一点是将实测 C02值与计算出的 CC 比较， 如果 C02SHX比实测 C02值小 6%以上说 明氧量测量值偏大，并且其权力要求上也仅要求是在烟道中增设 C02监测变送器，因此该专利 没有涉及真正意义上的燃烧优化。 ，
根据以上分析可以发现， 对于大型电站锅炉来说， 目前以炉膛温度场为基础的锅炉燃烧 控制系统或者单纯的燃烧优化控制系统存在较多缺陷， 主要表现在： （1)、 以辐射能或火焰图 像处理技术为基础的温度场测量技术山于传感器的工作环境多灰、 高温的环境使炉膛温度场 测量系统工作不正常， 经常停运或温度场数据失真； （2)、 目前单纯的燃烧优化控制系统或基 于炉膛温度场测量的燃烧优化控制系统都存在着燃烧控制因素不全面的问题， 大部分现在的 燃烧优化控制系统仅改善了某一个方面如改善锅炉对机组负荷的反应速度等。 （3)、 目前单纯 的燃烧优化控制系统或基于炉膛温度场测量的燃烧优化控制系统还存在另一个缺点是控制系 统的不能自动实现燃烧的优化还需要运行人员的参与。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题， 提供一种基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控 制系统及控制方法， 它利用炉膛温度场可以迅速、 直接的反应炉内燃烧状况， 建立一个在可 靠、 准确测量炉膛温度场的情况下， 综合考虑所有影响燃烧的可控因素构建成一个自动调节 燃烧的系统， 它具有可以提高锅炉燃烧效率， 使锅炉的安全、 稳定、经济和可靠运行的优点。
为了实现上述目的， 本发明采用如下 术方案：
一种基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统， 包括数据采集模块， 所述数据采集 模块将采集的数据传输给数据处理装置， 所述数据处理装置将处理后的数据传输给运行方式 选择模块， 所述运行方式选择模块将选择的结果传输给执行指令输出模块；
数据采集模块用于收集电厂运行状态数据；
数据处理装置用于对收集到的运行状态数据进行分析和处理；
运行方式选择模块用于根据磨煤机和吹灰的的投运状态选则最佳运行方式；
执行指令输出模块用于根据最佳运行方式对现场执行机构发出指令， 将锅炉调整至最佳 运行状态；
所述数据处理装置封装有煤质处理模块、吹灰方式处理模块、辅助风配风方式处理模块、 炉膛温度场数据处理模块、 炉膛温度场调匀模块、 锅炉辅机运行方式处理模块、 锅炉磨煤机 投运方式处理模块；
所述执行指令输出模块包括氧量调整模块和炉膛温度调整模块；
所述煤质处理模块用于对锅炉入炉煤质进行定量的数值化处理分析， 以便根据煤质进行 相应的运行方式调整；
所述吹灰方式处理模块用于锅炉吹灰状态进行数字化处理， 方便控制、 调整； 所述辅助风配风方式处理模块用于锅炉辅助风配风方式进行数字化处理， 方便控制、 调 整；
所述炉膛温度场数据处理模块用于对温度场测量系统的数据进行预处理；
所述炉膛温度场调匀模块用于通过执行机构进行炉膛温度场的均勾性调整；
所述锅炉辅机运行方式模块用于对锅炉辅机的运行方式进行数字化处理和优化运行； 所述锅炉磨煤机投运方式模块用于对磨煤机的投运状态进行数字化处理， 方便控制、 调 整；
所述氧量调整模块用于锅炉运行氧量的调整和优化；
所述炉膛温度调整模块用于锅炉炉膛温度的调整和优化。
上述一种基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统的控制方法，主要包括如下步骤 : 步骤 （1 ): 对锅炉进行全面性能测试和燃烧优化调整， 找出锅炉的最佳运行工况， 以及 在最佳运行工况下各燃烧可控变量的变化范围， 数据采集模块是对锅炉负荷、 辅助风状况、 分隔燃尽风状况、 炉膛温度场状况、 吹灰状况和磨煤机运行状况进行数据的采集； 步骤 （2): 根据上述全面测试结果进行的数学处理， 主要是建立锅炉热效率， 氮氧化物 排放浓度与各燃烧可控变量之间的关系， 对数据采集模块输出的温度数值进行数据处理， 使 之成为能够参与燃烧控制的变量， 数据处理模块的煤质处理模块、 吹灰方式处理模块、 辅助 风配风方式处理模块、 炉膛温度场数据处理模块、 炉膛温度场调匀模块、 锅炉辅机运行方式 模块、 锅炉磨煤机投运方式模块对数据采集装置的数据进行处理；
步骤 （3): 运行方式选择模块选择相应的运行方式；
步骤 （4): 氧量调整模块进行运行氧量与最佳氧量比较， 当两者出现偏差吋通过调节送 风量使运行氧量接近或等于最佳氧量。 炉膛温度调整模块进行实时炉膛平均温度与最佳炉膛 平均温度比较， 当两者出现偏差时， 通过调节 SOFA (Separated Over Fire Air分离燃尽风） 摆角， 各磨煤机的出力等使实时炉膛平均温度接近或等于最佳炉膛平均温度。
所述步骤（1 )对锅炉进行的全面性能测试包括： 锅炉辅助系统的调整和测试、在锅炉各 负荷下的燃烧优化调整试验、 锅炉经济负荷下的变煤种试验；
所述步骤（1 )燃烧优化调整包括： 在不同负荷下进行变氧量试验、辅助风配风方式改变 试验、 变磨煤机投运方式试验、 变吹灰频次试验、 变分隔燃尽风风量试验、 变燃烧器摆角试 验、 磨煤机分离器转速试验；
所述步骤（2)温度数值处理包括： 温度测量数值的坏值判断与处理， 温度测量数值的区 域化处理；
所述步骤（2)数学处理包括： 根据入炉煤质分析结果， 建立煤质因子的数学模型， 根据 全面的性能测试和锅炉燃烧调整试验建立最佳炉膛平均温度与锅炉负荷、 煤质因子的数学关 系式，建立最佳氧量与锅炉负荷、煤质因子的数学关系式，找出变化 SOFA摆角、燃烧器摆角、 各磨煤机出力分配与炉膛平均温度变化关系为氧量调整模块和炉膛温度调整准备。
本发明的基本工作原理- 在进行锅炉全面优化测试和声波测温系统测量的基础上， 对声波测量数据进行处理后根 据声波测量系统的温度测量数据进行炉膛温度场的均匀性调整， 使整锅炉的整个燃烧截面温 度场均匀减少了由于温度场不均匀而造成的氮氧化物生成量和焦炭的不完全燃烧； 根据锅炉 现场实际的全面测量结果， 建立锅炉各运行可控因素与锅炉经济性、 氮氧化物排放特性及炉 膛温度的数学模型， 然后利用数学模型控制系统实现锅炉燃烧优化的自动调节。
本发明的技术关键点-
1 )、 为了真实反映锅炉的实际情况， 而且要考虑不同煤种和不同吹灰状态下， 不同负荷 下的锅炉运行状态下对锅炉进行全面的调整优化， 因此此项工作相当繁杂， 用时长， 可根据 现场的具体情况提前进行或利用部分以前的试验测试数据。
2)、 数学模型的建立不仅要根据实际测试数据进行数值拟合， 还要考虑电厂运行人员的 操作习惯和锅炉运行安全性、 稳定性。
本发明的有益效果是-
1 由于该燃烧优化控制系统是在对锅炉进行全面进行调整和优化的基础上并利用声波测 温系统上开发的， 并充分考虑电厂的实际燃煤状况， 辅助系统的运行方式， 运行人员的操作 习惯， 能够很好地贴近实际， 可以说对某台锅炉量身定做的， 可以保证锅炉稳定运行在经济 性和氮氧化物排放特性较好的状态。
2 目前较多燃烧优化系统的非正常退出都是由于燃煤的变化或辅机运行状态发生变化造 成的， 而本系统充分考虑的电厂的实际燃煤状况和辅机的运行状态， 避免了由于这两项原因 造成燃烧优化系统的非正常退出， 具有较高的可靠性。
3本系统不需要运行人员参与操作， 实现了完全地智能化， 完全避免了运行人员某些不 合理的操作习惯对锅炉燃烧的负面影响。
附图说明
图 1为本发明的系统模块示意图；
图 2为本发明的工作流程示意图；
图 3为 TMS- 2000声波测温系统温度信号示意图；
其中， 1、 煤质处理模块， 2、 吹灰方式处理模块， 3、 辅助风配风方式处理模块， 4、 炉 膛温度场数据处理模块， 5、 炉膛温度场调匀模块， 6、 锅炉辅机运行方式处理模块， 7、 锅炉 磨煤机投运方式处理模块， 8、 氧量调整模块， 9、 炉膛温度调整模块， 10、 数据采集装置， 11、 运行方式选择模块， 12、 数据处理装置， 13、 执行指令输出模块。
具体实施方式
下面结合华能某电厂 #5锅炉的实际实施例与说明书附图对本发明的技术方案作进一步的 阐述。
如图 1所示， 一种基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统， 包括数据采集模块， 所述数据采集模块将采集的数据传输给数据处理装置 12， 所述数据处理装置 12将处理后的 数据传输给运行方式选择模块 11， 所述运行方式选择模块 11将选择的结果传输给执行指令 输出模块 13;
数据采集模块用于收集电厂运行状态数据；数据处理装置 12用于对收集到的运行状态数 据进行分析和处理；运行方式选择模块 11用于根据磨煤机和吹灰的的投运状态选则最佳运行 方式；执行指令输出模块 13用于根据最佳运行方式对现场执行机构发出指令，将锅炉调整至 最佳运行状态； 所述数据处理装置 12封装有煤质处理模块 1、 吹灰方式处理模块 2、 辅助风 配风方式处理模块 3、 炉膛温度场数据处理模块 4、 炉膛温度场调匀模块 5、 锅炉辅机运行方 式处理模块 6、 锅炉磨煤机投运方式处理模块 7。
所述执行机构包括氧量调整模块 8和炉膛温度调整模块 9; 所述煤质处理模块 1用于对 锅炉入炉煤质进行定量的数值化处理分析， 以便根据煤质进行相应的运行方式调整; 所述吹 灰方式处理模块 2用于锅炉吹灰状态进行数字化处理， 方便控制、 调整； 所述辅助风配风方 式处理模块 3用于锅炉辅助风配风方式进行数字化处理， 方便控制、 调整； 所述炉膛温度场 数据处理模块 4用于对温度场测量系统的数据进行预处理； 所述炉膛温度场调匀模块 5用于 通过执行机构进行炉膛温度场的均匀性调整； 所述锅炉辅机运行方式模块用于对锅炉辅机的 运行方式进行数字化处理和优化运行： 所述锅炉磨煤机投运方式模块用于对磨煤机的投运状 态进行数字化处理， 方便控制、调整； 所述氧量调整模块 8用于锅炉运行氧量的调整和优化； 所述炉膛温度调整模块 9用于锅炉炉膛温度的调整和优化。
如图 2所示， 上述一种基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统的控制方法， 主要 包括如下步骤：
步骤 （1 ): 对锅炉进行全面性能测试和燃烧优化调整， 找出锅炉的最佳运行工况， 以及 在最佳运行工况下各燃烧可控变量的变化范围， 数据采集模块是对锅炉负荷、 辅助风状况、 分隔燃尽风状况、 炉膛温度场状况、 吹灰状况和磨煤机运行状况进行数据的采集；
步骤 （2): 根据上述全面测试结果进行的数学处理， 主要是建立锅炉热效率， 氮氧化物 排放浓度与各燃烧可控变量之间的关系， 对数据采集模块输出的温度数值进行数据处理， 使 之成为能够参与燃烧控制的变量， 数据处理模块的煤质处理模块、 吹灰方式处理模块、 辅助 风配风方式处理模块、 炉膛温度场数据处理模块、 炉膛温度场调匀模块、 锅炉辅机运行方式 模块、 锅炉磨煤机投运方式模块对数据采集装置的数据进行处理；
步骤 （3): 运行方式选择模块选择相应的运行方式；
步骤 （4): 氧量调整模块进行运行氧量与最佳氧量比较， 当两者出现偏差吋通过调节送 风量使运行氧量接近或等于最佳氧量。 炉膛温度调整模块进行实时炉膛平均温度与最佳炉膛 平均温度比较， 当两者出现偏差时， 通过调节 SOFA (Separated Over Fire Air分离燃尽风） 摆角， 各磨煤机的出力等使实时炉膛平均温度接近或等于最佳炉膛平均温度。
华能某电厂 #5锅炉 ώ上海锅炉厂有限公司生产， 型号为 SG- 1025/17. 47- Μ880亚临界参 数汽包炉， 控制循环， 单炉膛， 一次屮间再热， 露天布置， 固态排渣。 锅炉以最大连续负荷 (B-MCR)工况为设计参数， 最大连续蒸发量 1025t/h。 锅炉采用 5台中速磨煤机直吹式送粉系 统， 五层一次风喷嘴布置， 其中四层运行带 B- MCR， 并布置三层点火油枪， 最下一层设有等 离子点火系统。 采用四角切向布置的全摆动直流燃烧器， 燃烧器应能长期运行， 摆动装置灵 活可靠。 在热态运行中， 一、 二次风喷口均可上下摆动， 最大摆角约 ±30° , 以满足再热汽 温调节要求。
#5锅炉上安装了声波测温系统 TMS-2000 , 该测温系统输出 20路温度信号见图 1， 为了 验证声波测温的准确性， 采用了抽气式热电偶进行校验， 由于抽气式热电偶的长度有限， 只 能对 T— MS。,， TMS。2， TMS„3， TMSo TMS。5， TMS。6， TMS,„, TMS„, TMS,5, TMS,6, TMS17， TMS,a, TMS„, TMS2。进行测量和比较， 经过多个工况和多次测量比较， 在这 14个点中最大偏差为 8%， 最小 偏差为 1%， 而且数据的可重复性较强， 因 可以认为这种测温系统的准确性、 稳定性较好， 可以用来进行锅炉燃烧的控制和优化。
第一步是对锅炉进行全而性能测试和燃烧优化调整。 就 #5锅炉来说包括：
(1)、 辅助系统的调整。 包括进行一次风的调平 (通过对各台磨煤机出口一次风管风速进 行测量，如果磨煤机风速偏差较大。通过可调缩孔进行调整。使得一次风管风速小于 ± 5%。）： 磨煤机入口一次风量标定 (每台磨煤机入口均装有一次风的测风装置，在习惯运行风量下，用 经过标定的靠背管测量通过磨煤机的一次风量， 对比表盘风量和实测风量是否相符， 如果差 别较大可通过试验得出的各个磨煤机标定系数对表盘风量进行整定，使磨煤机风量指示准确， 为运行操作提供可靠的依据）； 磨煤机加载力试验 (调整磨煤机出力为最大出力的 80%左右， 进行磨煤机变磨辊加载力试验， 以确定磨辊最佳加载油压）； 煤粉分离器特性试验 (调整磨煤 机出力为最大出力的 80%左右， 磨煤机风量按照风煤比曲线设置， 在不同的分离器转速下， 在磨煤机出口的 4根一次风管上用煤粉等速取样装置安装等截面、 等吋的原则采集煤粉样， 分析煤粉细度 R。。与 。。） （备注： 。与 R2。。都是煤粉细度的表示方法， 。表示煤粉通过孔径为 90 筛子的百分比, R2。。表示煤粉通过孔径为 200 筛子的百分比）;送引风机的特性试验 (在 三个负荷点下进行送引风机的出力特性测试， 找出风机在不同工作点下效率， 找出送引风系 统的阻力特性）。 这一步的调整主要是为了下一步进行锅炉全面调整打基础。
(2)、 对锅炉进行全面的燃烧优化。
主要包括以下试验项目：
①对锅炉入炉煤质和入厂煤质进行全面的收集和分析，根据煤质的变化范围定出试验煤 质的变化范围和试验煤种。
②磨煤机分离器特性试验。
③确定锅炉的最低稳燃负荷和锅炉最大连续负荷。
④炉膛温度场调整均匀的试验。
⑤从最低稳燃负荷至最大连续负荷进行变氧量试验，测算每个氧量下锅炉效率，氮氧化 物排放浓度和炉膛温度平均值。
⑥变磨煤机运行方式试验。 分为四台磨煤机运行和五台磨煤机运行等。
⑦在不同吹灰频次下的优化调整试验。
⑧不同配风方式下的优化调整试验。
⑨分隔燃尽风挡板开度与锅炉效率 /氮氧化物排放浓度 /炉膛温度平均值的关系。
⑩分隔燃尽风摆角与锅炉效率 /氮氧化物排放浓度 /炉膛温度平均值的关系。
⑪主燃烧器摆角与锅炉效率 /氮氧化物排放浓度 /炉膛温度平均值的关系。
(3)、 为了使优化程序更为简洁和升级方便， 将采用功能块的方式进行处理， 使优化系统 差错和维护方便。
1 煤质处理
0 )、根据最近两年内的入炉煤质状况计算煤质综合分析指标 9， 再综合对未来煤质变化 定出煤质 ? max， βαν , y9min。
Figure imgf000012_0001
式中： y»max --煤质综合分析指标的最大值： A„^一煤质综合分析指标的平均值； ;9m,n --煤质综合分析指标的最小值； Fz "和 F: '一设计和实际煤种的煤质燃烧特性指数； F; = {Vad "+ M。d ")2 χ Cai "x 10 , Fz ' ^- (Vad '+ Mad ')2 x C。d 'x 10- 6； Vad "和 Vad ' --设计和实际煤种的空干基挥发份， ％: cad "和 cad '一设计和实际煤种的 δ千基固定碳， %·'
Α "和 A '一设计和实际煤种的空千基灰份， ％； Qne,ad "和 '--设计和实际煤种的空干基发热量， kj/kg;
Mad "和 Mad '--设计和实际煤种的空干基水份， ％。
(2)、 根据热力计算书拟合出函数 = /(£>)；
(3)、 给煤量计算煤质因子《，
Figure imgf000013_0001
式中： Μγ - -设计煤种下给煤量， t/h;
HV—实际煤种下给煤量， t/h;
锅炉蒸发量， t/h; 根据^的数值选择) 9， 就 #5锅炉来说， ^ > 0.9时， 煤质选着 ? max， 0.8 < ^ < 0.9 wf wf wf 时选择 β ， < 0.8时选择 j3mi„。
wf
2吹灰方式处理
吹灰运行方式为两种分别为 modeb-Ι为距离最近一次吹灰时间小于 8小时， modeb-2为 距离最近一次吹灰时间大于 8小时。
3辅助风配风方式处理
锅炉燃烧器辅助风配风方式三种方式分别为 modew- 1为宝塔型配风， rnodew-2为均等配 风， modew-3为倒宝塔型配风。 不同的煤质和负荷， 锅炉的最佳配风方式也不同， 就 #5锅炉 来说，
D^75%BMCR and α >0. 8 配风方式选择 modew- 1 ;
D^75%BMCR and α <0. 8 配风方式选择 modew- 3 ;
D<75%BMCR 配风方式选择 modew- 2。
式中： 锅炉蒸发量， t/h; α - -煤质因子。
4炉膛温度场数据处理
(1)、 定义中心区域包括： TMS。7、 TMS。8、 TMS。、 TMS,2、 TMS,3、 TMS,"
炉膛温度平均值定义为 Ta ge，
Taverage = average(TMS07， TMSm， TMS 9, TMSX 2 , TMS] 3， TMS 4 )； 如果： |7 - (07,08,09,12,13,14)
Figure imgf000014_0001
则求炉膛平均温度吋将7^舍去， 再进行中心区域的平均值计算。
(2)、 炉墙区域定义： 前墙包括 TMSM、 TMS。2、 TMS。3、 TMSM、 T S„5,
左墙包括 TMS^ TMSoe> TMS„、 TMS16,
后墙包括 TMS,6、 IMS 17, TMS18、 TMS19、 TMS2。，
右墙包括 TMS„5、 T S,„ TMS,5、 TMS2„o
对前墙区域平均值， 在前墙的温度数据中小于平均值 100 Ό的数据去掉；
对左墙区域平均值， 在左墙的温度数据中小于平均值 100 'C的数据去掉；
对后墙区域平均值， 在后墙的温度数据中小于平均值 100 °C的数据去掉；
对右墙区域平均值， 在右墙的温度数据中小于平均值 100 Ό的数据去掉；
(3)、 角区域定义： #1角包括 TMS。,， TMS„2, TMS„6, TMS07;
#2角包括 TMS„， TMS.2, TMS,6, TMS17;
#3角包括 TMS2。， TMSl9, TMS,5, TMS";
#4角包括 TMS。5， TMSM， T SI0, TMS。9。
在进行四面墙区域的数据处理后， 然后求各角的温度平均值， 其中 #1 角的平均温度为 Tmaverage, 角的平均温度为 7 2flverage， #3角的平均温度为 ^average , #4角的平均温 度为 TMaverage。
(4)、 该模块最后输出炉膛平均温度- - 7¾Verage和各角的温度平均值 r#lawrage，
T#1average , T#iaverage » TMavemge。 5炉膛温度场调勾
( 1 )、 求出 Γ max = averag, Τ#2 averag, Γ#3 averag, Τ#4 averag)， πώι = (Tm averag, T#2averag, Γ#3 averag, T#4averag)
式中， rmax --锅炉四个角屮的温度最大值， Γηιίη -—锅炉四个角屮的温度最小值。
(2)、 如果 rmax- Γπώι < 70 °C， 则不会对风门挡板发出调节指令。
(3)、 如果 Tinax- r min≥70 O， 则对风门档板发出调节指令， 具体调节方式如下（为了 叙述方便以 #1为最大值， #3角为最小值进行描述）：
①、 开大 #1角 SOFA挡板直到全开同时关小 #3角 SOFA挡板， 挡板变化步长 3%， 同时关 注 NOx的排放浓度， 当 NOx的排放浓度大于 300tiig/m 3时， 则停止关小 #3角 SOFA挡板。
②、 SOFA调整完毕后， rmax- rmin≥70 'C进行 0FA1 (0ver fire Airl 燃尽风第一层） 和 0FA2 (0ver fire Air2燃尽风第二层）的调整， 开大 #1角 0FA1和 0FA2挡板直到全开同时 关小 #3角 0FA1/2挡板， 挡板变化步长 3%。
③、 0FA1和 0FA2调整完毕后， Tmax- min≥70 'C进行 EE/DE/CD层辅助风的调整， 开 大 #1角 EE/DE/CD (代表第 EE层， DE层和 CD层辅助风)挡板直到全开同时关小 #3角 EE/DE/CD 挡板， 挡板变化歩长 3%， 在关小辅助风挡板时， 当挡板开度关至 15%时， 则停止关闭。
④、 EE/DE/CD调整完毕后， max- Γηιΐη > 70。C进行 BC/AB (代表第 BC层和 AB层辅助风） 层辅助风的调整， 开大 #1角 BC/AB挡板直到全开同时关小 #3角 BC/AB挡板， 挡板变化步长
3%， 在关小辅助风挡板时， 当挡板开度关至 15%时， 则停止关闭。
根据在现场的实际测试， 进行完①和②后炉膛温度场即可调节均勾。
(4)、 当以上调整结束后， 炉膛温度场仍然 ^max- rmin≥70 'C， 则给出 "炉膛温度场不 均"的报警， 要求相关人员对测温系统进行检査等工作。
在进行温度场调匀后， 山于整个截面的温度场比较均匀， 减少了高温区域的过度燃烧和 低温区域的焦炭燃烧不尽的问题， 减少了飞灰含碳量提高了锅炉热效率； 同时由于温度场的 均匀减少了锅炉内局部高温， 减少了热力氮氧化物的产生， 对减少锅炉的氮氧化物排放较为 有利。
6锅炉辅机运行方式处理
(1)、 将磨煤机加载力与煤量的关系自动跟踪函数 P = f{w ,a) , 式中： >- -磨煤机磨棍加载力， 给煤量， 《—煤质因子。
该函数关系是根据锅炉辅机优化试验结果， 优化出给煤机给煤量与磨煤机磨棍加载力的 关系， 使得在磨煤机收到煤量变化的指令吋， 自动调节磨煤机的加载力。这里需要说明的是， 磨煤机厂家会提供一个加载力与煤量的函数关系， 但是这个函数关系是在设计煤种下得出的 理想函数关系式，通过优化试验得出的函数关系式是考虑煤种变化的因素优化后函数关系式。
(2)、 锅炉蒸发量大于 90%BMCR (Boiler Maximum Continuous Rate锅炉最大连续出力） 时， 引风机 A/B由变频运行方式自动切换为工频运行方式， 在锅炉蒸发量大于 95%BMCR时， 保持引风机出口烟气压力恒定， 调整脱硫增压风机来维持引风机出口烟气压力， 具体逻辑操 作可在脱硫增压风机控制回路中增加引风机出口烟气压力， 当引风机出口烟气压升高时， 则 增加脱硫增压风机出力； 当引风机出口烟气压力降低时， 则不进行脱硫增压风机的调节还是 通过引风机的调节。
(3)、 将磨煤机最佳分离器转速自动跟踪函数
Figure imgf000016_0001
(«)， 式中： 磨煤机最佳分离器转速， tf -煤质因子
7锅炉磨煤机投运方式处理
(1)、 #5锅炉在热负荷大于 80%BMCR时， 运行 5套制粉系统； 在 50%BMCR- 100%BMCR时运 行四套制粉系统， 小于 50%BMCR时锅炉要投运等离子进行稳燃，这是主要任务是锅炉的稳燃， 燃烧优化处于次要地位。
(2)、 对于 5套制粉系统磨煤机的运行方式定义为三种： mode5- 1, mode5-2和 mode5- 3。 其中 m0de5-l为下两层磨出力大， 上两层磨出力小， mode 5-2为五台磨平均出力， mode5-3 为上两层出力大， 下两层出力小。
(3)、 四套制粉系统运行吋， 也定义为三种运行方式 mode4-l， mode4-2和 m0de4- 3， 其 中 mode4- 1为下四磨运行， mode4_2为上四磨运行， mode4-3为有断层的四磨运行。
8运行方式选择
这个模块主要是为了处理在不同制粉系统投运方式和吹灰方式组合下， 再根据锅炉燃烧 调整试验数据得出锅炉最佳运行氧量 02/最佳炉膛温度 T与锅炉负荷 /煤质的关系函数。 华能 某电厂 #5锅炉的具体运行方式选择可见下表。
表 1 华能某电厂《5锅炉的具体运行方式选择
Figure imgf000016_0002
序号 制粉系统运行方式 吹灰运行方式 最佳炉膛平均温度和最佳氧量函数
11 modem4-3 modeb - 1 T=f (D, a ) , 02=f (D, a )
12 modem4-3 modeb - 2 T=f (D，a )， 02=f (D, a )
关于上表的举例说明，例如第三行表示， 在制粉系统运行方式为 modems- 2和吹灰运行时 为 modeb-1时， 锅炉最佳炉膛平均温度函数为 T=f (D，a )， 最佳氧量函数为 02=f (D， a )。 式 中： T-一最佳炉膛平均温度， °C， D—锅炉负荷， t/h， 02—最佳氧量， ％。
9氧量调整
(1)、将不同麿煤机运行方式和吹灰方式下计算出的最佳运行氧量 02与当锅炉实时运行氧 量 02rea/进行比较， 并求出偏差值。
(2)、如果 I 02- O2rra, I〉0. 5% (表示最佳运行氧量与实时运行氧量之差的绝对值），为了减 少优化程序对机组的 DCS (Distributed Control System分布式控制系统)控制的影响， 优化 程序中的氧量控制将采用偏置调节， 如果 I 02- O2re;i/ I〉0. 5%将 02- O2,ra,作为偏置来改变运行 氧量， 在改变氧量的过程中， 要随时检测 NOx (代表氮氧化物）的排放浓度， 当 NOx排放浓度 大于 300mg/m3时， 则开大 SOFA挡板， 直到 SOFA挡板全开， 然后减少同比例全部辅助风的开 度， 直到 NOx排放浓度小于 Omg/m^
备注： 如果模块中对 SOFA挡板的调节与炉膛温度场数据处理模块 4中对 SOFA挡板的调 节有冲突， 则此模块优先。
10炉膛温度调整
(1)、将不同磨煤机运行方式和吹灰方式下计算出的炉膛温度最佳平均温度 T与实时炉膛 温度平均值 7。,进行比较， 并求出偏差值。
(2)、 如果 T- rwa,〉15。C， 首先将 SOFA上摆， 直至将 SOFA完全摆到位， 然后再进行主燃 烧器的上摆， 直至将主燃烧器完全摆到位， 然后减少上三层辅助风开度同等比例的增加下三 层辅助风开度， 然后在增加上两层磨煤机出力同时同等比例的减少下两层磨煤机的出力。 根 据经验当前两项措施完成后， 炉膛平均温度能够达到最优温度， 当全部四项措施完成后， 还 是存在 Τ-7 σ,〉 15'C， 则程序给出信息 "优化程序故障" ， 并自动退出优化程序。
(3)、 如果 T-rrea/〈15O， 首先将 SOFA下摆， 直至将 SOFA完全摆到位， 然后再进行主燃 烧器的下摆， 直至将主燃烧器完全摆到位， 然后增加上三层辅助风开度同等比例的减少下三 层辅助风开度， 然后在减少上两层磨煤机出力同时同等比例的增加下两层磨煤机的出力。 根 据经验当前两项措施完成后， 炉膛平均温度能够达到最优温度， 当全部四项措施完成后， 还 是存在 Τ- Γ„。,〈15Ό , 则程序给出信息 "进行炉膛吹灰" , 同时优化程序自动退出开始炉膛吹 灰。
(4)、 燃烧优化闭环控制
结合图 3 进行详细说明： 图中 TMSi为温度场测量系统输出的温度值， 下标 i '的范围为 01-20.
步骤 1 主要是读取锅炉目前的运行状态，主要包括：锅炉负荷，燃烧器辅助风配风状况， SOFA开度状况， 炉膛温度场状况， 吹灰器， 磨煤机运行状况；
步骤 2对收集到的锅炉运行状况进行 7个模块化处理， 主要包括： 煤质处理模块 1的煤 质处理， 吹灰方式处理模块 2的吹灰频次处理， 辅助风配风方式处理模块 3的燃烧器辅助风 配风方式处理， 炉膛温度场数据处理模块 4和炉膛温度场调匀模块 5为炉膛温度场数据处理 和温度场调匀处理， 锅炉辅机运行方式处理模块 6的锅炉辅机运行方式处理， 锅炉磨煤机投 运方式处理模块 7的磨煤机投运方式处理， 这 7个处理模块输出响应运行方式， 参数信息； 步骤 3根据步骤 2处理的结果进行方式选择， 找出相应运行方式下的最佳运行氧量和最 佳炉膛温度平均值；
步骤 4根据步骤 3处理出的最佳运行氧量 02和最佳炉膛温度平均值 T进行氧量调整模块
8和炉膛温度调整模块 9的运算并对燃烧器摆角， 氧量等参数发出调节指令使锅炉达到一种 新的运行状态。
在新的运行状态下锅炉重新进行步骤 1-4从而使锅炉达到最佳运行状态。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限 制， 所属领域技术人员应该明白， 在本发明的技术方案的基础上， 本领域技术人员不需要付 出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims

1. 一种基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统， 其特征是， 包括数据采集模块， 所述数据采集模块将采集的数据传输给数据处理装置， 所述数据处理装置将处理后的数据传 输给运行方式选择模块， 所述运行方式选择模块将选择的结果传输给执行指令输出模块； 数据釆集模块用于收集电厂运行状态数据；
数据处理装置用于对收集到的运行状态数据进行分析和处理；
运行方式选择模块用于根据磨煤机和吹灰的的投运状态选则最佳运行方式；
执行指令输出模块用于根据最佳运行方式对现场执行机构发出指令， 将锅炉调整至最佳 运行状态；
所述数据处理装置封装有煤质处理模块、吹灰方式处理模块、辅助风配风方式处理模块、 炉膛温度场数据处理模块、 炉膛温度场调匀模块、 锅炉辅机运行方式处理模块、 锅炉磨煤机 投运方式处理模块；
所述执行指令输出模块包括氧量调整模块和炉膛温度调整模块。
2. 如权利要求 1所述的一种基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统， 其特征是. 所述煤质处理模块用于对锅炉入炉煤质进行定量的数值化处理分析， 以便根据煤质进行相应 的运行方式调整；
所述吹灰方式处理模块用于锅炉吹灰状态进行数字化处理， 方便控制、 调整； 所述辅助风配风方式处理模块用于锅炉辅助风配风方式进行数字化处理， 方便控制、 调 整；
所述炉膛温度场数据处理模块用于对温度场测量系统的数据进行预处理；
所述炉膛温度场调匀模块用于通过执行机构进行炉膛温度场的均匀性调整；
所述锅炉辅机运行方式模块用于对锅炉辅机的运行方式进行数字化处理和优化运行； 所述锅炉磨煤机投运方式模块用于对磨煤机的投运状态进行数字化处理， 方便控制、 调 整； .
所述氧量调整模块用于锅炉运行氧量的调整和优化；
所述炉膛温度调整模块用于锅炉炉膛温度的调整和优化。
3. 如上述任一权利要求所述一种基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统的控制 方法， 其特征是， 主要包括如下步骤：
步骤（1 ) : 对锅炉进行全面性能测试和燃烧优化调整， 找出锅炉的最佳运行工况， 以及 在最佳运行工况下各燃烧可控变量的变化范围， 数据采集模块是对锅炉负荷、 辅助风状况、 分隔燃尽风状况、 炉膛温度场状况、 吹灰状况和磨煤机运行状况进行数据的采集； 步骤 （2 ): 根据上述全面测试结果进行的数学处理， 主要是建立锅炉热效率， 氮氧化物 排放浓度与各燃烧可控变量之间的关系， 对数据采集模块输出的温度数值进行数据处理， 使 之成为能够参与燃烧控制的变量， 数据处理模块的煤质处理模块、 吹灰方式处理模块、 辅助 风配风方式处理模块、 炉膛温度场数据处理模块、 炉膛温度场调匀模块、 锅炉辅机运行方式 模块、 锅炉磨煤机投运方式模块对数据采集装置的数据进行处理；
步骤 （3 ) ： 运行方式选择模块选择相应的运行方式；
步骤 （4): 氧量调整模块是运行氧量与最佳氧量比较， 当两者出现偏差时通过调节送风 量使运行氧量接近或等于最佳氧量； 炉膛温度调整模块是实时炉膛平均温度与最佳炉膛平均 温度比较， 当两者出现偏差时， 通过调节 SOFA摆角， 各磨煤机的出力使实时炉膛平均温度接 近或等于最佳炉膛平均温度。
4. 如权利要求 3所述一种基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统的控制方法.其 特征是，
所述步骤（1 )对锅炉进行的全面性能测试包括： 锅炉辅助系统的调整和测试、在锅炉各 负荷下的燃烧优化调整试验、 锅炉经济负荷下的变煤种试验。
5. 如权利要求 3所述一种基于声波测量炉瞠温度场的燃烧优化控制系统的控制方法，其 特征是，
所述步骤（1 )燃烧优化调整包括： 在不同负荷下进行变氧量试验、 辅助风配风方式改变 试验、 变磨煤机投运方式试验、 变吹灰频次试验、 变分隔燃尽风风量试验、 变燃烧器摆角试 验、 磨煤机分离器转速试验。
6. 如权利要求 3所述一种基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统的控制方法，其 特征是，
所述步骤（2 )温度数值处理包括： 温度测量数值的坏值判断与处理， 温度测量数值的区 域化处理。
7. 如权利要求 3所述一种基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统的控制方法，其 特征是，
所述步骤（2 )数学处理包括： 根据入炉煤质分析结果， 建立煤质因子的数学模型， 根据 全面的性能测试和锅炉燃烧调整试验建立最佳炉膛平均温度与锅炉负荷、 煤质因子的数学关 系式，建立最佳氧量与锅炉负荷、煤质因子的数学关系式，找出变化 SOFA摆角、燃烧器摆角、 各磨煤机出力分配与炉膛平均温度变化关系为氧量调整模块和炉膛温度调整准备。
PCT/CN2013/001401 2013-04-27 2013-11-18 基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统及控制方法 Ceased WO2014172818A1 (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310153026.5A CN103244964B (zh) 2013-04-27 2013-04-27 基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统及控制方法
CN2013101530265 2013-04-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014172818A1 true WO2014172818A1 (zh) 2014-10-30

Family

ID=48924670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2013/001401 Ceased WO2014172818A1 (zh) 2013-04-27 2013-11-18 基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统及控制方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN103244964B (zh)
WO (1) WO2014172818A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116123561A (zh) * 2023-02-22 2023-05-16 中电投新疆能源化工集团五彩湾发电有限责任公司 一种用于锅炉燃烧的温度优化控制方法及系统
CN116989352A (zh) * 2023-07-19 2023-11-03 国能长源武汉青山热电有限公司 一种基于煤粉风在线监测的锅炉燃烧智能化控制方法及系统
CN117450537A (zh) * 2023-09-26 2024-01-26 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一次风系统控制方法、系统、装置及存储介质
CN118882852A (zh) * 2024-09-27 2024-11-01 西安科技大学 一种基于声学基础的煤温全过程监测实验装置及方法

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103244964B (zh) * 2013-04-27 2015-04-22 国家电网公司 基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统及控制方法
CN103672953A (zh) * 2013-12-27 2014-03-26 广东省粤电集团有限公司珠海发电厂 锅炉多煤种燃烧自适应控制方法及系统
CN103776262B (zh) * 2014-01-28 2015-05-13 北京汉能清源科技有限公司 一种水泥回转窑燃烧工况实时调整方法及装置
CN104330189B (zh) * 2014-10-23 2017-02-15 中国航天科工集团第三研究院第八三五八研究所 基于光学分光系统的tdlas气体测温检测方法
CN105627355B (zh) * 2014-11-28 2018-03-23 国家电网公司 电站锅炉燃烧故障诊断方法及系统
CN105276611B (zh) * 2015-11-25 2017-09-01 广东电网有限责任公司电力科学研究院 火电厂锅炉燃烧调整优化方法与系统
CN106123023B (zh) * 2016-06-23 2018-06-22 国网新疆电力公司电力科学研究院 电站锅炉燃烧控制装置及其使用方法
CN106525275B (zh) * 2016-11-29 2019-03-08 宝鸡文理学院 一种多截面声学层析成像直流燃烧器一次风流场分析方法
CN106918464B (zh) * 2017-05-05 2019-11-08 广东电网有限责任公司电力科学研究院 600mw超超临界前后对冲锅炉运行诊断方法及装置
CN107355812A (zh) * 2017-06-12 2017-11-17 黄秀霞 一种锅炉燃烧优化系统
CN107763657A (zh) * 2017-11-08 2018-03-06 黄秀霞 一种火电厂等温线声波测温单元的锅炉燃烧优化系统
CN108644805A (zh) * 2018-05-08 2018-10-12 南京归图科技发展有限公司 基于大数据的锅炉智能燃烧优化控制方法
CN110006024B (zh) * 2019-01-21 2020-07-31 国电科学技术研究院有限公司 锅炉炉膛出口分区温度与风门的控制关系确定方法及装置
CN110595632A (zh) * 2019-08-26 2019-12-20 南京理工大学 一种集成阵列式热电偶束的三维立体测温装置及方法
CN110568766A (zh) * 2019-10-22 2019-12-13 华北电力大学 一种基于燃烧层温度的锅炉控制系统及在线优化方法
CN111120989A (zh) * 2019-12-11 2020-05-08 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 一种基于炉膛三维温度场分布的锅炉结焦预警方法
CN111539615B (zh) * 2020-04-20 2023-04-07 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一种基于深度学习的锅炉燃烧过程状态监测方法及系统
CN111536532B (zh) * 2020-05-12 2022-12-13 湖南现代环境科技股份有限公司 一种生活垃圾焚烧炉流场及控制系统
CN111881554B (zh) * 2020-06-29 2022-11-25 东北电力大学 一种锅炉随气温变化的优化控制方法
CN111967206B (zh) * 2020-08-18 2024-05-28 北京首创环境科技有限公司 一种余热锅炉立体三维温度场构建方法、系统及应用
CN112255978A (zh) * 2020-10-11 2021-01-22 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 一种燃煤锅炉智慧运维系统及方法
CN112228901B (zh) * 2020-11-09 2023-11-28 烟台龙源电力技术股份有限公司 锅炉二次风配风在线调整系统及方法
CN112797441B (zh) * 2021-01-19 2022-09-30 北京北燃供热有限公司 一种燃气锅炉的调控方法及装置
CN113418207B (zh) * 2021-06-11 2022-08-30 北京必可测科技股份有限公司 一种电站炉膛燃烧监测诊断装置及方法
CN113251435B (zh) * 2021-06-15 2021-11-09 天津国能津能滨海热电有限公司 基于温度场的燃烧器调节方法、系统、dcs系统及介质
CN113864813A (zh) * 2021-08-20 2021-12-31 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 一种燃烧器的控制系统、方法电子设备及存储介质
CN114415601A (zh) * 2021-11-25 2022-04-29 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院 一种火电机组的锅炉整体协调实时智能优化系统及方法
CN114674009B (zh) * 2021-11-30 2024-10-11 华电国际电力股份有限公司莱城发电厂 一种基于3h风量控制法的四角切圆煤粉炉燃烧调整方法
CN114754376A (zh) * 2022-03-28 2022-07-15 北京京能电力股份有限公司 一种基于agc方式下的锅炉燃烧优化方法、系统及调整系统
CN115046652B (zh) * 2022-06-09 2025-10-24 华能重庆珞璜发电有限责任公司 温度测量方法、装置和电子设备
CN116006956B (zh) * 2023-01-03 2025-07-11 浙江浙能技术研究院有限公司 基于煤量变速调节的火电机组污染物排放控制方法
CN116066853B (zh) * 2023-01-17 2026-01-06 烟台龙源电力技术股份有限公司 一种煤粉锅炉配风调整方法、装置及存储介质
CN115949967A (zh) * 2023-01-19 2023-04-11 哈尔滨工业大学 一种燃烧稳定性在线检测与调节系统
CN116736713A (zh) * 2023-06-13 2023-09-12 天津国能津能滨海热电有限公司 基于narx预测模型的电厂燃烧控制系统及方法
CN118168348B (zh) * 2024-05-14 2024-07-12 常州陆铭光电科技有限公司 一种炉膛双光谱温度监测系统及监测方法
CN118602373B (zh) * 2024-06-28 2025-05-27 山东宇能控制工程有限公司 一种锅炉温度监测方法、装置、电子设备及存储介质
CN118424496B (zh) * 2024-07-04 2024-10-29 睢宁宝源新能源发电有限公司 基于垃圾焚烧电厂的焚烧锅炉炉膛温度检测方法
CN120506666B (zh) * 2025-05-21 2025-11-25 和骏清源(北京)科技有限公司 燃煤机组锅炉燃烧优化方法、装置、设备及介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4848924A (en) * 1987-08-19 1989-07-18 The Babcock & Wilcox Company Acoustic pyrometer
EP1304525A1 (en) * 2000-07-05 2003-04-23 Nkk Corporation Waste incinerator and method of operating the incinerator
CN2926838Y (zh) * 2006-07-06 2007-07-25 华北电力大学 电站锅炉炉膛火焰声学在线监测装置
CN101788343A (zh) * 2009-12-31 2010-07-28 华中科技大学 炉膛辐射能信号检测方法及其用于控制锅炉燃烧的方法
CN102032590B (zh) * 2010-12-31 2012-01-11 北京华电天仁电力控制技术有限公司 基于精确测量系统的锅炉燃烧优化控制系统和优化控制方法
CN103244964A (zh) * 2013-04-27 2013-08-14 国家电网公司 基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统及控制方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5256057A (en) * 1992-07-10 1993-10-26 Protection Controls Inc. Fuel control circuit
JP3346161B2 (ja) * 1996-04-10 2002-11-18 松下電器産業株式会社 燃焼器具の制御装置
CN101311629B (zh) * 2007-05-25 2010-06-02 王泽章 一种控制电站锅炉燃烧灭火的在线检测方法
CN202101268U (zh) * 2011-03-25 2012-01-04 方阵（北京）科技有限公司 锅炉炉膛温度场分布控制系统
CN202470109U (zh) * 2011-12-05 2012-10-03 济南钢铁股份有限公司 蓄热式加热炉燃烧控制系统
CN102541028B (zh) * 2012-01-31 2013-10-30 山东电力研究院 一种煤质变化下超临界机组agc优化控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4848924A (en) * 1987-08-19 1989-07-18 The Babcock & Wilcox Company Acoustic pyrometer
EP1304525A1 (en) * 2000-07-05 2003-04-23 Nkk Corporation Waste incinerator and method of operating the incinerator
CN2926838Y (zh) * 2006-07-06 2007-07-25 华北电力大学 电站锅炉炉膛火焰声学在线监测装置
CN101788343A (zh) * 2009-12-31 2010-07-28 华中科技大学 炉膛辐射能信号检测方法及其用于控制锅炉燃烧的方法
CN102032590B (zh) * 2010-12-31 2012-01-11 北京华电天仁电力控制技术有限公司 基于精确测量系统的锅炉燃烧优化控制系统和优化控制方法
CN103244964A (zh) * 2013-04-27 2013-08-14 国家电网公司 基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统及控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MANFRED DEUSTER ET AL.: "The Application of Acoustic Gas Temperature Measuring Technology in the Field of Coal-fired Boiler Optimization.", POWER STATION INFORMATION., vol. 5, May 2012 (2012-05-01), pages 39 - 45 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116123561A (zh) * 2023-02-22 2023-05-16 中电投新疆能源化工集团五彩湾发电有限责任公司 一种用于锅炉燃烧的温度优化控制方法及系统
CN116989352A (zh) * 2023-07-19 2023-11-03 国能长源武汉青山热电有限公司 一种基于煤粉风在线监测的锅炉燃烧智能化控制方法及系统
CN116989352B (zh) * 2023-07-19 2026-02-06 国能长源武汉青山热电有限公司 一种基于煤粉风在线监测的锅炉燃烧智能化控制方法及系统
CN117450537A (zh) * 2023-09-26 2024-01-26 上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 一次风系统控制方法、系统、装置及存储介质
CN118882852A (zh) * 2024-09-27 2024-11-01 西安科技大学 一种基于声学基础的煤温全过程监测实验装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103244964B (zh) 2015-04-22
CN103244964A (zh) 2013-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014172818A1 (zh) 基于声波测量炉膛温度场的燃烧优化控制系统及控制方法
CN102425807B (zh) 一种煤粉锅炉燃烧前馈反馈复合优化控制方法
CN102032590B (zh) 基于精确测量系统的锅炉燃烧优化控制系统和优化控制方法
CN105276611B (zh) 火电厂锅炉燃烧调整优化方法与系统
CN109084324B (zh) 生物质锅炉的燃烧风量控制系统及控制方法
CN112524637B (zh) 一种基于风粉和co在线监测的锅炉燃烧优化方法和系统
CN113266843A (zh) 一种燃煤锅炉燃烧优化方法、系统及装置
CN113341713B (zh) 一种燃煤机组煤风同步动态协控方法
CN117308076A (zh) 一种燃煤电站锅炉燃烧优化方法及控制系统
CN206890567U (zh) 一种基于co检测的燃煤锅炉燃烧监控系统
CN107763657A (zh) 一种火电厂等温线声波测温单元的锅炉燃烧优化系统
WO2022142321A1 (zh) 一种适用于煤粉锅炉的风量控制方法
CN105605609B (zh) 一种火电厂锅炉燃烧氧量优化方法
CN114963229B (zh) 一种智能在线实时监测co燃烧分析控制平台
CN118466427A (zh) 一种基于燃烧器工作状况的深度学习燃烧优化控制方法及系统
WO2022188375A1 (zh) 基于水冷壁高温腐蚀防治的煤粉锅炉一体化综合调整方法
CN115981154A (zh) 一种适用于电厂机组协调控制系统低碳寻优的试验方法
CN105509035B (zh) 一种确定对冲燃烧进风量的方法、装置及自动控制系统
CN111239360A (zh) 一种基于煤粉燃烧全过程烟气成分监测配风系统
CN104806995A (zh) 一种用于煤质多变情况下优化锅炉运行的方法
CN107869729A (zh) 电站锅炉二次风门自动调风控制系统及方法
CN113760018A (zh) 一种基于数据驱动的电站锅炉均衡燃烧优化方法
CN206958958U (zh) 二次风门开度调节系统
CN209130922U (zh) 纯燃高碱煤液态排渣锅炉低NOx燃烧系统
CN205316377U (zh) 一种对冲燃烧燃尽风量自动控制系统及锅炉

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13882866

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13882866

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1