[发明专利]一种锅炉控制与燃烧优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业自动控制技术领域，具体涉及燃煤锅炉系统的控制与燃烧优化。

背景技术

锅炉控制系统担负燃烧煤粉以产生合格蒸汽、控制主蒸汽温度以及满足系统给水等重要任务，锅炉控制过程的好坏，不仅直接关系到锅炉的生产能力和生产过程的可靠性，而且在很大程度上决定了锅炉运行的经济性。我国锅炉控制系统自投运以来，自动化控制和优化运行问题一直没有得到很好的解决，运行调整一直依赖操作人员观察测量仪表，通过主蒸汽压力和温度、烟气含氧量、炉膛负压、汽包水位度等运行参数人为判断，依靠经验进行人工操作的控制模式。

在人工操作模式下由于受到煤质变化及操作水平差异等方面的局限性，实际运行过程中，锅炉控制不稳定、炉温过低或者一、二次风配合失当等现象时有发生，导致蒸汽参数发生波动、锅炉灭火或局部管壁超温等问题，严重威胁锅炉的安全稳定运行，在上述问题情况下，难以实现系统优化。

发明内容

本发明以锅炉控制与燃烧优化系统安全经济运行为目标，针对锅炉系统的运行特点，保证了锅炉系统连续经济稳定运行，解决了长期以来锅炉系统不易控制的难题。

为了克服现有技术的不足，本发明采用的技术方案如下：

一种锅炉控制与燃烧优化方法，其特征在于：锅炉系统运行在最佳燃烧区的方法包括以下步骤：

（1）建立目标函数：J_max=100-(k₁P+k₂g(Y)+k₃F)×100，其中，J为目标函数；P为排烟温度；g(Y)为烟气含氧量对性能指标的作用函数；F为飞灰含碳量；k₁、k₂、k₃分别为三个对应参数的权值，保证k₁+k₂+k₃=1；

（2）燃烧优化仅对单一运行参数进行时，步骤如下：

（2.1）在锅炉系统运行稳定时，记录下优化目标函数值以及待优化的运行参数；

（2.2）给待优化的运行参数增加一个预置的步长值，待锅炉系统稳定后，如果目标函数值增加，则继续增加一个步长值，直至目标函数值减小时，此时，认为锅炉系统已经在最佳燃烧区；如果目标函数值减小，则进行优化步长反向，减小一个步长值，直至目标函数值增加时，此时，认为锅炉系统已经在最佳燃烧区；

（3）燃烧优化对多个运行参数进行时，则根据步骤（2）逐个对各个运行参数进行优化。

作为本发明的优选实施例，控制主蒸汽压力的方法为：采集锅炉的主蒸汽压力，将其与设定的主蒸汽压力进行偏差计算，根据偏差大小选择主蒸汽压力单回路控制模式或串级控制模式；如果选择主蒸汽压力单回路控制模式，则根据压力控制器的指令直接控制给粉调节阀，进而控制主蒸汽流量和主蒸汽压力；如果选择串级控制模式，则压力控制器发出的指令首先与主蒸汽流量进行偏差计算，其结果输出到流量控制器，流量控制器根据该偏差结果得出指令，该指令用于控制给粉调节阀，进而控制主蒸汽流量和主蒸汽压力。

作为本发明的优选实施例，控制烟气含氧量的方法为：采集烟气含氧量，将其与设定的烟气含氧量进行偏差计算，偏差结果输出到氧量控制器，氧量控制器根据该偏差结果选择单回路控制模式或串级控制模式；如果选择单回路控制模式，则锅炉系统进入暂态模式，采用热风压力或者送风流量进行单回路控制；如果选择串级控制模式，则氧量控制器发出的指令首先与送风流量或热风压力进行偏差计算，其结果输出到送风流量/热风压力控制器，送风流量/热风压力控制器根据该偏差结果得出指令，该指令用于控制送风门，进而控制送风流量/热风压力和烟气含氧量。

作为本发明的优选实施例，控制炉膛负压的方法为：采集炉膛负压，将其与设定的炉膛负压进行偏差计算，偏差结果输出到负压控制器，负压控制器根据该偏差结果判断是否进行整定，整定后的结果最后再反馈给负压控制器，负压控制器根据反馈结果输出指令，控制引风机电流或挡板开度，进而控制炉膛负压。

作为本发明的优选实施例，控制屏过出口温度的方法为：采集屏过出口温度，将其与设定的屏过出口温度进行偏差计算，偏差结果输出到屏过出口温度控制器，屏过出口温度控制器将其输出结果再与一级减温水出口温度进行偏差计算，其结果输出到一级减温水出口温度控制器，一级减温水出口温度控制器根据其偏差输出指令，以控制一级减温水阀门，进而控制一级减温水出口温度和屏过出口温度。