[发明专利]利用统计过程控制来控制烟灰吹除的方法和装置

说明书

本申请是申请日为2006年6月6日、申请号为200610083389.6且名称为“利用统计过程控制来控制烟灰吹除的方法和装置”的发明的分案申请。

技术领域

本专利一般涉及计算机软件，更具体地涉及用于控制烟灰吹除操作的计算机软件。

背景技术

各种工业以及非工业应用都使用烧燃料的锅炉，典型地用于通过燃烧各种类型的燃料之一，例如煤、燃气、油、废料等，将化学能转化成热能。烧燃料的锅炉的一种示例性使用是用于火力发电机中，其中锅炉中燃烧的燃料用来由穿过锅炉中大量管道管线的水而产生蒸汽，这些蒸汽然后又用来在一个或多个涡轮机中发电。火力发电机的输出是锅炉中产生热量的函数，其中该热量通过每小时能够燃烧的燃料量等来确定。另外，火力发电机的输出还取决于用来燃烧燃料的锅炉的传热效率。

某些类型的燃料，例如煤、油、废料等的燃烧，在锅炉的各个表面上，包括锅炉内壁以及运送通过锅炉的水的管道外壁上，产生相当数量的烟灰、矿渣、灰烬和其他沉积物（通常称为“烟灰”）。沉积在锅炉上的烟灰会对从锅炉到水的传热率产生各种有害的影响，并因此对使用该锅炉的任一系统的效率产生有害的影响。必须解决燃烧煤、油和产生烟灰的其他燃料的烧燃料锅炉中的烟灰问题，以便维持锅炉内的预期效率。尽管并非所有的烧燃料锅炉都会产生烟灰，但是对于本专利的残渣而言，术语“烧燃料的锅炉”用来指产生烟灰的那些锅炉。

已经开发了各种各样的解决方案，来解决由烧燃料锅炉的锅炉中烟灰沉积的产生和出现而导致的问题。一种方法是使用烟灰吹除器，通过产生机械和热冲击，来除去在锅炉表面上累积的烟灰结垢。另一种方法是使用各种类型的烟灰吹除器，在位于锅炉壁和/或其他热交换表面上的气体侧，通过喷嘴来喷射清洁材料，这些烟灰吹除器使用各种介质中的任意一种，例如饱和蒸汽、过热蒸汽、压缩空气、水等等，以便除去锅炉上的烟灰。

烟灰吹除会对操作烧燃料锅炉的效率和支出产生影响。例如，如果在锅炉中应用不充分的烟灰吹除，则将会在各种蒸汽输送管道表面上导致过度的烟灰沉积物，从而导致较低的传热率。在某些情况下，不充分的烟灰吹除可能会导致烧燃料锅炉内的“永久性污垢”，这意味着锅炉中的烟灰沉积物是如此之多，以致于这些沉积物不能通过任何额外的烟灰吹除来除去。在这种情况下，可能需要锅炉操作的强制停机，以便修理过多烟灰沉积物的问题，并且锅炉维护人员可能必须使用锤子和凿子，来手动地除去这些烟灰沉积物。这样的强制停机仅仅是示例性的，但是对于使用这种烧燃料锅炉的系统而言也是破坏性的。

另一方面，烧燃料锅炉中过多的烟灰吹除可能会导致操作烟灰吹除器的能源成本的增加，要不然可以用来操作涡轮机的蒸汽的浪费，等等。过多的烟灰吹除还可能与锅炉壁受热管变薄，管道泄漏等相关联，这可能导致锅炉使用的强制停机。因此，需要细心地控制烟灰吹除过程。

在历史上，电站锅炉中的烟灰吹除已经主要成为一种特别的实践，这一般依赖于锅炉操作员的判断。这样一种特别方法产生了非常不一致的结果。因此，重要的是更有效地，并且以这样的方式来管理烟灰吹除过程，以便最大化锅炉操作的效率，以及最小化与烟灰吹除操作相关的成本。

一种用于确定锅炉区段清洁度，并用来控制烟灰吹除操作的通用方法是基于基本原理的方法，它要求测量在锅炉区段进口和出口处的烟气温度和蒸汽温度。然而，由于烟气温度的直接测量一直都是不可行的，因此经常从空气加热器出口处测量的烟气温度开始，沿着烟气路径的多个点反向计算烟气温度。该方法对于空气加热器出口烟气温度的扰动和变化是非常敏感的，这常常会导致不正确的结果。而且，该方法是一种恒稳态方法，并因此不能良好地适于各种锅炉区段通常所遇到的瞬态过程。

另一种用于确定烧燃料锅炉的锅炉区段清洁度，并用来控制烧燃料锅炉中烟灰吹除操作的通用方法是基于经验模型的方法，它依赖于经验模式，如神经网络模型、多项式拟合模型，等等。该基于经验模型的方法通常要求与许多参数有关的大量经验数据，例如燃料流动速率、空气流动速率、空气温度、水/蒸汽温度、燃烧器仰角，等等。不幸地是，大量的数据使得数据采集过程冗长乏味，并且在数据采集中易于出现大量的错误。

发明内容

根据本发明一个方面，提供一种用于控制位于热交换区段（section）中的烟灰吹除器的方法，该方法包括：根据操作序列操作烟灰吹除器第一段时间；确定在第一段时间期间热交换区段的热吸收数据；根据该热吸收数据来确定热吸收统计值；和评价该热吸收统计值，以确定操作序列的操作参数的变化。