[发明专利]改进基于固体燃料燃烧过程的反馈控制的动态热释放计算

说明书

本公开提供了用于调整基于固体燃料的燃烧过程的方法和系统。经由虚拟传感器确定基于固体燃料的热发生器的当前瞬时热量释放。将当前瞬时热量释放与当前燃烧速率需求进行比较。在当前瞬时热量释放与当前燃烧速率需求不对应时，调节热发生器的下部燃烧气流。

相关申请的交叉引用

本申请根据35USC第119(e)节要求于2017年9月11日申请的临时专利申请号62/557120的优先权，其内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及热发生器，并且更具体地涉及基于生物燃料的热发生器控制。

背景技术

诸如生物燃料、废弃物或煤的固体燃料长期被用作产生能量的燃料源。传统上，固体燃料在封闭的或半封闭的空间中燃烧，并且固体燃料的燃烧以热的形式产生能量。在最近的历史中，对绿色能源、能源效率和减少废物的努力导致了基于固体燃料的能量生产的复兴。现代的固体燃料热发生器在炉子或其他壳体中燃烧固体燃料，并且燃烧和热解产生的热量被用来产生蒸汽。蒸汽用于将热量传递到散热器，或馈通涡轮机以发电，或用于产生其他有用功。

由于固体燃料固有的特性，固体燃料的燃烧过程有些不规则且不可预测。确实，与由于紧密的气体-空气混合而导致燃烧反应迅速的气态燃料不同，由于水分含量、密度、表面积/体积比、暴露的燃料-空气表面积、化学组成等的不同变化程度，固体燃料的燃烧速度较慢且难以预测。另外，固体燃料向热发生器的进料过程通常是不规则的，并且可能导致热量产生的峰值或骤降。这些特性会随时间变化，通常无法通过传感器精确测量，并且会在整个燃烧过程中发生变化，从而很难将热量释放维持在期望的目标水平。由于这些困难的燃烧动力学，传统的固体燃料热发生器控制策略被设计为通过调节进入热发生器的固体燃料的燃料输入来响应热量释放的变化。燃料输入的调整将导致热量释放的缓慢校正，这使得很难将发生器热量释放保持在其目标上，并且迫使系统依靠其他更快的执行器来实现整个过程的热量平衡，例如蒸汽冷凝、蒸汽排放以及辅助气体点火。

因此，需要改进的固体燃料热发生器控制。

发明内容

本公开涉及用于调整基于固体燃料的燃烧过程的方法和系统。

根据广义的方面，提供了一种用于调整基于固体燃料的燃烧过程的方法。经由虚拟传感器确定基于固体燃料的热发生器的当前瞬时热量释放。将当前瞬时热量释放与当前燃烧速率需求进行比较。在当前瞬时热量释放与当前燃烧速率需求不对应时，调节热发生器的下部燃烧气流。

在一些实施方式中，当前瞬时热量释放基于由热发生器产生的蒸汽的流速和热发生器中的压力变化。

在一些实施方式中，当前瞬时热量释放还基于热发生器输出的烟气的组成、热发生器的温度分布、在热发生器内的第一点和第二点之间测得的传热差以及与热发生器相关联的水汽包的参数中的至少一项。

在一些实施方式中，方法还包括：当波动水平与当前燃烧需求不对应时，调节热发生器的上部燃烧气流。

在一些实施方式中，方法还包括：当波动水平与当前燃烧需求不对应时，调节流向热发生器的燃料的流速。

在一些实施方式中，方法还包括：当波动水平与当前燃烧需求不对应时，调节热发生器的炉排的振动速率。

在一些实施方式中，将当前瞬时热量释放与当前燃烧速率需求进行比较包括：确定当前瞬时热量释放是否超出预定公差；并且当前瞬时热量释放与当前燃烧需求不对应包括差值超出预定公差。

在一些实施方式中，方法还包括：接收燃烧速率需求。

在一些实施方式中，方法还包括：接收随后的燃烧速率需求；确定随后的瞬时热量释放；比较随后的瞬时热量释放与随后的燃烧速率需求；和当随后的瞬时热量释放与随后的当前燃烧需求不对应时，调节热发生器的下部燃烧气流。