[发明专利]一种富氧燃烧系统及其控制方法

说明书

本发明为一种富氧燃烧系统及其控制方法，所述富氧燃烧系统包括煤粉燃烧系统、运行控制系统及参数监测系统三个部分；所述煤粉燃烧系统由煤粉直流锅炉、蒸汽产生、尾气处理、烟气循环、注氧和配风等单元组成；所述运行控制系统，由运行利润目标计算与调控集成单元、蒸汽温度控制单元、烟风控制单元、烟气氧浓度控制单元和比例控制单元等组成；所述参数监测系统，由烟气氧浓度、蒸汽温度、一次风氧浓度、二次风氧浓度、炉膛运行压力等监测单元组成；本发明通过对富氧燃烧系统进行控制结构优化，能够应对负荷变化等运行指令和氧浓度变化等运行干扰，运行控制稳定可靠，达到运行利润最大化目标，实现富氧燃烧系统高效低成本运行。

技术领域

本发明属于煤化工领域，具体涉及一种富氧燃烧系统及其控制方法。

背景技术

近年来，气候变化日益复杂，温室效应与能源危机等问题不断加剧，减少温室气体排放已刻不容缓，因此，开展碳捕获、利用与封存(CCUS)技术研究具有十分重要的意义。富氧燃烧技术作为一种非常具有应用前景的CCUS技术，已在电力领域得到普遍认可，被世界各国广泛开展研究。中国作为一个煤炭资源十分丰富的国家，在中国的燃煤电站开展富氧燃烧技术的研究愈显其重要性。然而，富氧燃烧电站呈现出运行能耗高、运行成本高和运行可靠性低等不足，其商业示范及应用一直受到限制。如何采取有效的方法解决上述问题，成为了该技术所面临的巨大挑战。

相比于现有空气燃烧电站，富氧燃烧电站燃烧气氛从O₂/N₂转变为CO₂/O₂，系统流程结构更为复杂，运行控制灵活性增强。针对这些特点，如何保障富氧燃烧系统高效、稳定、安全及可靠运行，国内外研究学者已经开展了大量的研究。这些研究主要包括：(1)系统运行参数优化，即通过单变量或多变量优化方式，设定能耗或成本为目标，得到优化运行参数；(2)系统能耗成本分布，即通过热力学分析方法(热力学第一定律和热力学第二定律)和热经济学分析手段，辨识系统热力学不可逆性源头和成本形成过程；(3)控制结构设计及分析，即根据运行参数目标，配对合适的操作变量和控制变量，满足运行控制稳定性要求；(4)控制干预与能耗成本关联性，即建立动态热力学分析方法，探究控制干预对系统运行能耗的影响，确认控制系统组成对能耗形成的权重。

然而，需要指出的是，这些研究主要侧重于稳态系统优化及运行控制稳定性要求，而鲜有关注通过控制结构优化来降低运行能耗与成本需求。面对节能减排及环境保护等要求，富氧燃烧系统运行控制面临着严峻的挑战。因此，为实现富氧燃烧系统高效低成本运行控制，本发明提出了一种富氧燃烧系统及其控制方法，该控制方法能确保系统安全可靠运行，满足富氧燃烧系统日常运行控制要求，且能显著降低运行能耗与成本需求，维持系统运行利润最大化，为富氧燃烧电站商业化应用和发展提供理论与技术指导。

发明内容

本发明解决的技术问题是，通过优化控制结构的方法，提出一种富氧燃烧系统及其控制方法，该系统具有控制结构简单，在指令或干扰下运行控制稳定可靠，系统所获得的运行利润相比于参考方案达到最大化目标，实现富氧燃烧系统高效低成本运行。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：