[发明专利]流化床锅炉控制与燃烧优化系统

摘要

一种流化床锅炉控制与燃烧优化系统，解决了长期以来流化床锅炉系统不易控制的难题，该方法采用先进控制算法与常规控制算法相结合的控制策略，保证了锅炉系统连续经济稳定运行；采用多变量无模型自适应控制，实现了变负荷工况下燃料量与送风量对床温的解耦控制；采用神经网络技术构建锅炉燃烧预测模型，实现了锅炉效率、NO_X以及SO_X排放的在线计算，并以此预测结果构建多目标优化函数，采用燃烧自寻优算法，通过不断优化烟气含氧量与床温，以适应工况的变化，使流化床锅炉运行在最佳燃烧区。

主权项

1.一种流化床锅炉控制与燃烧优化系统，其特征在于：1)保证流化床锅炉控制的稳定性：采用常规控制与先进控制相结合的控制策略，实现锅炉主蒸汽压力、流量、一次风量、二次风量、炉膛负压、床压、主蒸汽温度或汽包水位的自动控制；2)保证变负荷、变工况下系统稳定性：针对主蒸汽压力或流量与床温控制属于为多变量、强耦合系统，采用多变量无模型自适应即MIMO MFA，Model‑Free Adaptive控制；3)确保系统运行在最佳燃烧区：采用神经网络软测量技术在线计算锅炉效率、NOX以及SOX的预测值，构建多目标优化函数，通过目标自寻优算法，对锅炉燃烧过程中的运行参数进行实时优化；4)在分布式控制系统监控层上增加先进控制与优化站，实现锅炉效率在线计算、先进控制算法、燃烧优化算法、以及流化床锅炉控制与燃烧优化过程故障诊断。所述的主蒸汽压力或流量控制过程中，采用床温串级加前馈控制，外环为主汽压力控制，内环为床温控制方式，床温增加则减小燃料量，床温降低则增大燃料量，在控制策略中设置了调温的“死区”，即床温在该死区域内时不改变燃料量，由于机组的负荷变化会直接体现在主蒸汽流量的变化上，所以在控制策略中把经过函数运算后的锅炉主汽流量信号直接加到控制输出上，通过前馈形式提高主汽压力系统的响应速度，控制输出通过切换条件状态选择MFA算法输出，其中切换条件为在控制过程中操作人员选择投入先进控制；所述的一次风控制过程中，采用总风量控制指令、床温修正信号相互叠加，并结合煤质修正参数共同确定一次风量设定值，在确保大于最小风量的情况下得到一次风量设定值，再通过一次风量设定值与过程值经过单回路控制得到一次风指令，控制输出通过条件切换条件选择先进控制输出，其中切换条件为在控制过程中操作人员选择投入先进控制；所述的二次风量控制过程中，根据主汽流量得到不同负荷下对应的最佳风量设定基础值，再通过设定值偏置与烟气含氧量修正系数，最终得到二次风量设定值，通过二次风量过程值与设定值的偏差计算进入控制器运算，得到二次风量指令，由副调节器控制一、二次风比例，同时在二次风量调节系统中直接对燃料量进行函数处理，把函数处理后的结果作为前馈信号加到控制输出中，完成二次风量指令的运算；所述的炉膛负压给定值与经过惯性延滞处理后的测量值一起融入控制器中进行偏差运算，把其运算结果用于控制引风机执行机构的动作，当一次风量和二次风量发生变化时，在炉膛压力控制中直接把总风量中的微量变化作为前馈信号送入控制器中，完成引风机指令的运算；所述的床压采用单回路控制方式，通过对床压的多个测点做平均值计算，计算出床压的平均值作为被控信号，采用单回路前馈控制器进行控制，将给煤速度作为前馈信号叠加在控制输出；所述的主蒸汽温度控制回路采用带有前馈的串级控制方式，前馈量为负荷、送风量，前馈算法作用在外环控制器的输出，一级减温串级控制回路的外环为屏过出口温度，内环为一级减温水出口温度；二级减温串级控制回路的外环为负荷、送风量，内环为二级减温水出口温度；所述的汽包水位控制回路采用三冲量控制，汽包水位为外环，给水流量为内环的串级控制模式，主蒸汽流量作为前馈控制输出的模式，完成主给水阀的指令运算。