燃煤鍋爐燃燒基于空氣過量系數(shù)在線自尋優(yōu)的控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種在線自尋優(yōu)的控制方法，特別設及一種燃煤鍋爐燃烷基于空氣過 量系數(shù)在線自尋優(yōu)的控制方法。
【背景技術】
[0002] 目前，我國工業(yè)燃煤鍋爐普遍存在著鍋爐運行效率遠低于設計效率的問題，究其 原因，主要是檢測手段不完善、控制和調節(jié)水平低造成的。由于煤質和負荷的變化，使燃煤 鍋爐的燃燒工況不能做到及時的跟蹤調節(jié)，而偏離最佳燃燒狀態(tài)；同時，為了使燃料充分燃 燒，往往加大空氣量，造成空氣過量系數(shù)遠大于1. 2~1. 75的正常范圍，致使燃煤鍋爐的熱 損失大、熱效率低。目前，現(xiàn)有技術中多采用在給煤量不變的情況下調節(jié)風煤比的控制方 式。但在燃煤鍋爐自動燃燒的狀態(tài)下，由于給煤量隨著負荷的變化而變化，造成風煤比值不 能及時隨著給煤量的變化而自動調整，使風煤比值不佳，造成鍋爐熱損失大，燃煤鍋爐的熱 效率降低。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術中風煤比值不能及時隨著給煤量的變化而自 動調整，造成風煤比值不佳，導致燃煤鍋爐熱損失大W及鍋爐的熱效率降低的問題而提供 的一種燃煤鍋爐燃烷基于空氣過量系數(shù)在線自尋優(yōu)的控制方法。
[0004] 本發(fā)明提供的燃煤鍋爐燃烷基于空氣過量系數(shù)在線自尋優(yōu)的控制方法，其具體方 法如下所述：
[0005] 第一步、根據爐膛溫度的設定值，采用模糊控制方法，自動調節(jié)給煤量的大小，使 爐膛溫度達到設定的范圍內，具體如下：
[0006] (1)、設定爐膛溫度T。，采用模糊控制算法，把經爐膛溫度傳感器檢測所得t時刻爐 膛溫度Tt與給定值T。進行比較后，即可得爐膛溫度偏差e，經計算得到爐膛溫度偏差變化 ec，Au為送風控制輸出增量，具體公式如下：
【主權項】
1. 一種燃煤鍋爐燃烷基于空氣過量系數(shù)在線自尋優(yōu)的控制方法，其特征在于：其具體 方法如下所述： 第一步、根據爐膛溫度的設定值，采用模糊控制方法，自動調節(jié)給煤量的大小，使爐膛 溫度達到設定的范圍內，具體如下： (1) 、設定爐膛溫度Ttl，采用模糊控制算法，把經爐膛溫度傳感器檢測所得t時刻爐膛溫 度Tt與給定值T ^進行比較后，即可得爐膛溫度偏差e，經計算得到爐膛溫度偏差變化ec， Au為送風控制輸出增量，具體公式如下： e (n) = Tt (n) -T0
u (η) = u (n-1) + Δ u (η) (2) 、設爐膛溫度偏差允許的變化范圍為± 3 O °C，爐膛溫度偏差變化率允許的變化 范圍為±3°C，則將爐膛溫度偏差e及其變化率ec的基本論域定義為[-30, 30]和[-3， 3];設送風變頻器允許的控制增量變化范圍為±0. 3Hz，則送風控制輸出增量Au的基本 論域定義為[_〇. 3,0. 3]，把它們分成13個等級[_6,6]，組成模糊論域E，EC和AU，即 {-6, -5, -4, -3, -2, _1，0，1，2, 3,4, 5,6}，并各自定義 7 個模糊集合："正大（PB) "，"正中 (PM) "，"正?。≒S) "，"零（ZR) "，"負小（NS) "，"負中（NM) "，"負大（NB) "，則E的量化因子為 Ke= 6/30 = 0· 2, EC 的量化因子為 K ec = 6/3 = 2, Δ U 的量化因子為 K Μ= 0· 3/6 = 0· 05， 隸屬度函數(shù)選取正態(tài)函數(shù)； (3) 、根據模糊控制規(guī)則設計原則：當誤差較大時，控制量要快速地減少誤差，當誤差較 小時，除了消除誤差外，還要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以避免超調和振蕩，制定模糊規(guī)則； (4) 、采用離線方式，根據模糊控制規(guī)則，采用Mamdani最小一一最大法進行模糊推理， 計算出輸出模糊向量，采用平均最大隸屬度法進行反模糊化處理得出模糊控制查詢表； (5) 、測量t時刻的爐膛溫度偏差et和爐膛溫度偏差變化ec t經過論域變換后，轉化為 模糊值et*和ect*，然后查詢模糊控制表就能夠得到t時刻的輸出控制模糊值Λ ut*，再乘 以量化因子Kiu= 0. 05即可得t時刻輸出控制給煤量的增量Λ u t; (6) 、經過采樣時間間隔，根據爐膛溫度變化再重新計算給煤量的增量，以此完成自動 給煤過程； 第二步、爐膛出口煙氣含氧量和CO%含量的測量，最佳空氣過量系統(tǒng)確定； (1) 、通過氧量傳感器采集爐膛出口煙氣的含氧量，計算出爐膛出口的空氣過量系數(shù)α =21Λ21-Β);通過CO%傳感器采集爐膛出口煙氣中CO%含量，根據化學不完全燃燒熱損 失公式計算化學不完全燃燒熱損失q3 ; (2) 、采用爐膛溫度代替熱效率，利用爐膛溫度的極值特性進行尋優(yōu)，根據鍋爐熱損失 和空氣過量系數(shù)關系曲線及鍋爐燃燒特性曲線得出：當空氣過量系數(shù)α在1. 15~1. 32 之間時，熱損失有極小值，熱效率為最大值，爐膛溫度也存在極大值，自尋優(yōu)的過程是通過 調節(jié)控制送風量的大小，找到爐膛溫度極大值時的空氣過量系數(shù)α并使之控制在1.15~ 1. 32之間，為此，采取變步長自尋優(yōu)的方法調節(jié)鼓風變頻器以改變送風量的大小，找到適合 當前負荷和給煤量狀態(tài)下的最佳的送風量及最佳的空氣過量系數(shù)α ; 第三步、記錄當前爐膛溫度值Ta，并根據氧量傳感器檢測的爐膛出口煙氣含氧量，計算 爐膛出口煙氣中的空氣過量系數(shù)α =21Λ21-Β)，判斷當前狀態(tài)下空氣過量系數(shù)α值的范 圍，如果α大于1.32,表明送風量過大，則以初始步長rateO減小送風量，并以此為基礎繼 續(xù)尋優(yōu)；如果α小于1.15,表明送風量不足，則以初始步長rateO增加送風量，并以此為基 礎繼續(xù)尋優(yōu)；如果α在1.15~1.32之間，則表明α在合理區(qū)間，為防止冒黑煙，則以初始 步長rateO向增加送風量的方向，進一步尋找最優(yōu)點； 第四步、經停步等待時間后，記錄當前爐膛溫度值Tb，如果TbXTa，說明尋優(yōu)方向正確， 繼續(xù)以當前步長按照上一步方向繼續(xù)尋優(yōu)到達T。，如此進行，如果TbCTa，則說明尋優(yōu)方向錯 誤，下一步時，將尋優(yōu)步長變?yōu)閞ate n= 2raten_i，同時反方向尋優(yōu)； (1) 、假設到達Td時，T d〈T。，說明尋優(yōu)超過了爐溫極值點，則將尋優(yōu)步長變?yōu)閞aten= Oiratelri反向尋優(yōu)，直至兩次記錄的爐膛溫度差值小于允許的爐膛溫度波動范圍，如 Tn-Tlri I <Tmin，或步長小于允許的最小值時，尋優(yōu)結束； (2) 、找到最優(yōu)或近似的最優(yōu)點之后，經超限判斷，此時的送風量即為當前狀態(tài)下的最 佳送風量，此時的空氣過量系數(shù)即為當前狀態(tài)下的最佳空氣過量系數(shù)值； 第五步、為確保燃煤鍋爐在低空氣過量系數(shù)條件下穩(wěn)定運行，在尋優(yōu)過程的每一步中， 都要對尋優(yōu)過程進行修正，保證空氣過量系數(shù)控制在熱損失最小的范圍內，假設尋優(yōu)進行 到某一步時，空氣過量系數(shù)超過設定的范圍，將尋優(yōu)步長變?yōu)閞ate n= 0. Sratelri反向尋優(yōu)， 直至空氣過量系數(shù)達到我們設定的范圍內，如果尋優(yōu)過程中空氣過量系數(shù)超出設定范圍， 則認為尋優(yōu)失敗，停止尋優(yōu)； 第六步、當鍋爐尋優(yōu)結束，進入穩(wěn)態(tài)運行時，實時監(jiān)測空氣過量系數(shù)，一旦空氣過量系 數(shù)超過設定范圍時，說明燃燒工況偏離最佳工況，要重新進行尋優(yōu)過程； 第七步、監(jiān)測爐膛出口煙氣中的C0%含量，并計算化學不完全燃燒熱損失q3 = 3. 2X a XC0% ;根據CO%的含量和q3的熱損失值來檢驗空氣過量系數(shù)的正確性，如果q3 大于鍋爐設計的q3參數(shù)值，說明尋優(yōu)不正確，停止尋優(yōu)； 第八步、尋優(yōu)結束后，爐膛溫度達到最高點，可能超過爐膛溫度的設定值，再通過模糊 控制自動調節(jié)給煤量，如此循環(huán)，達到自動給煤，自動送風，自動尋找最佳空氣過量系數(shù)的 工作，使燃煤鍋爐的燃燒系統(tǒng)處于穩(wěn)定和最佳的工作狀態(tài)下。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種燃煤鍋爐燃燒基于空氣過量系數(shù)在線自尋優(yōu)的控制方法，具體方法為：第一步、采用模糊控制方法，自動調節(jié)給煤量的大?。坏诙?、最佳空氣過量系統(tǒng)確定；第三步、根據氧量傳感器檢測的爐膛出口煙氣含氧量；第四步、記錄當前爐膛溫度值Tb；第五步、對尋優(yōu)過程進行修正；第六步、當鍋爐尋優(yōu)結束，進入穩(wěn)態(tài)運行時，實時監(jiān)測空氣過量系數(shù)；第七步、監(jiān)測爐膛出口煙氣中的CO％含量；第八步、尋優(yōu)結束后，爐膛溫度達到最高點，可能超過爐膛溫度的設定值，再通過模糊控制自動調節(jié)給煤量。有益效果：提高了鍋爐的熱效率，節(jié)約了能源；通過空氣過量系數(shù)的自尋優(yōu)也有效的減少了大氣污染物NOX的排放。
【IPC分類】F23N1-02
【公開號】CN104764040
【申請?zhí)枴緾N201510197347
【發(fā)明人】崔殿有, 常磊, 任星
【申請人】吉林省譽衡工業(yè)電氣有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年4月24日