CN107062302A - 煤粉锅炉总风量计算在线自动修正方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于煤粉锅炉烟风***控制技术领域，尤其涉及一种煤粉锅炉总风量计算在线自动修正方法及装置，其中该方法包括：获取煤粉锅炉当前负荷对应的初始理论总风量，并用所述初始理论总风量乘以氧体积分数校正值，得到最终理论总风量；其中，所述氧体积分数校正值为0.8至1.2的系数；用煤粉锅炉当前负荷对应的实际总风量减去所述最终理论总风量，得到总风量偏差的差值，用所述差值除以煤粉锅炉当前负荷得到单位负荷下的单位风量偏差；当煤粉锅炉负荷发生变化时，自动计算当前负荷对应的总风量偏差，并用所述总风量偏差加上所述最终理论总风量，得到最终总风量，作为最终总风量指令。本发明保证了煤粉锅炉燃烧过程中各项参数的稳定性。

Description

煤粉锅炉总风量计算在线自动修正方法及装置

技术领域

本发明属于煤粉锅炉烟风***控制技术领域，尤其涉及一种煤粉锅炉总风量计算在线自动修正方法及装置。

背景技术

煤粉锅炉燃烧技术始见于1720年，20世纪20年发展成比较成熟的技术。煤粉炉是指以煤粉为燃料的悬燃炉。它的炉膛是用水冷壁炉墙围成的大空间，磨碎的煤粉(颗粒直径约为0.05－0.1mm)和空气经喷燃器混合后，喷入炉膛燃烧。煤粉的燃烧分着火前的准备阶段、燃烧阶段和燃尽阶段。与此相对应，炉膛也可以分为三个区域：喷燃器出口附近为着火区，出口的上方为燃烧区，燃烧区之上部一直到炉膛出口为燃尽区。适用的煤种多，既可烧中、次煤或低热值低煤，也可烧粘结性较强的煤，是现代燃煤锅炉的主要形式，特别适合于发电厂的大型锅炉，容量较大(D≥35t/h)的工业锅炉也常常采用。

煤粉锅炉烟风***的控制会直接影响到锅炉燃烧，进而影响锅炉燃烧的各项过程参数。而锅炉烟风***控制中总风量的计算一般采用燃料***和送风***投入自动运行后，按照锅炉说明书中提供的数据通过DCS***计算生成所对应的总风量指令，并通过烟气中氧体积分数对总风量指令进行校正以保证燃料的富氧燃烧。这种方式会存在以下几个缺点：

1、风量标定时的误差、变送器采集的原始信号和漏风量的误差都会导致理论总风量和实际总风量出现偏差，原方法中对这一问题并未做任何处理，这也导致了总风量计算的不准确性。

2、在理论总风量和实际总风量偏差过大的情况下，一旦发生大负荷变化，在负荷变化过程中，氧体积分数和燃烧都会发生很大的波动，严重时，会导致自动调节切手动甚至影响机组运行安全。

3、由于风量调节的方式是通过风机的动叶挡板进行调节，而风量计算的不准确会导致动叶挡板的不必要调整，会一定程度上的影响其使用寿命。

有鉴于此，亟需一种煤粉锅炉总风量计算在线自动修正方法及装置，可以保证了煤粉锅炉燃烧过程中各项参数的稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤粉锅炉总风量计算在线自动修正方法及装置，以解决上述技术问题。

本发明提供了一种煤粉锅炉总风量计算在线自动修正方法，包括如下步骤：

步骤1，获取煤粉锅炉当前负荷对应的初始理论总风量，并用初始理论总风量乘以氧体积分数校正值，得到最终理论总风量；其中，氧体积分数校正值为0.8至1.2的系数；

步骤2，用煤粉锅炉当前负荷对应的实际总风量减去最终理论总风量，得到总风量偏差的差值，用差值除以锅炉当前负荷得到单位负荷下的单位风量偏差；

步骤3，当煤粉锅炉负荷发生变化时，自动计算当前负荷对应的总风量偏差，并用总风量偏差加上最终理论总风量，得到最终总风量，作为最终总风量指令；其中，单位风量偏差在煤粉锅炉送风机调节和氧体积分数调节投入自动控制后自动锁定，最终总风量指令用于烟风***中送风机风量指令计算中。

进一步地，步骤1中，初始理论总风量通过煤粉锅炉分散控制***的逻辑组态计算得出；最终理论总风量为根据煤粉锅炉制造厂提供的负荷对应风量函数和通过氧体积分数校正值共同计算及修正后的值。

进一步地，步骤2中，实际总风量为煤粉锅炉任意负荷下通过风量测量传感器测量值并经过风量计算公式计算得出；单位风量偏差在煤粉锅炉送风机调节或氧体积分数调节手动状态时，跟踪实时计算值，在煤粉锅炉送风机调节和氧体积分数调节为自动状态时，跟踪最后一个手动状态周期的计算值。

进一步地，步骤3中，总风量偏差为中间过程计算变量，其值随煤粉锅炉负荷变化自动计算增减。

本发明还提供了一种煤粉锅炉总风量计算在线自动修正装置，包括：

理论总风量计算模块，用于获取煤粉锅炉当前负荷对应的初始理论总风量，并用初始理论总风量乘以氧体积分数校正值，得到最终理论总风量；其中，氧体积分数校正值为0.8至1.2的系数；

单位风量偏差计算模块，用于用煤粉锅炉当前负荷对应的实际总风量减去最终理论总风量，得到总风量偏差的差值，用差值除以煤粉锅炉当前负荷得到单位负荷下的单位风量偏差；

最终总风量计算模块，用于当煤粉锅炉负荷发生变化时，自动计算当前负荷对应的总风量偏差，并用总风量偏差加上最终理论总风量，得到最终总风量，作为最终总风量指令；其中，单位风量偏差在煤粉锅炉送风机调节和氧体积分数调节投入自动控制后自动锁定，最终总风量指令用于烟风***中送风机风量指令计算中。

进一步地，理论总风量计算模块具体用于：

通过煤粉锅炉分散控制***的逻辑组态计算得出初始理论总风量；及

根据煤粉锅炉制造厂提供的负荷对应风量函数和通过氧体积分数校正值共同计算及修正后得出最终理论总风量。

进一步地，单位风量偏差计算模块具体用于：

在煤粉锅炉任意负荷下通过风量测量传感器测量值并经过风量计算公式计算得出实际总风量；及

当单位风量偏差在煤粉锅炉送风机调节或氧体积分数调节为手动状态时，跟踪实时计算值，在煤粉锅炉送风机调节和氧体积分数调节为自动状态时，跟踪最后一个手动状态周期的计算值。

进一步地，最终总风量计算模块具体用于：

将总风量偏差作为中间过程计算变量，使其值随煤粉锅炉负荷变化自动计算增减。

借由上述方案，本发明煤粉锅炉总风量计算在线自动修正方法及装置，保具备以下优点：

1、本发明针对风量标定时的误差、变送器采集的原始信号和漏风量的误差导致的理论总风量和实际总风量的偏差做了处理，在计算中加入单位风量偏差计算模块用于计算煤粉锅炉送风机和氧体积分数调节手动状态下的单位风量偏差，并能够在计算煤粉锅炉送风机和氧体积分数调节投入自动后自动锁定，保证了任意负荷下投入自动都能够进行风量偏差计算，进而保证了总风量计算的准确性。

2、由于总风量计算中加入了本发明的在线自动修正方法，保证了总风量计算的准确性，即使发生大负荷变化，在负荷变化过程中，氧体积分数和燃烧也不会发生很大的波动，保证了机组的运行安全。

3、总风量的准确计算及在线修正能够减少燃烧风量调节过程中送风机动叶挡板的不必要调整，会一定程度上的延长其使用寿命。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明锅炉总风量计算方法的流程图；

图2是本发明锅炉总风量计算方法的计算逻辑示意图；

图3是本发明锅炉总风量计算装置的结构框图；

图4是本发明氧体积分数校正回路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参图1及图2所示，本实施例提供了一种煤粉锅炉总风量计算在线自动修正方法，包括如下步骤：

步骤S1，获取煤粉锅炉当前负荷对应的初始理论总风量，并用初始理论总风量乘以氧体积分数校正值，得到最终理论总风量F；其中，氧体积分数校正值为0.8至1.2的系数。

步骤S1中，初始理论总风量通过煤粉锅炉分散控制***的逻辑组态计算得出；最终理论总风量F为根据煤粉锅炉制造厂提供的负荷对应风量函数和通过氧体积分数校正值共同计算及修正后的值。

步骤S2，用煤粉锅炉当前负荷对应的实际总风量M减去最终理论总风量F，得到总风量偏差的差值K，用差值除以锅炉当前负荷得到单位负荷下的单位风量偏差k。

步骤S2中，步骤2中，实际总风量M为任意锅炉负荷下通过风量测量传感器测量值并经过风量计算公式计算得出；单位风量偏差k在煤粉锅炉送风机调节或氧体积分数调节手动状态时，跟踪实时计算值，在煤粉锅炉送风机调节和氧体积分数调节自动状态时，跟踪最后一个手动状态周期的计算值。

步骤S3，当锅炉负荷发生变化时，自动计算当前负荷对应的总风量偏差K’，并用总风量偏差K’加上最终理论总风量F，得到最终总风量，作为最终总风量指令N；其中，单位风量偏差k在煤粉锅炉送风机调节和氧体积分数调节投入自动控制后自动锁定。

步骤S3中，总风量偏差K’为中间过程计算变量，其值随锅炉负荷变化自动计算增减。最终总风量指令N可用于用于烟风***中送风机风量指令计算中。

本实施例通过在计算中加入单位风量偏差计算模块用于计算煤粉锅炉送风机和氧体积分数调节手动状态下的单位风量偏差，并能够在计算煤粉锅炉送风机和氧体积分数调节投入自动后自动锁定，保证了任意负荷下投入自动都能够进行风量偏差计算，进而保证了总风量计算的准确性。

参图3所示，本实施例还提供了一种煤粉锅炉总风量计算在线自动修正，包括：

理论总风量计算模块10，用于煤粉获取锅炉当前负荷对应的初始理论总风量，并用初始理论总风量乘以氧体积分数校正值，得到最终理论总风量；其中，氧体积分数校正值为0.8至1.2的系数。

单位风量偏差计算模块20，用于用煤粉锅炉当前负荷对应的实际总风量减去最终理论总风量，得到总风量偏差的差值，用差值除以煤粉锅炉当前负荷得到单位负荷下的单位风量偏差；

最终总风量计算模块30，用于当煤粉锅炉负荷发生变化时，自动计算当前负荷对应的总风量偏差，并用总风量偏差加上最终理论总风量，得到最终总风量，作为最终总风量指令；其中，单位风量偏差在煤粉锅炉送风机调节和氧体积分数调节投入自动控制后自动锁定。

在本实施例中，理论总风量计算模块10具体用于：通过锅炉分散控制***的逻辑组态计算得出初始理论总风量及根据锅炉制造厂提供的负荷对应风量函数和通过氧体积分数校正值共同计算及修正后得出最终理论总风量。

在本实施例中，单位风量偏差计算模块20具体用于：在煤粉锅炉任意负荷下通过风量测量传感器测量值并经过风量计算公式计算得出实际总风量及当单位风量偏差在煤粉锅炉送风机调节或氧体积分数调节为手动状态时，用于跟踪实时计算值，在煤粉锅炉送风机调节和氧体积分数调节为自动状态时，用于跟踪最后一个手动状态周期的计算值。

在本实施例中，最终总风量计算模块30具体用于：将总风量偏差作为中间过程计算变量，使其值随锅炉负荷变化自动计算增减。

在本实施例中，最终总风量计算模块30还用于将最终总风量指令用于将最终总风量指令用于烟风***中送风机风量指令计算中。

煤粉锅炉的风源主要来自于一次风机和送风机，一次风机的作用主要是通过一次风输送煤粉通过燃烧器送入炉膛，并提供一定的燃烧风量，其风量指令大小主要根据磨煤机送入炉膛煤粉的流量决定的，不受氧体积分数的影响，因此在本处认为不可调节量。送风机的主要作用是供给燃料完全燃烧所需的氧体积分数，并能使空气和燃料充分混合，通过二次风的扰动，使燃烧迅速、强烈、完全，送风机的风量指令由计算总风量减去一次风量再经氧体积分数修正后得到，由此可见，其大小即受计算总风量的影响，也受到氧体积分数的影响，如前文所述，氧体积分数调节为滞后调节，如图2所示，在总风量的计算中加入氧体积分数校正回路，该回路的控制方式如图4所示，其输出为一个0.8到1.2的系数。通过计算得到修正后的总风量后，减去一次风量，得到送风机风量指令。

煤粉锅炉的风量计算过程看似简单，实则对燃烧过程参数有着很大的影响，因此,如果单纯采用原有的总风量计算方式是不合理的。本发明的总风量计算方案能极大地优化烟风***的调节效果，且其控制组态简单，通用性强，可大范围应用于煤粉锅炉机组中，起到优化燃烧、减少燃烧过程中的风量扰动等作用。具体包括如下技术效果：

1、本发明针对风量标定时的误差、变送器采集的原始信号和漏风量的误差导致的理论总风量和实际总风量的偏差做了处理，在计算中加入单位风量偏差计算模块用于计算煤粉锅炉送风机和氧体积分数调节手动状态下的单位风量偏差，并能够在计算煤粉锅炉送风机和氧体积分数调节投入自动后自动锁定，保证了任意负荷下投入自动都能够进行风量偏差计算，进而保证了总风量计算的准确性。

2、由于总风量计算中加入了本发明的在线自动修正方法，保证了总风量计算的准确性，即使发生大负荷变化，在负荷变化过程中，氧体积分数和燃烧也不会发生很大的波动，保证了机组的运行安全。

3、总风量的准确计算及在线修正能够减少燃烧风量调节过程中送风机动叶挡板的不必要调整，会一定程度上的延长其使用寿命。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种煤粉锅炉总风量计算在线自动修正方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，获取煤粉锅炉当前负荷对应的初始理论总风量，并用所述初始理论总风量乘以氧体积分数校正值，得到最终理论总风量；其中，所述氧体积分数校正值为0.8至1.2的系数；

步骤2，用煤粉锅炉当前负荷对应的实际总风量减去所述最终理论总风量，得到总风量偏差的差值，用所述差值除以锅炉当前负荷得到单位负荷下的单位风量偏差；

步骤3，当煤粉锅炉负荷发生变化时，自动计算当前负荷对应的总风量偏差，并用所述总风量偏差加上所述最终理论总风量，得到最终总风量，作为最终总风量指令；其中，所述单位风量偏差在煤粉锅炉送风机调节和氧体积分数调节投入自动控制后自动锁定，所述最终总风量指令用于烟风***中送风机风量指令计算中。

2.根据权利要求1所述的煤粉锅炉总风量计算在线自动修正方法，其特征在于，步骤1中，所述初始理论总风量通过煤粉锅炉分散控制***的逻辑组态计算得出；所述最终理论总风量为根据煤粉锅炉制造厂提供的负荷对应风量函数和通过所述氧体积分数校正值共同计算及修正后的值。

3.根据权利要求2所述的煤粉锅炉总风量计算在线自动修正方法，其特征在于，步骤2中，所述实际总风量为煤粉锅炉任意负荷下通过风量测量传感器测量值并经过风量计算公式计算得出；所述单位风量偏差在煤粉锅炉送风机调节或氧体积分数调节手动状态时，跟踪实时计算值，在煤粉锅炉送风机调节和氧体积分数调节为自动状态时，跟踪最后一个手动状态周期的计算值。

4.根据权利要求3所述的煤粉锅炉总风量计算在线自动修正方法，其特征在于，步骤3中，所述总风量偏差为中间过程计算变量，其值随煤粉锅炉负荷变化自动计算增减。

5.一种煤粉锅炉总风量计算在线自动修正装置，其特征在于，包括：

理论总风量计算模块，用于获取煤粉锅炉当前负荷对应的初始理论总风量，并用所述初始理论总风量乘以氧体积分数校正值，得到最终理论总风量；其中，所述氧体积分数校正值为0.8至1.2的系数；

单位风量偏差计算模块，用于用煤粉锅炉当前负荷对应的实际总风量减去所述最终理论总风量，得到总风量偏差的差值，用所述差值除以煤粉锅炉当前负荷得到单位负荷下的单位风量偏差；

最终总风量计算模块，用于当煤粉锅炉负荷发生变化时，自动计算当前负荷对应的总风量偏差，并用所述总风量偏差加上所述最终理论总风量，得到最终总风量，作为最终总风量指令；其中，所述单位风量偏差在煤粉锅炉送风机调节和氧体积分数调节投入自动控制后自动锁定，所述最终总风量指令用于烟风***中送风机风量指令计算中。

6.根据权利要求5所述的煤粉锅炉总风量计算在线自动修正装置，其特征在于，所述理论总风量计算模块具体用于：

通过煤粉锅炉分散控制***的逻辑组态计算得出所述初始理论总风量；及

根据煤粉锅炉制造厂提供的负荷对应风量函数和通过所述氧体积分数校正值共同计算及修正后得出所述最终理论总风量。

7.根据权利要求6所述的煤粉锅炉总风量计算在线自动修正装置，其特征在于，所述单位风量偏差计算模块具体用于：

在煤粉锅炉任意负荷下通过风量测量传感器测量值并经过风量计算公式计算得出所述实际总风量；及

当所述单位风量偏差在煤粉锅炉送风机调节或氧体积分数调节为手动状态时，跟踪实时计算值，在煤粉锅炉送风机调节和氧体积分数调节为自动状态时，跟踪最后一个手动状态周期的计算值。

8.根据权利要求7所述的煤粉锅炉总风量计算在线自动修正装置，其特征在于，所述最终总风量计算模块具体用于：

将所述总风量偏差作为中间过程计算变量，使其值随煤粉锅炉负荷变化自动计算增减。