用于化石燃料锅炉的控制方法和控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及化石燃料锅炉领域，更具体地，涉及用于包括吹灰装置的化石燃料锅炉的控制方法和控制系统。
【背景技术】
[0002]对于化石燃料锅炉，例如火力发电锅炉，在化石燃料例如动力用煤的质量偏劣的情况下，容易形成受热面的沾污、积灰、腐蚀和磨损等。
[0003]现有技术通过设置吹灰装置来解决上述情况。参照图13的示意图，其示出了火力发电锅炉的示例结构。其中，锅炉包括炉膛、位于炉膛顶部的屏式过热器、高温过热器、位于水平烟道中部并连接到汽轮机的高温再热器、低温再热器、低温过热器。炉膛四周可以设置有水冷壁，在水冷壁四周可以设置有若干个吹灰装置(图中未示出)。此外，屏式过热器、高温过热器、高温再热器、低温再热器和低温过热器内可以设置若有干个吹灰装置(图中未示出)。
[0004]吹灰以消耗一定量的介质和其它能量损失为代价换取受热面的清洁，因而其运行本身要消耗一定成本。例如，蒸汽吹灰的耗汽量一般占蒸汽总产量的1%，消耗锅炉热效率的0.7%，电厂效率的0.1%。吹灰一方面会增加受热面的清洁度，提高受热面的传热系数，增大锅炉吸热量，提高锅炉热效率；另一方面，他又会消耗一定品质的蒸汽，排入烟道，使进入汽轮机做功的能量份额降低，导致锅炉的热效率下降。此外，出于安全性的考虑，吹灰不及时将使得受热面表面温度升高，导致高温腐蚀；过于频繁的吹灰又将破坏管壁外的氧化膜保护层，使得磨损加大，管壁减薄，吹灰装置的维修费用加大。
【发明内容】
[0005]在当前电厂实际操作中，吹灰器的运行基本是由运行人员根据经验，定时定程序进行吹灰，因此存在一定的盲目性和不确定性，有可能导致吹灰不及时或者吹灰频率过高，从而影响机组运行的经济性和安全性。
[0006]在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0007]根据本公开的一个实施例，提供一种用于包括多个吹灰装置的化石燃料锅炉的控制方法。该方法包括基于历史数据估计锅炉的负荷上升时段的步骤。该方法还包括根据吹灰装置对再热器温度的影响来确定至少一个吹灰装置的步骤。其中，如果操作所确定的吹灰装置进行吹灰，将导致再热器温度下降。该方法还包括控制所确定的吹灰装置在所估计的负荷上升时段进行吹灰的步骤。
[0008]根据本公开的另一个实施例，提供一种用于包括多个吹灰装置的化石燃料锅炉的控制系统。该系统包括估计装置、确定装置以及控制装置。估计装置用于基于历史数据估计锅炉的负荷上升时段。确定装置用于根据吹灰装置对再热器温度的影响，确定至少一个吹灰装置。其中，如果操作所确定的吹灰装置进行吹灰，将导致再热器温度下降。控制装置用于控制所确定的吹灰装置在所估计的负荷上升时段进行吹灰。
[0009]通过公开实施例的方案，能够有效地将再热器温度保持在期望的范围内。更具体地，通过在预期的负荷上升期进行吹灰，能够在减少使用再热器喷水等温度调节方式的情况下防止再热器超温，从而提高了系统的经济性；另一方面，还避免了吹灰过程使再热蒸器温度低于期望值。
【附图说明】
[0010]本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中:
[0011]图1是示出根据一个实施例的锅炉控制方法的过程示例的流程图；
[0012]图2A和图2B是示出不同吹灰装置对再热器的温度影响的示例情况的柱状图；
[0013]图3是示出锅炉负荷的历史数据的示例的曲线图；
[0014]图4是示出一个实施例中估计负荷上升时段的过程示例的流程图；
[0015]图5示出了负荷变化模型的示例；
[0016]图6示出了负荷变化的历史数据与负荷变化模型的匹配情况的示例；
[0017]图7是示出一个实施例中估计负荷上升时段的过程示例的流程图；
[0018]图8示出了负荷变化的历史数据与负荷变化模型的匹配次数的统计示例；
[0019]图9是示出根据一个实施例的用于负荷变化模式匹配的过程示例的流程图；
[0020]图10是示出模式匹配的一个具体示例过程的流程图；
[0021]图11是示出根据一个实施例的锅炉控制系统的配置示例的框图；
[0022]图12是示出根据一个实施例的锅炉控制系统中的估计装置的配置示例的框图；
[0023]图13是示出作为化石燃料锅炉的示例的火力发电锅炉的结构示例的示意图；以及
[0024]图14是示出实现本申请的方法和设备的计算机的示例性结构的框图。
【具体实施方式】
[0025]下面将参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。
[0026]根据本公开的一个实施例，提供一种用于化石燃料锅炉的控制方法，该锅炉包括多个吹灰装置。
[0027]如图1所示，根据该实施例的锅炉控制方法包括基于历史数据估计锅炉的负荷上升时段的步骤SI 10。
[0028]以火力发电锅炉为例，机组经常处于变负荷工作状况。例如，图3示出了一个月中各天的负载变化示例，其中横轴指示每天中的时间(以小时为单位)，纵轴指示负荷水平。对未来负荷的估计可以基于过去某一天的同一时段的历史数据，也可以基于过去的若干天的同一时段的平均历史数据。另外，历史数据可以包括最近一段时间(例如最近一天、一周、一个月、一个季度、半年、一年、或者全部历年)的历史数据，或者可以包括历史同期的数据，例如上个月同一天，或者往年同月份、同季度等等。
[0029]在下文中，历史数据或历史变化曲线等可以包括某一天的实际变化数据或变化曲线，或者基于多日的历史数据得到的平均数据或曲线。
[0030]返回参照图1，在步骤S120，根据锅炉的吹灰装置对再热器温度的影响(例如参照历史数据、实验数据等)，确定至少一个吹灰装置，其中如果操作所确定的吹灰装置进行吹灰，将导致再热器温度下降。
[0031]如前所述，在锅炉中，例如在炉膛四的水冷壁四周，以及在屏式过热器、高温过热器、高温再热器、低温再热器和低温过热器等处，可以设置有若干个吹灰装置。
[0032]图2A和图2B示出了不同吹灰装置进行的吹灰操作对再热器温度造成的影响的示例。其中，图2A示出了屏式过热器、高温过热器、高温再热器、低温再热器和低温过热器处的吹灰装置(例如吹灰长枪)对再热器温度的影响的示例，图2B示出了水冷壁处设置的吹灰装置(例如吹灰短枪)对再热器温度的影响的示例。在图2A和图2B中，横轴指示吹灰器编号，纵轴指示相应吹灰器进行的吹灰操作对再热器温度的影响，其中纵轴的正方向对应于温度降低，负方向对应于温度升高。
[0033]如图2A所示，屏式过热器、高温过热器、高温再热器、低温再热器和低温过热器处的吹灰装置中的大多数吹灰装置会导致再热器温度的下降。如图2B所示，相当一部分吹灰装置会导致再热器温度降低。特别地，在图2B中可以看出，编号为IK3、IK4、IK5、IK7、IK9和IKlO的吹灰装置对再热器温度的降低作用较为显著。
[0034]相应地，在步骤S120中，例如可以基于以上信息将编号为IK3、IK4、IK5、IK7、IK9和IKlO的吹灰装置作为所确定的吹灰装置。例如，可以将这些吹灰装置的组合确定为一个新的吹灰装置序列，并通过控制装置例如可编程逻辑控制器(PLC)系统，控制该吹灰装置序列在预定的定时进行吹灰操作。
[0035]此外，系统可能预先确定了吹灰装置序列，换句话说，锅炉的多个吹灰装置可能被预先分组以例如分别进行针对不同位置的吹灰操作。在这种情况下，步骤S120中的确定吹灰装置的步骤也可以包括:确定至少一个吹灰装置序列，其中如果操作所确定的吹灰装置序列进行吹灰，将导致再热器温度下降。在这种情况下，可以针对吹灰装置序列整体地估计其对再热器温度的影响，只要整个序列整体上会造成再热器温度下降即可。例如，假设图