多燃料混烧锅炉燃料自适应控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种多燃料混烧锅炉燃料自适应控制系统及其实现方法。该系统通过设计采用多燃料平衡回路，实现了多种混烧燃料同时自动参与负荷调节及对其混燃比进行在线调整，具有不同燃料调节回路无扰动、自平衡切换和增益自动补偿功能。同时，该系统根据燃料的特点和工况变换，设计了适合不同燃料特性的流量动态自适应补偿回路，以补偿多种不同燃料输入和传热过程的滞后和扰动，大大提高了多燃料混烧锅炉的负荷调节能力和控制品质，实际运行证明，该设计有效地减少了汽压、汽温等锅炉主要控制参数的波动，而且补偿回路的现场整定调整简单明了。
【专利说明】多燃料混烧锅炉燃料自适应控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电站锅炉控制系统，尤其涉及一种同时燃用多种不同燃料的电站锅炉燃料自适应控制系统的实现方法。
【背景技术】
[0002]煤炭在我国一次能源的生产和消费中所占比例约为70%，燃煤火力发电机组也一直是我国电力工业的主要构成部分。因此，对常规燃煤机组而言，无论是锅炉等主机设备还是其控制系统的设计、制造和应用，国内都已经积累了大量的经验，技术日趋成熟。而随着钢铁、煤化工等超大型集成制造企业对生产制造流程副产煤气综合利用水平的提高，近年来陆续规划建设了一批以中低热值煤气为燃料的大型发电机组，而这些机组的运行与电力行业的公用发电厂不同，大多同时混烧两种或者两种以上燃料；另一方面，从90年代中期起，我国大型火力发电机组成套出口的数量也越来越多，相当一部分出口到油气资源富裕国家的电站锅炉采用的是油气混烧方式，炉型也从早先的亚临界汽包锅炉扩展到了超临界直流锅炉。展望未来，随着页岩气等新的化石能源的勘探和开采技术日益成熟以及煤制气等清洁煤化工新工艺的开发，燃煤/燃气等多燃料混烧锅炉也将会在我国的火力发电机组中得到更多的发展，这些多燃料混烧锅炉都必须根据其燃料配置特点来设计与之相符的控制策略。很显然，这些多燃料混烧锅炉的运行和控制与国内现有的单一燃煤的常规火力发电机组相比更为复杂。
[0003]与主要燃烧单一燃料的锅炉不同，尽管在多燃料混烧锅炉本体设计时已经考虑到了多种燃料的匹配和切换，但实际运行时，尤其是快速切换两种热值和燃烧特性都差异较大的燃料时，单烧一种燃料的常规锅炉燃烧控制策略很难满足这种新的需求。例如钢铁企业高炉煤气的主要可燃成分是CO、少量的H2和CH4, CO含量在30%以下，大部分是不可燃的惰性气体N2和CO2，还含有大量的灰尘。故高炉煤气发热值较低，一般约为2850?3220kJ/Nm3。其中的0)2、队既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收大量燃烧过程中产生的热量，导致高炉煤气的燃烧温度偏低理论燃烧温度只有1400?1500°C。因此，高炉煤气着火点并不高，似乎不存在着火的障碍，但在实际燃烧过程中，受各种因素的影响，混合气体的温度必须远大于着火点，才能确保燃烧的稳定性。加上参与燃烧的高炉煤气量很大，燃烧速度低、火焰长。混合气体升温速度很慢，燃烧稳定性较差。尤其是在和燃煤等不同燃料混烧或掺烧时，会对锅炉汽温、汽压等参数造成明显的影响。以往由于国内大容量电站锅炉的混烧率均较低，一般混烧高炉煤气的发电机组，其燃煤/燃气的最大混燃比也小于10?20%。常规燃煤机组虽然也设计有点火或助燃的燃油系统，但比率也仅为10?20%且仅在启动时投用。因此，现有的锅炉燃烧控制系统的设计一般都是以一种燃料作为机组负荷的燃料主调节变量，另外一种燃料保持一定的燃料压力和流量，并按热值折算计入作为主调节变量的燃料调节回路中。
[0004]近年来国内出口南亚的300MW等级亚临界或600MW超临界火力发电机组相当多都是100%燃油/燃气混烧机组，设计要求能够在O?100% MCR全负荷范围内以不同的比率混烧重油和天然气。而国内新建成的首台全燃高炉煤气发电机组，高炉煤气的混烧比率也可达到60%?100% MCR0因此，本发明 申请人:在这些工程的设计应用过程中，根据多燃料混烧锅炉设计和实际运行特点，总结提出了一种具有自适应能力的多燃料混烧锅炉燃料控制系统。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的局限，实现一种适合多燃料混烧锅炉的燃料自适应控制系统。本发明的技术方案具体是由以下方法实现的:
[0006]1.多燃料混烧锅炉是指锅炉设计为至少能够同时燃烧两种及以上的不同燃料，包括煤粉等固态燃料、重油等液态燃料或天然气等气态燃料；且多于一种的主燃料可以在燃料最小稳燃负荷到满负荷100% MCR范围内进行调整。
[0007]锅炉燃料主调节回路110设计为接受锅炉输入指令5，并通过不同的燃料调节回路101、102调节进入锅炉的燃料量。在本发明中，该系统还设计包括了一个多燃料平衡回路103，该回路根据锅炉设计选择其中两种燃料作为承担锅炉负荷调节的主燃料，并设定为燃料I和燃料2 ;通过多燃料平衡回路103可以实现燃料I调节回路101和燃料2调节回路102同时投自动运行，即共同自动调节锅炉负荷等多种运行方式；以及101、102在这些手自动方式间的无扰动、自平衡切换和增益自动补偿；同时还可以在线调整其混燃比；对不同的燃料I和燃料2还分别设计有燃料流量校正回路111、112，该回路111、112可以根据燃料种类和运行工况，通过一个在线校正模型113进行燃料热值和流量的在线动态自适应校正，包括不同燃料热值的折标，以及燃料进入炉膛滞后时间和混和燃烧动态过程的补偿。
[0008]2.多燃料平衡回路103具体是按照以下方法实现的:
[0009]2.1.燃料主调节回路110中的PID调节器6的设定值来自锅炉输入指令5 ;PID调节器6的反馈为经过校正后的燃料I实时流量14与燃料2实时流量24之和，也可以设计为多燃料平衡回路103中燃料I流量设定10与燃料2流量设定20之和，以实现燃料总量对锅炉输入指令5的即时平衡；
[0010]2.2.通过多燃料平衡回路103设计实现的燃料I调节回路101和燃料2调节回路102的运行方式包括:
[0011]-两种燃料同时参与锅炉负荷自动调节；即燃料调节回路101、102中的手操器19、29均为自动方式，且燃料I流量设定10和燃料2流量设定20也都为自动状态，这时，燃料调节回路101、102均接受锅炉燃料主调节回路110输出的并行指令信号7 ;运行人员可以通过混燃比设定30改变两种燃料的比率；
[0012]-其中一种燃料参与锅炉负荷自动调节，另外一种燃料保持一定的燃料量；即手操器19和29均为自动方式，但仅参与锅炉负荷自动调节的流量设定10或12处于自动状态，且仅由流量设定10或12中处于自动的燃料调节回路101或102接受锅炉燃料主调节回路110输出的并行指令信号7 ;运行人员可通过改变流量设定10或12中处于手动状态的燃料调节回路101或102的流量设定值，从而调整混燃比；混燃比的改变将由多燃料平衡回路103即时计算并通过混燃比设定30进行显示；
[0013]-两种燃料均不参加锅炉负荷自动调节，但手操器19、29均为自动方式，即燃料调节回路101或102均按照流量设定10、12的设定值调节各自的燃料量，并由运行人员手动设置流量设定10或20实现两种燃料混燃比的调整，混燃比也将由多燃料平衡回路103即时计算并通过混燃比设定30进行显示；
[0014]-两种燃料均不参加锅炉负荷自动调节，且19或29中仅有一个处于自动方式，这是其中一种燃料处于非正常运行状态下的运行方式，如该燃料未投入或在启动调整阶段，或该燃料的相关设备出现故障；19或29处于自动的那个燃料调节回路101或102将根据流量设定10或12的值调节其流量；而处于手动状态的那个燃料由运行人员直接操作手操器19或29进行调整，并且对应燃料调节回路101或102的流量设定10或12将自动跟踪燃料调节回路101或102中PID调节器15或25的反馈输入14或24，因此，混燃比仍可由多燃料平衡回路103即时计算并由通过混燃比设定30显示；
[0015]2.3.锅炉燃料主调节回路110输出到燃料I和燃料2的并行指令信号7各经过一个乘法模块8、9，其将根据混燃比设定30或运行人员选择的调节回路手自动状态对并行指令信号7乘上一个比率，在燃料I调节回路101和燃料2调节回路102处于2.2.中的任一运行方式时，其不同的比率都将由一个计算逻辑回路31、32、33、34、35、36、37自动形成，使得燃料I和燃料2保持设定的混燃比或置为燃料I或燃料2重新投入自动时的即时混燃t匕，从而实现燃料I调节回路101和燃料2调节回路102在不同手、自动方式间的各调节回路输出的无扰动、自平衡切换及增益自动补偿；
[0016]2.4.当燃料I调节回路101或燃料2调节回路102中的手操器19、29保持手动状态或切为自动状态瞬间，燃料I流量设定10或燃料2流量设定20的状态将保持与19或29状态一致；而当手操器19、29投入自动状态后，流量设定10或20可以由运行人员选择自动或手动模式，而计算逻辑回路的手自动状态判断取自于10或20的手自动状态；当10或20未全处于自动方式时，混燃比设定30将跟踪计算逻辑回路的输出，在10和20均进入自动状态瞬间，混燃比设定30将记忆切换发生时计算逻辑回路的即时输出值31 ；2.5.当燃料I或燃料2为液态或气态燃料时，其启动时还设计有燃料压力调节回路17或27以稳定其燃烧，当燃料I或燃料2处于压力控制方式时，对应的流量调节器15或25的流量设定10、20将分别跟踪燃料I或燃料2实时流量14、24，以保证比率的计算逻辑回路运算正确。
[0017]3.燃料流量校正回路111或112和校正模型113则具体是按照以下方法实现的:
[0018]3.1.由现场实测得到的燃料I流量I和燃料2流量2将分别通过现场测得或运行人员设定的燃料I热值3和燃料2热值4折标换算为统一量纲，转换成为无因次调节变量或某一种指定的折标燃料量，除燃料I或燃料2之外的启动或备用燃料也将按照同样方式进行折标换算，并计入燃料I或燃料2的流量计量之中；
[0019]3.2.折标后的燃料I流量I和燃料2流量2将通过燃料I流量校正回路111和燃料2流量校正回路112中的动态自适应补偿功能进行校正，根据不同的燃料种类，其动态自适应补偿功能是由一个或多个可由校正模型113在线调整时间常数的超前/滞后环节14或24实现的；
[0020]3.3.当燃料I或燃料2为煤粉等固态燃料或重油等液态燃料时，14或24的超前时间常数'设为0，即14、24为可在线调整时间常数的一阶滞后环节，其滞后时间常数T1可由校正模型113在线自适应调整；
[0021]3.4.当燃料I和燃料2全部为天然气等气体燃料，或其中一种为气体燃料且混燃比30设定为100%，即当前燃烧的燃料全部为气体燃料时，14或24的滞后时间常数T1和超前时间常数T2均设为O，即14或24的作用被旁路；
[0022]3.5.当燃料I或燃料2中一种为气体燃料，另一种为固态或液态燃料，且混燃比30不为O或100%时，14或24设计为超前/滞后作用，以补偿不同燃料种类和混燃比下的炉膛辐射传热和对流传热特性变化，其滞后时间常数T1和超前时间常数T2也可由各自的校正模型进行在线自适应调整；
[0023]3.6.超前/滞后环节14或24的时间常数的动态自适应补偿功能是由一个校正模型113实现的，即滞后时间常数T1和超前时间常数T2可分别设计为包含一个采用现有技术实现的多输入单输出线性/非线性加权函数或神经网络模型；模型输入均为由机组分散控制系统DCS得到的过程变量或其中间计算量，包括过程变量及其偏差、过程变量及其偏差的一阶导数、或是过程变量随负荷的非线性函数；或取其绝对值；模型的计算输出12、22将分别作用于滞后时间常数T1和超前时间常数T2。分别与1\、T2的初始设定值叠加而成。
[0024]上述的DCS过程变量可以根据锅炉炉型及燃料特点取为机组功率Nt、机前压力Ρτ、汽包压力PD、中间点温度Tm、锅炉蒸发受热面焓差Λ H、以及实测的燃料I流量或燃料2流量1、2等过程参数，如对汽包锅炉，其燃料的动态变化可以用汽包压力的微分进行表征，而对直流锅炉，这种动态变化可以代之以锅炉蒸发受热面焓差ΛΗ的微分，多种燃料混烧对机组参数的综合影响可以通过机组功率Nt、机前压力Pt的不对称特性反映，并作为动态自适应校正的约束输入参量。
[0025]根据燃料传输过程中的非线性和非对称特性，超前/滞后环节14或24的滞后时间常数T1和超前时间常数T2还可设计为根据加负荷或减负荷方向具有不同的补偿特性，既可以设计为根据加或减负荷的不同分别采用两个超前/滞后环节，也可以对同一超前/滞后环节的多输入单输出线性/非线性加权函数或神经网络模型根据加或减负荷方向不同赋不同的值，以补偿燃料输入及传热过程的动态非对称特性。
[0026]必须指出的是，本发明提出的燃料流量校正回路的实现方法同样也适用于单一燃烧煤粉的电站锅炉，可以有效地解决燃煤锅炉的煤量测量难题，其动态自适应补偿功能如
3.3.所述，由一个可在线调整时间常数的一阶滞后环节14实现，其滞后时间常数T1可由
3.6.所述的方法确定，并且可设计为根据加负荷或减负荷方向具有不同的补偿特性。
[0027]通过实际工程的实施，已经充分证明本发明具有以下有益效果:(I)通过设计采用多燃料平衡回路，实现了多燃料混烧锅炉中多种主燃料同时参与锅炉负荷自动调节，以及不同燃料在不同运行方式的灵活选择及切换时的无扰动、自平衡和增益自动补偿，从而提高了多燃料混烧锅炉的负荷调节和适应能力；(2)提出了一种简捷实用的多种燃料及混烧时的流量校正方案，在燃料热值校正的基础上，可以根据负荷变化和工况参数对燃料的滞后特性和多燃料混烧时传热特性的变化进行动态补偿，有效地克服了锅炉燃料内扰对机组负荷和汽压、汽温等主要参数的影响；(3)全部控制策略均可以在机组分散控制系统DCS中组态实现和监控调整，实现方法简捷明了。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是本发明的多燃料混烧锅炉燃烧自适应控制系统的功能方框图；
[0029]图2是采用本发明的多燃料混烧锅炉燃烧自适应控制系统典型组态图。【具体实施方式】
[0030]下面结合附图1和附图2对本发明的实施例作详细说明，实施例在本发明的技术基础上给出了具体的实现方法，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0031]实施例一:
[0032]某公司自备电厂新建350MW机组的锅炉设计采用高炉煤气和燃煤混烧方式，启动时的燃料为燃油或天然气。正常运行时，高炉煤气的混烧率设计最大可达40% MCR。因此，与该公司自备电厂上世纪80年代从国外成套进口的同等级的燃煤/高炉煤气混烧发电机组不同的是，原进口机组高炉煤气的设计混烧率为20 %，且机组设计不参与电网AGC及一次调频。
[0033]该公司新建机组的高炉煤气混烧率大大提高，并且设计考虑有参与电网AGC及一次调频的运行模式。因此，如果简单参照原进口锅炉的燃料控制系统设计方案，仅由燃煤参与机组负荷调节，显然无法满足机组变工况运行的需要。因此，在改进设计中采用了本发明的技术方案，如附图2所示。考虑了两种主燃料即燃煤和高炉煤气可以同时参与机组负荷调节，并设定燃料I为燃煤，燃料2为高炉煤气。锅炉启动燃油时，通过压力调节回路17进行控制，使燃油保持合适的燃烧雾化压力。燃油流量按热值折标为标煤并计入燃煤流量调节回路15，正常运行时，燃煤量由燃料I调节回路101进行控制，当机组启动选择点火燃料为天然气时，同样设计有压力调节回路27，并将天然气和高炉煤气流量也折标为标煤，计入高炉煤气流量调节回路102中。
[0034]正常运行时，燃煤和高炉煤气均采用流量控制，并可以同时接受燃料主调节回路110的并行指令信号7，该指令由一个DCS标准平衡主控算法MASTER输出，该算法的功能是实现下游回路手自动状态不同时的PID调节器自动跟踪。之后经过算法8、9进行比率校正之后分别形成燃料I和燃料2调节回路的设定值10、20。该DCS具备算法自动回溯跟踪功能，因此，可以按照附图2中算法31?37的组态所示完成多燃料平衡回路103的比率逻辑计算功能，形成燃料I调节回路101和燃料2调节回路102同时投入自动、仅燃料I调节回路101投入自动或仅燃料2调节回路102投入自动时等不同方式下的混燃比。从而实现两个调节回路102、102的无扰动、自平衡和增益自动补偿，减少燃料切换或变化对燃料量和整个机组负荷的内扰，在两种燃料都投入负荷调节时，混燃比30可以由运行人员进行调整，并将受高炉煤气最大使用量的限幅。
[0035]本实施例的另外一个技术特点是，在燃料主燃料调节回路110和每个燃料调节回路101、102中，都不直接采用实测的给煤量或高炉煤气流量I或2。因为对燃煤而言，本实施例采用的直吹式制粉系统存在较大的滞后，因此，煤量反馈设计采用了一个一阶滞后环节14来补偿这种滞后特性。但与原进口锅炉以及国内燃煤锅炉常规设计方案的不同之处是，在本实施例中，一阶滞后环节14设计为其时间常数可以根据一个多输入单输出非线性加权自适应模型进行在线校正，而不是只能设定为一个固定的时间常数。
[0036]根据原进口机组长期的运行经验，高炉煤气进入炉膛的速度很快，但大量的高炉煤气瞬间进入炉膛时，会显著降低炉膛燃烧温度，并且由于低热值的高炉煤气体积流量较大，因此炉膛的辐射传热和对流传热特性也会发生很大的变化，从而造成锅炉汽压和汽温的大幅波动。为减少这种波动对机组主要参数和负荷的影响，在实测的高炉煤气流量2基础上同样设计了一个动态补偿环节24来实现在线校正。即超前时间常数T1或滞后时间常数T2分别设计为:
【权利要求】
1.一种多燃料混烧锅炉燃料自适应控制系统，其中多燃料混烧锅炉(100)设计为至少能够同时燃烧两种及以上的不同燃料，包括煤粉等固态燃料、重油等液态燃料或天然气等气态燃料；且燃料可以在其最小稳燃负荷到100% MCR范围内调整混燃比；其锅炉燃料主调节回路(110)接受锅炉输入指令(5)，并通过不同的燃料调节回路(101、102)调节进入炉膛的燃料量，其特征在于:该系统还包括一个多燃料平衡回路(103)，该回路(103)根据锅炉设计选择其中两种燃料作为承担锅炉负荷自动调节的主燃料，并设定为燃料I和燃料2 ;通过多燃料平衡回路(103)可实现包括燃料I调节回路(101)和燃料2调节回路(102)同时参与锅炉负荷自动调节在内的多种运行方式，以及各种方式间的无扰动、自平衡切换和增益自动补偿，并可以在线调整其混燃比；同时，对燃料I和燃料2分别设计有燃料流量校正回路(111、112)，该回路(111、112)可以根据不同燃料特性及混烧过程变化，通过一个校正模型(113)实现燃料热值和流量的动态自适应补偿。
2.如权利要求1所述的一种多燃料混烧锅炉燃料自适应控制系统，其特征在于:所述的多燃料平衡回路(103)具体是按照以下方法实现的: .2.1.燃料主调节回路(110)中的PID调节器(6)的设定值来自锅炉输入指令(5) ；PID调节器(6)的反馈为经过校正后的燃料I实时流量(14)与燃料2实时流量(24)之和，也可以设计为燃料I流量设定(10)与燃料2流量设定(20)之和，以实现燃料总量对锅炉输入指令(5)的即时平衡； .2.2.燃料I调节回路(101)和燃料2调节回路(102)设计的多种运行方式包括:_两种燃料同时参与锅炉负荷自动调节；即(101,102)中的手操器(19、29)均为自动方式，且燃料I流量设定(10)和燃料2流量设定(20)也都为自动状态，(101、102)均接受锅炉燃料主调节回路(110)输出 的并行指令信号(7);运行人员可以通过混燃比设定(30)改变两种燃料的比率； -其中一种燃料参与锅炉负荷自动调节，另外一种燃料保持一定的燃料量；即(19)和(29)均为自动方式，但仅参与锅炉负荷自动调节的燃料流量设定(10或20)处于自动状态，且仅由(10)或(20)中处于自动的燃料调节回路(101或102)接受锅炉燃料主调节回路(110)输出的并行指令信号(7);而运行人员可通过改变(10)或(20)中处于手动状态的燃料调节回路(101或102)的流量设定值(10或20)来调整混燃比；混燃比的改变将由多燃料平衡回路(103)即时计算并显示； -两种燃料均不参加锅炉负荷自动调节，但(19、29)均为自动方式，即均按照(10、20)的设定值调节各自燃料调节回路(101或102)的燃料量，并由运行人员手动设定(10或20)实现两种燃料混燃比的调整，混燃比也将由(103)即时计算并显示； -两种燃料均不参加锅炉负荷自动调节，且(19)或(29)中仅有一个处于自动方式，这是其中一种燃料处于非正常运行状态下的运行方式；(19)或(29)处于自动的那个燃料调节回路(101或102)将根据(10或20)的设定值调节其流量；而由运行人员直接操作(19或29)中处于手动状态的那个燃料，并且对应回路(101或102)的(10或20)将自动跟踪燃料调节回路(101或102)中PID调节器(15或25)的反馈输入(14或24)，混燃比仍可由(103)完成即时计算并通过(30)显示； -两种燃料均不参加锅炉负荷自动调节，且(19)和(29)均为手动方式，这是燃料控制系统处于故障或燃料均未投入时的一种最低级别的运行状态，此时(10)和(20)均将自动跟踪(15、25)的反馈输入(14、24)，因此混燃比仍可由(103)即时计算并通过混燃比校正(30)显示，而燃料I和燃料2则完全由运行人员通过(19)和(29)手动控制； . 2.3锅炉燃料主调节回路(110)输出到燃料I和燃料2的并行指令信号(7)各经过一个乘法模块(8)、(9)，其将根据混燃比设定(30)或运行人员选择的调节回路手自动状态对并行指令信号(7)自动乘上一个比率(8、9)，在燃料I调节回路(101)和燃料2调节回路(102)处于2.2.中的任一运行方式时，其比率都将由一个计算逻辑回路(31、32、33、34、35、36,37)自动形成，使得燃料I和燃料2保持设定的混燃比或置为燃料I调节回路或燃料2调节回路重新投入锅炉负荷自动调节时的即时混燃比，从而实现燃料I调节回路(101)和燃料2调节回路(102)在不同手、自动方式间切换时各调节回路输出的无扰动、自平衡及增益自动补偿； .2.4当燃料I调节回路(101)或燃料2调节回路(102)中的手操器(19、29)保持手动状态或切为自动状态瞬间，燃料I流量设定(10)或燃料2流量设定(20)的状态将保持与(19)或(29)状态一致；而当(19)、(29)投入自动状态后，(10)或(20)可以由运行人员选择自动或手动模式，而2.3.中计算逻辑回路的手自动状态判断取自于(10)或(20)的手自动状态；当(10)或(20)未全处于自动方式时，混燃比设定(30)将跟踪计算逻辑回路的输出，在(10)和(20)均进入自动状态瞬间，混燃比设定(30)将记忆切换时的计算逻辑回路的即时输出值； .2.5.当燃料I或燃料2为液态或气态燃料时，其启动时还设计有燃料压力调节回路(17)或(27)以稳定其燃烧，当燃料I或燃料2处于压力控制方式时，对应的流量调节器(15)或(25)的流量设定(10)、(20)将分别跟踪燃料I或燃料2实时流量(14)、(24)，以保证比率计算逻辑回路运算正确。
3.如权利要求1所述的一种多燃料混烧锅炉燃料自适应控制系统，其特征在于:所述的燃料流量校正回路(111、112)和校正模型(113)具体是按照以下方法实现的: .3.1.由现场实测得到的燃料I流量(I)和燃料2流量(2)将分别通过现场测得或运行人员设置的燃料I热值(3)和燃料2热值(4)折标换算为统一量纲，转换成为无因次调节变量或某一种指定的折标燃料量(13、23)，除燃料I或燃料2之外的启动或备用燃料也将按照同样方式进行折标换算，并计入燃料I或燃料2的计量之中； .3.2.折标后的燃料I流量⑴和燃料2流量⑵将通过燃料I流量校正回路(111)和燃料2流量校正回路(112)中的动态自适应补偿功能进行校正，根据不同的燃料种类，其动态自适应补偿功能是由一个或多个可通过校正模型(113)在线调整时间常数的超前/滞后环节(14)或(24)实现的； .3.3. 当燃料I或燃料2为煤粉等固态燃料或重油等液态燃料时，(14)或(24)的超前时间常数T2设为0，即(14)、(24)为可在线调整时间常数的一阶滞后环节，其滞后时间常数T1可根据校正模型(113)进行在线调整； .3.4.当燃料I和燃料2全部为天然气等气体燃料，或其中一种为气体燃料且混燃比(30)设定为100%时，即当前进入炉膛燃烧的燃料全部为气体燃料，(14)或(24)的滞后时间常数T1和超前时间常数T2均设为0，即(14)或(24)的作用被旁路； .3.5.当燃料I或燃料2中一种为气体燃料，另一种为固态或液态燃料，且混燃比(30)不为O或100%时，(14)或(24)设计为超前/滞后作用,其滞后时间常数T1和超前时间常数T2均可通过校正模型(113)进行在线调整，以补偿不同燃料种类和混燃比下的炉膛辐射传热和对流传热特性变化；.3.6.超前/滞后环节(14)或(24)时间常数的动态自适应补偿功能是由一个校正模型(113)实现的，即滞后时间常数T1和超前时间常数T2可分别设计为包含一个采用现有技术实现的多输入单输出线性/非线性加权函数或神经网络模型；模型输入均为由机组分散控制系统DCS得到的过程变量或其中间计算量，包括过程变量及其偏差、过程变量及其偏差的一阶导数、或是过程变量随负荷的函数；或取其绝对值；校正模型(113)的输出(12)、(22)将分别作用于滞后时间常数T1和超前时间常数T2。
4.如权利要求3所述的一种多燃料混烧锅炉燃料自适应控制系统，其特征在于:所述的超前/滞后环节(14)或(24)的滞后时间常数T1和超前时间常数T2设计为按加负荷或减负荷方向具有不同的补偿特性，即可以设计为根据加或减负荷的不同分别通过采用两个不同的超前/滞后环节实现校正，或在多输入单输出线性/非线性加权函数或神经网络模型中根据加或减负荷方向赋不同的值，以补偿燃料输入及传热过程的动态非对称特性。
5.如权利要求3所述的一种多燃料混烧锅炉燃料自适应控制系统，其特征在于:其中.3.6.所述的过程变量可以取为机组功率Nt、机前压力Pt、汽包压力PD、中间点温度Tm、锅炉蒸发受热面焓差ΔΗ、以及实测的燃料I流量或燃料2流量(I)、(2)；
6.如权利要求3所述的一种多燃料混烧锅炉燃料自适应控制系统，其特征在于:其中所述燃料流量校正回路(111)的实现方法同样也适用于单一燃烧煤粉的电站锅炉，其动态自适应补偿功能如3.3.所述，由一个可在线调整时间常数的一阶滞后环节(14)实现，其滞后时间常数T1可由3.6.所述的方法确定，并且可设计整定为在加负荷或减负荷方向具有不同的补偿特性。
【文档编号】G05B13/04GK103676648SQ201210450892
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年11月12日 优先权日:2012年9月10日
【发明者】叶敏, 顾幸生, 刘仕君, 张岩, 汪颖新, 聂慧明, 徐德杰 申请人:上海迪吉特控制系统有限公司