专利名称：调节锅炉系统中预定位置的温度水平的系统、方法及产品的制作方法
相关申请的交叉引用本发明涉及下述与其同时申请的美国申请SYSTEM AND METHOD FORDECREASING A RATE OF SLAG FORMATION AT PREDETERMINEDLOCATIONS IN A BOILER SYSTEM(用于降低锅炉系统中预定位置的成渣率的系统和方法)，代理人档案号No.185127；以及SYSTEM，METHOD，ANDARTICLE OF MANUFACTURE FOR ADJUSTING CO EMISSION LEVELSAT PREDETERMINED LOCATIONS IN A BOILER SYSTEM(用于调节锅炉系统中预定位置的CO排放水平的系统、方法和产品)，代理人档案号No.170592，它们都以引用的方式整体并入本文中。
背景技术：
燃烧矿物燃料的锅炉系统已经被用于发电。一种类型的燃烧矿物燃料的锅炉系统燃烧空气/煤混合物以产生热能，该热能提高水的温度以产生蒸汽。蒸汽被用来驱动输出电力的涡轮发电机。
与前述的锅炉系统相联系的问题是，锅炉系统可能有温度水平大于阈值温度的空间区域或位置。作为相对高温的区域的结果，渣或未燃尽的碳氢化合物可能不期望地形成在锅炉系统的内壁，降低锅炉的效率或加热率，并由于这种燃烧不平衡，增加了锅炉系统内的排放水平，尤其是氧化氮(NOx)。
因此，发明人在此已经认识到需要一种用于控制锅炉系统的改进的系统和方法，其可确定锅炉系统内具有相对较高的温度水平的区域以及可调节影响那些区域的燃烧器的空气-燃料(A/F)比，以降低其温度水平。
发明内容
依据一典型实施例，提供一种用于调节锅炉系统内预定位置的温度水平的方法。该锅炉系统具有设置在其中的第一多个燃烧器、多个温度传感器和多个CO传感器。该方法包括，从设置在锅炉系统中的多个温度传感器接收第一多个信号。该方法还包括基于该第一多个信号，确定锅炉系统中第一多个位置处的多个温度水平。该方法还包括从设置在锅炉系统中的多个CO传感器接收第二多个信号。该方法还包括基于第二多个信号，确定在第一多个位置处的多个CO水平。该方法还包括确定具有大于阈值温度水平的温度水平和大于阈值CO水平的CO水平的第二多个位置。该第二多个位置是第一多个位置的子集。该方法还包括，确定锅炉系统中促使第二多个位置的温度水平大于阈值温度水平并且CO水平大于阈值CO水平的第二多个燃烧器。该第二多个燃烧器是第一多个燃烧器的子集。该方法还包括，增加第二多个燃烧器的至少一个燃烧器中的A/F比，以朝向阈值温度水平降低第二多个位置处的温度水平，并朝向阈值CO水平降低第二多个位置处的CO水平。
依据另一典型实施例，提供一种用于调节锅炉系统内预定位置的温度水平的控制系统。该锅炉系统具有第一多个燃烧器。控制系统包括设置在锅炉系统中的多个温度传感器。该多个温度传感器构造成产生指示锅炉系统中第一多个位置处的温度水平的第一多个信号。控制系统还包括设置在锅炉系统中的多个CO传感器。该多个CO传感器构造成产生指示锅炉系统中第一多个位置处的CO水平的第二多个信号。控制系统还包括可操作地耦合到多个温度传感器和多个CO传感器的控制器。控制器构造成基于第一多个信号确定第一多个位置处的多个温度水平。控制器还构造成基于第二多个信号确定第一多个位置处的多个CO水平。控制器还构造成确定温度水平大于阈值温度水平并且CO水平大于阈值CO水平的第二多个位置。该第二多个位置是第一多个位置的子集。控制器还构造成确定锅炉系统中促使第二多个位置具有大于阈值温度水平的温度水平和大于阈值CO水平的CO水平的第二多个燃烧器。该第二多个燃烧器是第一多个燃烧器的子集。控制器还构造成增加第二多个燃烧器的至少一个燃烧器的A/F比，以朝向阈值温度水平降低第二多个位置处的温度水平，以及朝向阈值CO水平降低第二多个位置处的CO水平。
依据又一典型实施例，提供一种产品。该产品包括计算机存储介质，其具有编码在其中的用于调节锅炉系统内预定位置的温度水平的计算机程序。该锅炉系统具有设置在其中的第一多个燃烧器、多个温度传感器和多个CO传感器。计算机存储介质包括用于从设置在锅炉系统中第一多个温度传感器接收第一多个信号的代码。计算机存储介质还包括用于基于第一多个信号，确定锅炉系统中第一多个位置处的多个温度水平的代码。计算机存储介质还包括用于从设置在锅炉系统中的多个CO传感器接收第二多个信号的代码。计算机存储介质还包括用于基于该第二多个信号，确定在第一多个位置处的多个CO水平的代码。计算机存储介质还包括用于确定温度水平大于阈值温度水平以及CO水平大于阈值CO水平的第二多个位置的代码。该第二多个位置是第一多个位置的子集。计算机存储介质还包括用于确定锅炉系统中促使第二多个位置具有大于阈值温度水平的温度水平以及大于阈值CO水平的CO水平的第二多个燃烧器的代码。该第二多个燃烧器是第一多个燃烧器的子集。计算机存储介质还包括用于增加第二多个燃烧器的至少一个燃烧器的A/F比，以朝向阈值温度水平降低第二多个位置处的温度水平以及朝向阈值CO水平降低第二多个位置处的CO水平的代码。
依据又一典型实施例，提供一种用于调节锅炉系统内预定位置的温度水平的方法。锅炉系统具有设置在其中的第一多个燃烧器、多个温度传感器和多个CO传感器。该方法包括从设置在锅炉系统中的多个温度传感器接收第一多个信号。该方法还包括基于第一多个信号，确定锅炉系统中第一多个位置处的多个温度水平。该方法还包括从设置在锅炉系统中的多个CO传感器接收第二多个信号。该方法还包括基于该第二多个信号，确定第一多个位置处的多个CO水平。该方法还包括，确定第二多个位置，其具有大于阈值温度水平的温度水平和小于或等于阈值CO水平的CO水平。该第二多个位置是第一多个位置的子集。该方法还包括确定在锅炉系统中促使第二多个位置具有大于阈值温度水平的温度水平以及小于或等于阈值CO水平的CO水平的第二多个燃烧器。该第二多个燃烧器是第一多个燃烧器的子集。该方法还包括减少进入第二多个燃烧器的至少一个燃烧器的空气-燃料质量流，同时维持或减少第二多个燃烧器的至少一个燃烧器的A/F比，以朝向阈值温度水平降低第二多个位置处的温度水平同时维持第二多个位置的CO水平小于或等于阈值CO水平。
依据又一典型实施例，提供一种用于调节锅炉系统内预定位置的温度水平的控制系统。锅炉系统具有第一多个燃烧器。控制系统包括设置在锅炉系统中的多个温度传感器。该多个温度传感器构造成产生指示锅炉系统中第一多个位置的温度水平的第一多个信号。该控制系统还包括设置在锅炉系统中的多个CO传感器。该多个CO传感器构造成产生指示锅炉系统中第一多个位置的CO水平的第二多个信号。该控制系统还包括可操作地耦合到多个温度传感器和多个CO传感器的控制器。该控制器构造成基于第一多个信号确定第一多个位置处的多个温度水平。该控制器还构造成基于第二多个信号确定第一多个位置处的多个CO水平。该控制器还构造成确定温度水平大于阈值温度水平并且CO水平小于或等于阈值CO水平的第二多个位置。该第二多个位置是第一多个位置的子集。控制器还构造成确定锅炉系统中的第二多个燃烧器，其促使第二多个位置的温度水平大于阈值温度水平并且CO水平小于或等于阈值CO水平。该第二多个燃烧器是第一多个燃烧器的子集。该控制器还构造成减少进入第二多个燃烧器的至少一个燃烧器的空气-燃料质量流，同时维持或减少第二多个燃烧器的至少一个燃烧器的A/F比，以朝向阈值温度水平降低第二多个位置处的温度水平，同时维持第二多个位置处的CO水平小于或等于阈值CO水平。
依据又一典型实施例，提供一种产品。该产品包括计算机存储介质，其具有编码在其中的用于调节锅炉系统中预定位置的温度水平的计算机程序。该锅炉系统具有设置在其中的第一多个燃烧器、多个温度传感器和多个CO传感器。计算机存储介质包括用于从设置在锅炉系统中的多个温度传感器接收第一多个信号的代码。计算机存储介质还包括用于基于第一多个信号，确定锅炉系统中第一多个位置处的多个温度水平的代码。计算机存储介质还包括用于从设置在锅炉系统中的多个CO传感器接收第二多个信号的代码。计算机存储介质还包括用于基于该第二多个信号，确定在第一多个位置处的多个CO水平的代码。计算机存储介质还包括用于确定温度水平大于阈值温度水平并且CO水平小于或等于阈值CO水平的第二多个位置的代码。该第二多个位置是第一多个位置的子集。计算机存储介质还包括用于确定锅炉系统中促使第二多个位置的温度水平大于阈值温度水平而CO水平小于或等于阈值CO水平的第二多个燃烧器的代码。该第二多个燃烧器是第一多个燃烧器的子集。计算机存储介质还包括用于减少进入第二多个燃烧器的至少一个燃烧器的空气-燃料质量流，同时维持或减少第二多个燃烧器的至少一个燃烧器的A/F比，以朝向阈值温度水平降低第二多个位置的温度水平，同时维持第二多个位置的CO水平小于或等于阈值CO水平的代码。
对本领域技术人员而言，依据回顾下述附图和详细说明，根据实施例的其它的系统和方法将是显而易见的。希望所有这样的附加系统和方法落在本发明的范围内，并受所附的权利要求的保护。
图1依据典型实施例说明具有锅炉系统和控制系统的发电系统；图2是图1的控制系统利用的软件算法的方框图；图3-7是用于调节图1的锅炉系统的预定位置处的温度水平的方法流程图；以及图8是图1的锅炉系统中利用的燃烧器的示意图。
具体实施例方式
参考图1，说明了用于产生电力的发电系统10。发电系统10包括锅炉系统12、控制系统13、涡轮发电机14、运输机16、料仓(silo)18、给煤机20、碎煤机22、空气源24和烟囱28。
提供锅炉系统12以燃烧空气-煤的混合物来加热水，并从中产生蒸汽。蒸汽被用来驱动发电的涡轮发电机14。应注意在替换实施例中，锅炉系统12可利用其它类型的燃料，而不是煤，来加热水，从中产生蒸汽。例如，锅炉12可利用任何常规类型的碳氢燃料如汽油、柴油、油、天然气、丙烷或类似燃料。锅炉系统12包括与后通道部42耦合的炉子40，进气歧管44，燃烧器47、48、50、52和通气口53以及管道59、60、62、64、66、68。
炉子40限定在其中燃烧空气-煤的混合物以及产生蒸汽的区域。后通道部42与炉子40耦合，接收从炉子40出来的排气。后通路部42将该排气从炉子40输送到烟囱28。
进气歧管44与炉子40耦合，并利用节流阀45、46向燃烧器47、48、50、52和通气口53提供预定量的二次空气。而且，燃烧器47、48、50、52分别经由管道60、62、64、66接收来自空气源24的空气-煤的混合物。燃烧器47、48、50、52和通气口53穿过炉子40中的孔设置。燃烧器47、48、50、52将火焰喷进炉子40的内部区域以加热水。因为燃烧器47、48、50、52具有基本相似的结构，将仅提供燃烧器47的结构的具体说明。参照图8，燃烧器47具有同心设置的管70、72、74。管70接收来自管道60的一次空气-煤混合物(空气-燃料混合物)。管道72围绕管道70设置并接收来自进气歧管44的二次空气。管道74围绕管道72设置，并接收同样来自进气歧管44的三次空气。供给到燃烧器47的全部空气-煤的混合物在燃烧器47的出口点燃并在炉子中燃烧。燃烧器47还包括设置在管70和管72之间的流路中的阀75。阀75的操作位置可由控制器122可操作地控制，以控制燃烧器47接收的三次空气的量。而且，燃烧器47还包括设置在管72和管74之间的流路中的阀77。阀77的操作位置可由控制器122可操作地控制，以控制燃烧器47接收的二次空气的量。
参照图1，提供控制系统13以控制燃烧器47、48、50、52接收的空气和煤的量以及通气口53接收的空气。特别地，提供控制系统1 3以控制燃烧器47、48、50、52和通气口53中的A/F比和空气-燃料质量流，进而控制在锅炉系统12中预定位置处的CO水平、温度水平和成渣率。控制系统13包括电控的一次空气和线圈阀80、82、84、86、88，燃烧空气促动器90，过度燃烧空气促动器92，CO传感器94、96、98、99，温度传感器110、112、114、115，渣检测传感器116、118、120、121，空气质量流量传感器117、119，煤流量传感器123和控制器122。应注意的是，为了讨论，假定CO传感器94、温度传感器110和渣检测传感器116实质上设置在锅炉系统12内的第一位置。而且，CO传感器96、温度传感器112、渣检测传感器118实质上设置在锅炉系统12内的第二位置。而且，CO传感器98、温度传感器114、渣检测传感器120实质上设置在锅炉系统12内的第三位置。此外，CO传感器99、温度传感器115和渣检测传感器121实质上设置在锅炉系统12内的第四位置。当然，应注意的是在替换实施例中，CO传感器、温度传感器和渣检测传感器可相对于彼此设置在不同位置。而且，在替换实施例中，CO传感器94、96、98、99分别设置在锅炉系统12中远离第一、第二、第三和第四位置的位置，利用本领域技术人员公知的计算流体动力学技术，分别根据CO传感器94、96、98、99的信号估算第一、第二、第三和第四位置的CO水平。而且，在替换实施例中，温度传感器110、112、114、115分别设置在远离第一、第二、第三和第四位置的位置，利用本领域技术人员公知的计算流体动力学技术，分别根据温度传感器110、112、114、115的信号估算在第一、第二、第三和第四位置上的温度水平。而且，在替换实施例中，渣检测传感器116、118、120、121分别设置在远离第一、第二、第三和第四位置的位置，利用本领域技术人员公知的计算流体动力学技术，分别根据渣检测传感器116、118、120、121的信号估算渣的厚度水平。
提供电控阀80、82、84、86、88，响应分别从控制器122接收的控制信号(FV1)、(FV2)、(FV3)、(FV4)、(FV5)，分别控制输送到燃烧器47、48、50、52和管道68的一次空气或输送空气的量。一次空气将煤颗粒携带到燃烧器。
提供促动器90，响应从控制器122接收的控制信号(AV1)，控制进气歧管44中用于调节供给到燃烧器47、48、50、52的燃烧空气量的节流阀45的操作位置。
提供促动器92，响应从控制器122接收的信号(AV2)，控制用于调节供给通气口53的过度燃烧空气量的节流阀46的操作位置。
提供CO传感器94、96、98、99以产生分别指示在锅炉系统12内第一、第二、第三和第四位置处的CO水平的信号(CO1)、(CO2)、(CO3)、(CO4)。应注意的是，在替换实施例中，锅炉系统12中的CO传感器的数量可多于四个传感器。例如，在替换实施例中，可在锅炉系统12中设置CO传感器库。如所示的，CO传感器94、96、98、99设置在锅炉系统12的后通道部42中。应注意在替换实施例中，CO传感器可设置在锅炉系统12中的多个其它位置。例如，CO传感器可设置在锅炉系统12的出口平面。
提供温度传感器110、112、114、115以产生分别指示锅炉系统12中第一、第二、第三和第四位置处的温度水平的信号(TEMP1)、(TEMP2)、(TEMP3)、(TEMP4)。应注意在替换实施例中，锅炉系统12中的传感器的数目可多于四个温度传感器。例如，在替换实施例中，锅炉系统12中可设置温度传感器库。如所示的，温度传感器110、112、114、115设置在锅炉系统12的炉子出口平面部42中。应注意的是在替换实施例中，温度传感器可设置在锅炉系统12中的多个其他位置处。例如，温度传感器可设置在锅炉系统12的出口平面。
提供渣检测传感器116、118、120、121以产生分别指示锅炉系统12中第一、第二、第三和第四位置处的渣的厚度的信号(SLAG1)、(SLAG2)、(SLAG3)、(SLAG4)。应注意在替换实施例中，锅炉系统12中渣检测传感器的数目可多于4个渣检测传感器。例如，在替换实施例中，可在锅炉系统12中设置渣检测传感器库。如所述的，渣检测传感器116、118、120、121设置在锅炉系统12的后通道部42中。应注意在替换实施例中，渣检测传感器可设置在锅炉系统12的多个其它位置处。例如，渣检测传感器可设置在锅炉系统12的出口平面。
提供质量流量传感器119以产生指示供给到管道59的一次空气的量的(MAF1)信号，该信号由控制器122接收。
提供质量流量传感器117以产生指示供给到进气歧管44和燃烧器以及通气口的燃烧空气的量的(MAF2)信号，该信号由控制器122接收。
提供煤流量传感器123以产生指示供给到管道59的煤量的(CF)信号，该信号由控制器122接收。
提供控制器122以产生控制信号，从而控制阀80、82、84、86、88的操作位置和促动器90、92，以在燃烧器47、48、50、52处获得期望的A/F比和空气-燃料质量流。而且，提供控制器122以接收来自CO传感器94、96、98、99的指示在第一、第二、第三、和第四位置处的CO水平的信号(CO1-CO4)，并从中确定CO水平。而且，提供控制器122以接收来自温度传感器110、112、114、115的指示在第一、第二、第三和第四位置处的温度水平的信号(TEMP1-TEMP4)，并从中确定温度水平。此外，提供控制器122以接收来自渣检测传感器116、118、120、121的指示在第一、第二、第三和第四位置处的渣厚度的信号(SLAG1-SLAG4)，并从中确定渣的厚度。控制器122包括中央处理器(CPU)130、只读存储器(ROM)132、随机存取存储器(RAM)134和输入-输出(I/O)接口136。当然，可利用任何其它常规类型的计算机存储介质，例如包括闪存或类似物。CPU 30执行存储在ROM 132和RAM 134中至少一个中的用于实现下面描述的控制方法论的软件算法。
参照图2，说明了由控制器122执行的软件算法的方框图。特别地，软件算法包括燃烧器A/F比估算模块170、基于质量流的影响因素图172、空间A/F比估算模块174和空间温度和CO估算模块176。
提供燃烧器A/F比估算模块170以计算燃烧器47、48、50、52的每一个的A/F比。特别地，模块170根据供给到燃烧器47、48、50、52的一次空气、二次空气和三次空气以及煤的量和由碎煤机22提供的煤量计算每个燃烧器的A/F比。
基于质量流的影响因素图172包括使每个燃烧器的排气的质量流量与锅炉系统12中第一、第二、第三和第四位置的每个位置相关联的表。控制器122可利用基于质量流的影响因素图172以确定哪些燃烧器主要影响锅炉系统12中的特定位置。特别地，通过确定从一特定燃烧器到一特定位置的质量流的值大于阈值质量流的值，控制器122可确定该特定燃烧器主要影响锅炉系统12中的该特定位置。
在替换实施例中，基于质量流的影响因素图172包括指示百分比质量流的值的表，该百分比质量流的值指示从每个燃烧器流向第一、第二、第三和第四位置的每个位置的质量流的百分比。通过确定与一特定燃烧器和一特定位置相联系的百分比值大于阈值百分比值，控制器122可确定该特定燃烧器主要影响锅炉系统12中的该特定位置。例如，基于质量流的影响因素图172可指示在第一位置的总质量流的10％是来自燃烧器47。如果阈值百分比值是5％，那么控制器122将确定燃烧器47主要影响第一位置的质量流。当然，也可能其它燃烧器主要影响第一位置的质量流。
基于质量流的影响因素图172可使用锅炉系统12的等温物理模型和流体动力定标技术或锅炉系统12的计算流体动力模型来确定。
提供空间A/F比估算模型174以计算在锅炉系统12中第一、第二、第三和第四位置的每个位置处的A/F比。特别地，模型174利用与每个燃烧器相联系的A/F比和基于质量流的影响因素图172来计算在锅炉系统12中第一、第二、第三和第四位置的每一个位置处的A/F比。
空间温度和CO估算模块176利用第一、第二、第三和第四位置的每一个位置处的空间A/F比和基于质量流的影响因素图172来估算由燃烧器47、48、50、52的每一个在第一、第二、第三和第四位置处产生的热能的量和CO水平。
参照图3-7，现在说明用于调节锅炉系统12中的温度水平的方法。该方法可利用由控制器122执行的软件算法来实现。
在步骤190，分别设置在锅炉系统12中第一多个位置处的多个温度传感器，产生分别指示该第一多个位置处的温度水平的第一多个信号。例如，温度传感器110、112、114、115可分别产生分别指示分别在第一、第二、第三和第四位置处的温度水平的信号(TEMP1)、(TEMP2)、(TEMP3)、(TEMP4)。
在步骤192，控制器122接收第一多个信号并确定与第一多个位置相联系的第一多个温度水平。例如，控制器122可接收信号(TEMP1)、(TEMP2)、(TEMP3)、(TEMP4)并确定分别与第一、第二、第三和第四位置相联系的第一、第二、第三和第四温度水平。
在步骤194，多个CO传感器产生分别指示第一多个位置处的CO水平的第二多个信号。例如，CO传感器94、96、98、99可产生分别指示分别在第一、第二、第三和第四位置处的CO水平的信号(CO1)、(CO2)、(CO3)、(CO4)。
在步骤196，控制器122接收第二多个信号并确定与第一多个位置相联系的多个CO水平。
例如，控制器122可接收信号(CO1)、(CO2)、(CO3)、(CO4)并确定分别与第一、第二、第三和第四位置相联系的第一、第二、第三和第四CO水平。
在步骤198，空气流传感器119产生指示进入锅炉系统12的一次空气质量流的(MAF1)信号，该信号由控制器122接收。
在步骤200，空气流传感器117产生指示进入进气歧管44的燃烧空气质量流的(MAF2)信号，该信号由控制器接收。燃烧空气质量流包括由燃烧器接收的二次空气和三次空气以及由通气口53接收的过度燃烧空气。
在步骤202，煤流量传感器123产生指示进入锅炉系统12的煤(如，总工厂用煤流)的量的(CF)信号，该信号由控制器122接收。当然，在替换实施例中，每个燃烧器接收的煤的量可使用设置在每个燃烧器中或与每个燃烧器流动连通的煤流量传感器计算或监测。
在步骤204，基于(MAF1)信号、(MAF2)信号和(CF)信号，控制器122执行燃烧器A/F比估算模块170以确定锅炉系统中第一多个燃烧器的每一个燃烧器的A/F比。例如，基于(MAF1)信号、(MAF2)信号和(CF)信号，控制器122可执行燃烧器A/F比估算模块170以确定用于燃烧器47、48、50、52的A/F比。
在步骤206，控制器122确定(i)包括第一多个位置的子集的第二多个位置，是否具有大于阈值温度水平的温度水平和大于阈值CO水平的CO水平，以及(ii)包括第一多个位置的另一个子集的第三多个位置，是否具有小于或等于阈值温度水平的温度水平和小于或等于阈值CO水平的CO水平。如果步骤206的值是“是”，则方法进入步骤208。否则，方法进入步骤220。
在步骤208，控制器122基于第一多个燃烧器的每个燃烧器的A/F比，利用基于质量流的影响因素图172，执行空间A/F比估算模块174，来估算第二多个位置的每个位置处的A/F比，并确定第二多个燃烧器，该第二多个燃烧器包括主要影响第二多个位置处的温度和CO水平的第一多个燃烧器的子集。
例如，控制器122可基于燃烧器47、48、50、52的每一个的A/F比，利用基于质量流的影响因素图172，执行模块174以确定第一和第二位置处的A/F比。而且，例如，控制器142可确定主要影响锅炉系统12中第一和第二位置处的温度水平和CO水平的燃烧器47、48。
在步骤210，控制器122基于各个位置处的A/F比，执行空间温度和CO估算模块176，以估算由第一多个燃烧器的每个燃烧器在锅炉系统中第二多个位置的每个位置处产生的热能的量和CO水平。例如，控制器122可基于第一和第二位置处的A/F比，执行模块176以估算由燃烧器47、40、50、52的每一个在锅炉系统12中第一和第二位置的每一个位置处产生的热能的量和CO水平。
在步骤212，基于估算的第二多个位置的每个位置处的热能的量和CO水平，控制器122增加第二多个燃烧器的至少一个燃烧器的A/F比，以朝向阈值温度水平降低第二多个位置处的温度水平和朝向阈值CO水平降低第二多个位置处的CO水平。例如，控制器122可基于由燃烧器47、48、50、52在锅炉系统12中第一位置和第二位置处产生的热能的量和CO水平，增加燃烧器47、48的至少一个燃烧器的A/F比。在一典型实施例中，通过减少进入燃烧器47、48的至少一个中的燃料质量流同时维持或减少输送到燃烧器47、48的至少一个的空气质量流，控制器122增加A/F比。
在步骤214，控制器122基于第一多个燃烧器的每个燃烧器中的A/F比，利用基于质量流的影响因素图172，执行空间A/F比估算模块174以估算第三多个位置的每个位置处的A/F比，并确定第三多个燃烧器，该第三多个燃烧器包括主要影响第三多个位置处的温度和CO水平的第一多个燃烧器的子集。例如，基于燃烧器47、48、50、52的每一个的A/F比，控制器122可利用基于质量流的影响因素图172，执行模块174以确定第三和第四位置处的A/F比。而且，例如，控制器142可确定燃烧器50、52主要影响锅炉系统12中的第三和第四位置处的温度水平和CO水平。
在步骤216，基于各个位置处估算的A/F比，控制器122执行空间温度和CO估算模块176，以估算由第一多个燃烧器的每个燃烧器在锅炉系统12中第三多个位置的每个位置处产生的热能的量和CO水平。例如，基于第三和第四位置处的A/F比，控制器122可执行模块176以估算由燃烧器47、48、50、52在锅炉系统12中第三和第四位置处产生的热能的量和CO水平。
在步骤218，基于第三多个位置的每个位置处估算的热能的量和CO水平，控制器122降低第三多个燃烧器的至少一个燃烧器的A/F比，同时维持第三多个位置处的温度水平小于或等于阈值温度水平以及第三多个位置处的CO水平小于或等于阈值CO水平。例如，基于由燃烧器47、48、50、52在锅炉系统12中第三和第四位置处产生的热能的量和CO水平，控制器122可减少燃烧器50、52的至少一个的A/F比。在一个典型实施例中，通过增加进入燃烧器50、52的至少一个的燃料质量流，同时维持或减少输送到燃烧器50、52的至少一个的空气质量流，控制器122减少A/F比。
在步骤220，控制器122确定(i)包括第一多个位置的子集的第四多个位置，是否具有大于阈值温度水平的温度水平和小于或等于阈值CO水平的CO水平，以及(ii)包括第一多个位置的另一个子集的第五多个位置，是否具有小于或等于阈值温度水平的温度水平和大于阈值CO水平的CO水平。如果步骤220的值是“是”，则方法进入步骤222。否则，方法返回步骤190。
在步骤222，基于第一多个燃烧器的每个燃烧器的A/F比，控制器122利用基于质量流的影响因素图172，执行空间A/F比估算模块174以估算第四多个位置的每个位置处的A/F比，并确定第四多个燃烧器，该第四多个燃烧器包括主要影响第四多个位置处的温度和CO水平的第一多个燃烧器的子集。
在步骤224，基于各个位置处估算的A/F比，控制器122执行空间温度和CO估算模块176以估算由第一多个燃烧器的每个燃烧器在锅炉系统12中第四多个位置的每个位置处产生的热能的量和CO水平。
在步骤226，基于第四多个位置的每个位置处估算的热能的量和CO水平，控制器122减少进入第四多个燃烧器的至少一个燃烧器的空气-燃料质量流，同时维持或减少第四多个燃烧器的至少一个燃烧器的A/F比，以朝向阈值温度水平降低第四多个位置处的温度水平，同时维持第四多个位置处的CO水平小于或等于阈值CO水平。
在步骤228，基于第一多个燃烧器的每个燃烧器的A/F比，控制器122利用基于质量流的影响因素图172，执行空间A/F比估算模块174，以估算第五多个位置的每个位置处的A/F比，并确定第五多个燃烧器，该第五多个燃烧器包括主要影响第五多个位置处的温度和CO水平的第一多个燃烧器的子集。
在步骤230，基于各个位置处估算的A/F比，控制器122执行空间温度和CO估算模块176以估算由第一多个燃烧器的每个燃烧器在锅炉系统12中第五多个位置的每个位置处产生的热能的量和CO水平。
在步骤232，基于在第五多个位置的每个位置处估算的热能的量和CO水平，控制器122增加进入第五多个燃烧器的至少一个燃烧器的空气-燃料质量流，同时维持或增加第五多个燃烧器的至少一个燃烧器的A/F比。在步骤232后，方法返回步骤190。
本发明的用于调节温度水平的系统、方法和产品相对于其它系统和方法提供了显著的优点。特别地，这些实施例提供了下述的技术效果调节供给燃烧器的A/F比和空气-燃料质量流的至少一个，以降低锅炉系统中大于阈值温度水平的预定位置处的温度水平。
上述方法可以实现为计算机程序代码的形式，其包含实现在有形的介质，例如软盘、CD ROM、硬盘或任何其它计算机可读存储介质中的指令，其中，当计算机程序代码由计算机载入并执行时，该计算机成为实现本发明的设备。
尽管本发明参照典型实施例进行描述，但是本领域技术人员可以理解，在不背离本发明的范围的情况下，可以作出各种变化和元件等效替换。另外，在不背离本发明范围的情况下，根据本发明的教导，可以作出许多改进以适应特定情况。因而，本发明不局限于用于实施本发明公开的实施例，本发明包括所有落入预计的权利要求范围的实施方式。而且，术语第一、第二等的使用并不表示任何重要性的次序，而是使用术语第一、第二等以区别不同元件。
部件列表发电系统10锅炉系统12控制系统13涡轮发电机14运输机16料仓18
给煤机20碎煤机22空气源24烟囱28炉子40后通道部42进气歧管44节流阀45节流阀46燃烧器47、48、50、52通气口53管道59、60、62、64、66、68同心设置的管70、72、74线圈阀80、82、84、86、88燃烧空气促动器90过度燃烧空气促动器92CO传感器94、96、98、99温度传感器110、112、114、115渣检测传感器116、118、120、121空气质量流传感器117、119控制器122煤流量传感器123中央处理器(CPU)130只读存储器(ROM)132随机存取存储器(RAM)134输入-输出(I/O)接口136模块170基于质量流的影响因素图172空间A/F比估算模块174空间温度和CO估算模块176。
权利要求
1.一种用于调节锅炉系统(12)内预定位置的温度水平的方法，该锅炉系统(12)具有设置在其中的第一多个燃烧器(47，48，50，52)、多个温度传感器(110，112，114，115)以及多个CO传感器(94，96，98，99)，该方法包括从设置在锅炉系统(12)中的多个温度传感器(110，112，114，115)接收第一多个信号；基于该第一多个信号，确定锅炉系统(12)中的第一多个位置处的多个温度水平；从设置在锅炉系统(12)中的多个CO传感器(94，96，98，99)接收第二多个信号；基于该第二多个信号，确定在第一多个位置处的多个CO水平；确定温度水平大于阈值温度水平并且CO水平大于阈值CO水平的第二多个位置，该第二多个位置是第一多个位置的子集；确定锅炉系统(12)中促使第二多个位置具有的温度水平大于阈值温度水平并且CO水平大于阈值CO水平的第二多个燃烧器，该第二多个燃烧器是第一多个燃烧器(47，48，50，52)的子集；以及增加第二多个燃烧器的至少一个燃烧器的A/F比，以朝向阈值温度水平降低第二多个位置处的温度水平，并阈值CO水平降低第二多个位置处的CO水平。
2.如权利要求1所述的方法，其中，确定第二多个燃烧器包括访问基于质量流的影响因素图(172)，其指示在第二多个位置的每个位置处的来自第一多个燃烧器(47，48，50，52)的每个燃烧器的空气-燃料质量流或百分比质量流；以及从第一多个燃烧器(47，48，50，52)中识别具有大于预定值的空气-燃料质量流或百分比质量流的燃烧器，以确定第二多个燃烧器。
3.如权利要求1所述的方法，其中，增加第二多个燃烧器的至少一个燃烧器中的A/F比包括，减少进入第二多个燃烧器的至少一个燃烧器的燃料质量流，同时维持或减少输送到第二多个燃烧器的至少一个燃烧器的空气质量流。
4.如权利要求1所述的方法，还包括确定温度水平小于或等于阈值温度水平或者CO水平小于或等于阈值CO水平的第三多个位置，该第三多个位置是第一多个位置的子集；确定锅炉系统(12)中的第三多个燃烧器，其促使第三多个位置具有小于或等于阈值温度水平的温度水平或者小于或等于阈值CO水平的CO水平，该第三多个燃烧器是第一多个燃烧器(47，48，50，52)的子集；减少第三多个燃烧器的至少一个燃烧器的A/F比，同时维持第三多个位置处的温度水平小于或等于阈值温度水平，以及第三多个位置处的CO水平小于或等于阈值CO水平。
5.如权利要求4所述的方法，其中，减少第三多个燃烧器的至少一个燃烧器的A/F比包括，增加进入第三多个燃烧器的至少一个燃烧器的燃料质量流，同时维持或增加输送到第三多个燃烧器的至少一个燃烧器的空气质量流。
6.一种用于调节锅炉系统(12)内预定位置处的温度水平的控制系统(13)，该锅炉系统(12)具有第一多个燃烧器(47，48，50，52)，该控制系统(13)包括设置在锅炉系统(12)中的多个温度传感器(110，112，114，115)，该多个温度传感器(110，112，114，115)构造成产生指示锅炉系统(12)中第一多个位置处的温度水平的第一多个信号；设置在锅炉系统(12)中的多个CO传感器(94，96，98，99)，该多个CO传感器(94，96，98，99)构造成产生指示锅炉系统(12)中第一多个位置处的CO水平的第二多个信号；可操作地耦合到多个温度传感器(110，112，114，115)以及多个CO传感器(94，96，98，99)的控制器(122)，该控制器(122)构造成基于第一多个信号确定第一多个位置处的多个温度水平，该控制器(122)还构造成基于第二多个信号确定第一多个位置处的多个CO水平，该控制器(122)还构造成确定温度水平大于阈值温度水平并且CO水平大于阈值CO水平的第二多个位置，该第二多个位置是第一多个位置的子集，该控制器(122)还构造成确定锅炉系统(12)中促使第二多个位置具有大于阈值温度水平的温度水平和大于阈值CO水平的CO水平的第二多个燃烧器，该第二多个燃烧器是第一多个燃烧器(47，48，50，52)的子集，该控制器(122)还构造成增加第二多个燃烧器的至少一个燃烧器的A/F比，从而朝向阈值温度水平降低第二多个位置处的温度水平，并朝向阈值CO水平降低第二多个位置处的CO水平。
7.如权利要求6所述的控制系统(13)，其中，控制器(122)还构造成访问基于质量流的影响因素图(172)，其指示在第二多个位置的每个位置处的来自第一多个燃烧器(47，48，50，52)的每个燃烧器的空气-燃料质量流或百分比质量流，控制器(122)还构造成从第一多个燃烧器(47，48，50，52)中识别具有大于预定值的空气-燃料质量流或百分比质量流的燃烧器，以确定第二多个燃烧器。
8.如权利要求6所述的控制系统(13)，其中，控制器(122)还构造成增加第二多个燃烧器的至少一个燃烧器的A/F比包括，减少进入第二多个燃烧器的至少一个燃烧器的燃料质量流，同时维持或减少输送至第二多个燃烧器的至少一个燃烧器的空气质量流。
9.如权利要求6所述的控制系统(13)，其中，控制器(122)还构造成确定温度水平小于或等于阈值温度水平或者CO水平小于或等于阈值CO水平的第三多个位置，该第三多个位置是第一多个位置的子集，控制器(122)还构造成确定锅炉系统(12)中的第三多个燃烧器，其促使第三多个位置具有小于或等于阈值温度水平的温度水平或者小于或等于阈值CO水平的CO水平，第三多个燃烧器是第一多个燃烧器(47，48，50，52)的子集，控制器(122)还构造成减少第三多个燃烧器的至少一个燃烧器的A/F比，同时维持第三多个位置处的温度水平小于或等于阈值温度水平以及第三多个位置处的CO水平小于或等于阈值CO水平。
10.一种用于调节锅炉系统(12)内预定位置的温度水平的控制系统(13)，锅炉系统(12)具有第一多个燃烧器(47，48，50，52)，该控制系统(13)包括设置在锅炉系统(12)中的多个温度传感器(110，112，114，115)，该多个温度传感器(110，112，114，115)构造成产生指示锅炉系统(12)中第一多个位置处的温度水平的第一多个信号；设置在锅炉系统(12)中的多个CO传感器(94，96，98，99)，该多个CO传感器(94，96，98，99)构造成产生指示锅炉系统(12)中第一多个位置处的CO水平的第二多个信号；可操作地耦合到多个温度传感器(110，112，114，115)以及多个CO传感器(94，96，98，99)的控制器(122)，该控制器(122)构造成基于第一多个信号确定第一多个位置处的多个温度水平，该控制器(122)还构造成基于第二多个信号确定第一多个位置处的多个CO水平，该控制器(122)还构造成确定温度水平大于阈值温度水平并且CO水平小于或等于阈值CO水平的第二多个位置，该第二多个位置是第一多个位置的子集，该控制器(122)还构造成确定锅炉系统(112)中的第二多个燃烧器，其促使第二多个位置具有大于阈值温度水平的温度水平和小于或等于阈值CO水平的CO水平，该第二多个燃烧器是第一多个燃烧器(47，48，50，52)的子集，该控制器(122)还构造成减少进入第二多个燃烧器的至少一个燃烧器的空气-燃料质量流，同时维持或减少第二多个燃烧器的至少一个燃烧器的A/F比，从而朝向阈值温度水平降低第二多个位置处的温度水平，同时维持第二多个位置处的CO水平小于或等于阈值CO水平。
全文摘要
提供一种用于调节锅炉系统(12)中预定位置的温度水平的系统、方法和产品。锅炉系统(12)具有设置在其中的多个燃烧器、多个温度传感器(110、112、114、115)和CO传感器(94、96、98、99)。系统利用多个温度传感器(110、112、114、115)确定锅炉系统(12)内具有相对较高温度水平的位置，接着调节影响这些位置的燃烧器的A/F比，以降低所述位置处的温度水平，同时维持CO水平处于或低于阈值水平。
文档编号F22B35/00GK101025270SQ200610130950
公开日2007年8月29日 申请日期2006年11月30日 优先权日2005年11月30日
发明者N·C·韦默, A·V·塔沃尔 申请人:通用电气公司