专利名称：锅炉送风量的自动优化控制方法
技术领域：
本发明涉及一种锅炉控制技术，特别是指一种锅炉送风量的自动优化控制方法。
背景技术：
众所周知，锅炉进行燃烧控制时，要及时调节送风量使其与锅炉的燃料消耗量相适应，从而保证锅炉的热效率总是维持在最高值，对应的送风量就是最佳送风量，对应的过剩空气系数即为最佳过剩空气系数。大家熟知的燃烧自动调节方法是，通过锅炉热力实验找出锅炉的最佳过剩空气系数和对应的最佳烟气含氧量，然后用在线烟气氧量仪连续测量烟气含氧量，再由燃烧自动调节系统自动调节烟气含氧量维持在最佳值。这种调节方法有一个明显的缺点，就是不同的锅炉最佳烟气含氧量是不同的，而就算是同一台锅炉，当它的负荷或燃料特性变化时，最佳烟气含氧量也不同，因此自动调节到所谓的最佳烟气含氧量时，锅炉的热效率并不一定就是最高的，所以这个调节方法没有实际的应用价值。
本发明的申请人针对这种状况，提出了一种锅炉的最佳送风量自动优化调节方法，与上述的方法完全不同，根据这个方法设计的燃烧自动调节系统，通过自动计算锅炉的实际热效率，并进行优化计算，自动找到最佳的送风量，以保持锅炉的热效率总是维持在最高水平。这个方法不需要为了找最佳烟气含氧量对锅炉进行热力测试(这是一项复杂的繁重的工作)，更不需要安装在线烟气氧量仪(这种仪器很昂贵，维护费用高)。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种运行稳定、自动化程度高、可有效提高锅炉热效率的锅炉送风量的自动优化控制方法。
本发明的技术方案是这样的；一种锅炉送风量的自动优化控制方法，是通过实时测量锅炉运行参数和燃料消耗量，计算锅炉的热效率，将这些数据送到数字模糊调节器中进行分析，正确调节送风量，使其逐步逼近实际工况的最佳送风量；当送风量的变化量与热效率的变化量的比值大于零时，继续按这个方向调节送风量；当斜率小于零时，按相反方向调节送风量；当斜率等于零时，这时对应的送风量就是最佳值。
上述的锅炉送风量的自动优化控制方法中所述的数字模糊调节器的控制方法是，将锅炉效率、风煤比优化，设定风煤比、最佳风煤比，实际给煤量、需要送风量数据输入微分单元，微分单元输出需风量汇总，经人工设置的修正送风量修正后传递给PID调节器或手调器控制送风变频器工作；在手动状态时风煤比优化＝0，最佳风煤比＝设定风煤比+风煤比优化，需要送风量＝最佳风煤比×实际给煤量，需风量汇总＝送风频率，修正送风量＝需风量汇总-需要送风量；在自动状态时最佳风煤比＝设定风煤比+风煤比优化，需要送风量＝最佳风煤比×实际给煤量，修正送风量＝人工设定值，需风量汇总＝需要送风量+修正送风量。
上述的锅炉送风量的自动优化控制方法中所述的微分单元按正作用工作，包括一个比例带为100％的比例单元。
上述的锅炉送风量的自动优化控制方法中所述的设定风煤比可根据公式设定风煤比＝送风频率/实际给煤量，进行估算或通过下述试验确定(1)在较低负荷运行约1小时，锅炉燃烧正常后记下对应的送风频率Fd和给煤量Md；(2)在较高负荷运行约1小时，锅炉燃烧正常后记下对应的送风频率Fg和给煤量Mg；(3)设定风煤比＝(Fg-Fd)/(Mg-Md)，在触摸屏上人工输入。
上述的锅炉送风量的自动优化控制方法中所述的修正送风量是在触摸屏上人工输入。
上述的锅炉送风量的自动优化控制方法中所述的风煤比优化中的取样周期取值范围10～600秒，在触摸屏上人工输入；锅炉效率优化盲区取值范围0.1～2.0％，在触摸屏上人工输入；优化步长取值在触摸屏上人工输入；上述的锅炉送风量的自动优化控制方法中所述的取样周期取值范围是180～300秒，锅炉效率优化盲区取值范围是0.5～1.0％。
本发明的方法与现有技术相比，具有下述优点解决了传统燃煤锅炉运行中送风量无法实现自动控制的难题，为燃煤锅炉的高效运行提供了一种可行的技术解决方案。
图1是本发明的控制方框图；图2是本发明中风煤比优化控制方框图；图3是本发明中风煤比优化原理示意图。
具体实施例方式
参阅图1所示，本发明的锅炉送风量的自动优化控制方法，是通过实时测量锅炉主要参数和燃料消耗量，计算锅炉的热效率，将这些数据送到一个数字模糊调节器中进行分析，正确调节送风量，使其逐步逼近实际工况的最佳送风量。当送风量的变化量与热效率的变化量的比值(即热效率与送风量关系曲线的斜率，以下简称斜率)大于零时，说明原来的送风量变化方向正确，必须继续按这个方向调节送风量；当斜率小于零时，说明原来的送风量变化方向不正确，必须按相反方向调节送风量；当斜率等于零时，热效率达到实际工况的最高值，即这时对应的送风量就是最佳值。由于锅炉工况总是不断变化的，因此最佳送风量也是不断变化的，必须不断进行优化调节，使送风量总是向最佳值逼近，从而保持锅炉的热效率总是维持在实际工况应该达到的最佳水平。
本发明的控制方法是一个纯比例调节系统，送风量的大小主要是依据实际给煤量的大小，按风煤比来确定；其关键是怎样确定一个最佳风煤比来保证锅炉燃烧效率最高，为此设计了一个风煤比优化环节。
本发明中的设定风煤比是一个经验数值，在触摸屏上人工输入，可按式设定风煤比＝送风频率/实际给煤量，进行估算，也可以按下述办法通过试验确定(1)在较低负荷运行约1小时，锅炉燃烧正常后记下对应的送风频率Fd和给煤量Md；(2)在较高负荷运行约1小时，锅炉燃烧正常后记下对应的送风频率Fg和给煤量Mg；(3)设定风煤比＝(Fg-Fd)/(Mg-Md)(设定风煤比接近最佳风煤比的程度取决于对锅炉燃烧是否达到最佳状态的判断)。
为了便于人工干预燃烧，还设计了修正送风量环节，可以在自动运行时，适当调节送风量，修正送风量通过在触摸屏上人工输入。
为了实现无扰切换，本发明的控制系统按以下算法进行自动跟踪手动状态时风煤比优化＝0(同时退出风煤比优化)；最佳风煤比＝设定风煤比+风煤比优化；需要送风量＝最佳风煤比×实际给煤量；需风量汇总＝送风频率；修正送风量＝需风量汇总-需要送风量。
自动状态时最佳风煤比＝设定风煤比+风煤比优化；需要送风量＝最佳风煤比×实际给煤量；修正送风量＝人工设定值；需风量汇总＝需要送风量+修正送风量。
本发明的方法中，微分单元按正作用工作，必须包括一个比例带为100％(放大倍数为1)的比例单元；微分作用是针对链条炉的燃烧有较长滞后时间的特点而设计的，目的是让系统有一定量的超调。
参阅图2所示，为本发明的风煤比优化模块，其中的取样周期取值范围10～600秒，最好是180～300秒，可在触摸屏上人工输入；锅炉效率优化盲区Amq取值范围0.1～2.0％，最好是0.5～1.0％，可在触摸屏上人工输入；优化步长的取值在触摸屏上人工输入；不符合流程图上列出的条件的所有情况，都不改变风煤比优化的数值；系统运行后(不论是否投入优化)，按照设定的取样周期取样，并顺序后移更新。风煤比优化模块要独立设计一个窗口(可切换)，用于设置参数，显示上述框图中的所有运算结果，以便掌握优化运行情况。
参阅图3所示，为本发明的风煤比优化原理示意图，图中横轴为风煤比，纵轴为锅炉效率，其中最佳风煤比＝设定风煤比+风煤比优化。图中左面的运行情况是，当前效率A0、前一次效率A1、前两次效率A2，当风煤比优化增加一个步长，即风煤比增大时，锅炉效率提高；相反若风煤比减少时，锅炉效率降低。图中右面的运行情况是，当前效率A0、前一次效率A1、前两次效率A2，当风煤比优化减小一个步长，即风煤比减少时，锅炉效率提高；相反若风煤比增加时，锅炉效率降低。
实施例在广东省佛山市顺德金纺集团热电事业部的四台35T/h的链条炉，里采用本发明的方法进行送风量的自动控制，设定风煤比＝0.6，取样周期＝30秒，优化步长＝0.5；在使用中通过煤量的计量及过热蒸汽流量的计量，得出锅炉的热效率，相比以前采用有10多年操作经验的司炉工人工控制，热效率至少提高了2％，经济效益是十分明显的。
权利要求
1.一种锅炉送风量的自动优化控制方法，其特征是通过实时测量锅炉运行参数和燃料消耗量，计算锅炉的热效率，将这些数据送到数字模糊调节器中进行分析，正确调节送风量，使其逐步逼近实际工况的最佳送风量；当送风量的变化量与热效率的变化量的比值大于零时，继续按这个方向调节送风量；当斜率小于零时，按相反方向调节送风量；当斜率等于零时，这时对应的送风量就是最佳值。
2.根据权利要求1所述的锅炉送风量的自动优化控制方法，其特征是所述的数字模糊调节器的控制方法是，将锅炉效率、风煤比优化，设定风煤比、最佳风煤比，实际给煤量、需要送风量数据输入微分单元，微分单元输出需风量汇总，经人工设置的修正送风量修正后传递给PID调节器或手调器控制送风变频器工作；在手动状态时风煤比优化＝0，最佳风煤比＝设定风煤比+风煤比优化，需要送风量＝最佳风煤比×实际给煤量，需风量汇总＝送风频率，修正送风量＝需风量汇总-需要送风量；在自动状态时最佳风煤比＝设定风煤比+风煤比优化，需要送风量＝最佳风煤比×实际给煤量，修正送风量＝人工设定值，需风量汇总＝需要送风量+修正送风量。
3.根据权利要求2所述的锅炉送风量的自动优化控制方法，其特征是所述的微分单元按正作用工作，包括一个比例带为100％的比例单元。
4.根据权利要求2所述的锅炉送风量的自动优化控制方法，其特征是所述的设定风煤比可根据公式设定风煤比＝送风频率/实际给煤量，进行估算或通过下述试验确定(1)在较低负荷运行约1小时，锅炉燃烧正常后记下对应的送风频率Fd和给煤量Md；(2)在较高负荷运行约1小时，锅炉燃烧正常后记下对应的送风频率Fg和给煤量Mg；(3)设定风煤比＝(Fg-Fd)/(Mg-Md)，在触摸屏上人工输入。
5.根据权利要求2所述的锅炉送风量的自动优化控制方法，其特征是所述的修正送风量是在触摸屏上人工输入。
6.根据权利要求2所述的锅炉送风量的自动优化控制方法，其特征是所述的风煤比优化中的取样周期取值范围10～600秒，在触摸屏上人工输入；锅炉效率优化盲区取值范围0.1～2.0％，在触摸屏上人工输入；优化步长取值在触摸屏上人工输入；
7.根据权利要求6所述的锅炉送风量的自动优化控制方法，其特征是所述的取样周期取值范围是180～300秒，锅炉效率优化盲区取值范围是0.5～1.0％。
全文摘要
本发明公开了一种锅炉送风量的自动优化控制方法，旨在提供一种运行稳定、自动化程度高、可有效提高锅炉热效率的送风控制方法，技术要点是通过实时测量锅炉运行参数和燃料消耗量，计算锅炉的热效率，将这些数据送到数字模糊调节器中进行分析，正确调节送风量，使其逐步逼近实际工况的最佳送风量；当送风量的变化量与热效率的变化量的比值大于零时，继续按这个方向调节送风量；当斜率小于零时，按相反方向调节送风量；当斜率等于零时，这时对应的送风量就是最佳值；本发明用于燃煤锅炉的送风量优化控制。
文档编号F23N5/00GK101078525SQ20071002879
公开日2007年11月28日 申请日期2007年6月25日 优先权日2007年6月25日
发明者周振华, 陈雁 申请人:周振华, 陈雁