一种等离子微油复合点火系统及其分层预测控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种等离子微油复合点火系统及其分层预测控制方法，该系统包括等离子点火系统和微油点火系统，等离子点火系统和微油点火系统分别与分层预测控制模块连接，分层预测控制模块根据锅炉的实时状态信息以及设置的点火关系模型，分别输出对应于等离子点火系统和微油点火系统的点火参数；等离子点火系统和微油点火系统分别根据对应的点火参数进行点火启动操作。与现有技术相比，本发明专利技术采用分层预测控制方式，以实现锅炉的复合点火，具有优越的节油特点，应用安全可靠，既能保留等离子点火的优点，又能弥补其能量不足的缺点，提高了煤粉燃尽率及机组运行的安全性，同时增强了系统对煤种的适应性。系统对煤种的适应性。系统对煤种的适应性。

【技术实现步骤摘要】
一种等离子微油复合点火系统及其分层预测控制方法


[0001]本专利技术涉及发电厂工业控制
，尤其是涉及一种等离子微油复合点火系统及其分层预测控制方法。

技术介绍

[0002]火力发电机组的启停及低负荷稳燃需要消耗大量的石油资源，随着我国火力发电设备装机总容量的增加，年耗油量越来越大。为贯彻国家节能减排政策，电力行业正积极推进多项节省点火和助燃用油的技术，目前在火力发电厂应用最为广泛的就是等离子点火和微油点火技术。
[0003]然而在实际应用中，等离子点火方式在运行时容易发生断弧、燃烧器内结焦、阴极使用寿命短、磨煤机振动、初期燃尽率低、积灰、易自燃等问题，此外，等离子受到点火功率的限制，对煤种的适应能力有限。目前，国内等离子发生器的最大功率为300kw，相当于24kg/h轻柴油的热功率，在燃烧难着火煤种时，不能可靠点燃煤粉气流，当煤种多变时，也不易点燃煤粉气流。等离子对于收到基挥发分处于18％以下的煤种，点火比较困难，对于贫煤、无烟煤目前尚不能点燃；对烟煤来说，即使灰分高达30％也能点燃。
[0004]微油枪点火则会发生油枪堵塞、漏油、运行中熄火、燃烧器内结焦、磨煤机振动、初期燃尽率低、积灰、易自燃等问题。微油枪由于出力选择范围较大，煤种适应能力理论上要强于等离子点火，但煤质越差，需要点燃煤粉的燃油量就越大。同时由于微油枪燃油必须消耗氧气，对于贫煤，增大油枪出力达150kg/h以上时，一次风率只有10％～15％，煤、油抢风影响点燃的问题就非常突出。如果对小油枪加大配风，着火后由于气流的热膨胀，燃烧器内的流速就会上升到远高于火焰传播速度的程度，燃烧器的阻力比正常燃烧上升3～4倍，这必然会严重影响微油枪的点火效果和节油效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种等离子微油复合点火系统及其分层预测控制方法，以解决现有点火方式在点火过程中能量不足、耗油量大的问题。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种等离子微油复合点火系统，包括等离子点火系统和微油点火系统，所述等离子点火系统和微油点火系统分别与分层预测控制模块连接，所述分层预测控制模块根据锅炉的实时状态信息以及设置的点火关系模型，分别输出对应于等离子点火系统和微油点火系统的点火参数；所述等离子点火系统和微油点火系统分别根据对应的点火参数进行点火启动操作。
[0007]进一步地，所述等离子点火系统包括依次连接的PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)和DCS(Distributed Control System，分散控制系统)，所述PLC与分层预测控制模块连接，以接收等离子点火系统对应的点火参数，并输出对应的控制信息给DCS，所述DCS用于监测风粉以及对风机和水泵进行控制。
[0008]进一步地，所述PLC连接有多个整流柜，所述整流柜对应连接至等离子点火器。
[0009]进一步地，所述整流柜通过隔离变压器进行整流操作。
[0010]进一步地，所述DCS包括风粉监测单元、风机控制柜和冷却水泵控制柜，所述风机控制柜与风机连接，所述冷却水泵控制柜与水泵连接。
[0011]进一步地，所述微油点火系统包括热工控制子系统、油燃烧子系统和冷炉制粉子系统，所述热工控制子系统分别与冷炉制粉子系统、油燃烧子系统连接，用于分别控制冷炉制粉子系统和油燃烧子系统的工作状态，所述冷炉制粉子系统通过一次风管连接至煤粉燃烧器，以将制成的煤粉输送至煤粉燃烧器，所述煤粉燃烧器与热工控制子系统连接，由热工控制子系统控制煤粉燃烧器的工作状态。
[0012]进一步地，所述热工控制子系统设置有用于测量煤粉浓度的第一传感器以及用于测量一次风速的第二传感器，所述第一传感器和第二传感器分别与冷炉制粉子系统连接，所述热工控制子系统还设置有用于检测火焰的第三传感器、用于检测煤粉燃烧器壁温的第四传感器以及用于采集煤粉燃烧器状态图像的监视器。
[0013]一种用于等离子微油复合点火系统的分层预测控制方法，包括以下步骤：
[0014]S1、根据历史数据，分别构建电厂锅炉控制变量与等离子点火关系模型、电厂锅炉控制变量与微油点火关系模型；
[0015]S2、基于步骤S1构建的关系模型，结合当前锅炉的状态信息，分别在预设的等离子点火层采样时间、微油点火层采样时间内计算得到等离子点火系统和微油点火系统对应的点火参数。
[0016]进一步地，所述电厂锅炉控制变量与等离子点火关系模型具体为：
[0017][0018]s.t.L
h
(t
f
,q
h
)≥L
M
‑
ε1[0019]|f(x(t
f
),u,L
h
(t
f
,q
h
))|≤ε2[0020]h(x(t))≤0,iT
h
≤t≤t
f
[0021]其中，L
h
为等离子点火参数，q
h
为等离子点火优化参数向量，t
f
为等离子点火启动的最终时间，L
M
为满负载，i∈N为用于定义等离子层采样时间的索引，T
h
为等离子点火层的采样时间，iT
h
为等离子点火层的第i个采样时间，ε1和ε2是等离子点火约束的紧缩项，f(x(t
f
),u,L
h
(t
f
,q
h
))为锅炉对应于等离子点火的状态信息，x(t
f
)为等离子点火启动最终时间对应的状态变量，u为等离子点火相关输入量，L
h
(t
f
,q
h
)为等离子点火启动最终时间对应的等离子点火参数，h(x(t))为状态变量x(t)对应的设备变量，t为时间变量。
[0022]进一步地，所述电厂锅炉控制变量与微油点火关系模型具体为：
[0023][0024]T
h
＝kT
l
(k∈N,k≥1)
[0025]s.t.h(x(t))≤0,t∈[jT
l
,(j+N
p
)T
l
][0026]T
c
≥N
p
*T
l
[0027]其中，N
p
为预测范围，T
c
为可调谐时间常数，用于定义由等离子层计算的远期燃机负载，L
l
(t,q
l
)为微油点火参数化函数，q
l
为微油点火优化参数向量，T
l
为微油点火层的采样时间，j∈N为用于定义微油层采样时间的索引，jT
l
为微油点火层的第j个采样时间。
[0028]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0029本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等离子微油复合点火系统，其特征在于，包括等离子点火系统(1)和微油点火系统(2)，所述等离子点火系统(1)和微油点火系统(2)分别与分层预测控制模块(3)连接，所述分层预测控制模块(3)根据锅炉(4)的实时状态信息以及设置的点火关系模型，分别输出对应于等离子点火系统(1)和微油点火系统(2)的点火参数；所述等离子点火系统(1)和微油点火系统(2)分别根据对应的点火参数进行点火启动操作。2.根据权利要求1所述的一种等离子微油复合点火系统，其特征在于，所述等离子点火系统(1)包括依次连接的PLC和DCS，所述PLC与分层预测控制模块(3)连接，以接收等离子点火系统(1)对应的点火参数，并输出对应的控制信息给DCS，所述DCS用于监测风粉以及对风机和水泵进行控制。3.根据权利要求2所述的一种等离子微油复合点火系统，其特征在于，所述PLC连接有多个整流柜，所述整流柜对应连接至等离子点火器。4.根据权利要求3所述的一种等离子微油复合点火系统，其特征在于，所述整流柜通过隔离变压器进行整流操作。5.根据权利要求2所述的一种等离子微油复合点火系统，其特征在于，所述DCS包括风粉监测单元、风机控制柜和冷却水泵控制柜，所述风机控制柜与风机连接，所述冷却水泵控制柜与水泵连接。6.根据权利要求1所述的一种等离子微油复合点火系统，其特征在于，所述微油点火系统(2)包括热工控制子系统、油燃烧子系统和冷炉制粉子系统，所述热工控制子系统分别与冷炉制粉子系统、油燃烧子系统连接，用于分别控制冷炉制粉子系统和油燃烧子系统的工作状态，所述冷炉制粉子系统通过一次风管连接至煤粉燃烧器，以将制成的煤粉输送至煤粉燃烧器，所述煤粉燃烧器与热工控制子系统连接，由热工控制子系统控制煤粉燃烧器的工作状态。7.根据权利要求6所述的一种等离子微油复合点火系统，其特征在于，所述热工控制子系统设置有用于测量煤粉浓度的第一传感器以及用于测量一次风速的第二传感器，所述第一传感器和第二传感器分别与冷炉制粉子系统连接，所述热工控制子系统还设置有用于检测火焰的第三传感器、用于检测煤粉燃烧器壁温的第四传感器以及用于采集煤粉燃烧器状态图像的监视器。8.一种用于如权利要求1所述等离子微油复合点火系统的分层预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据历史数据，分别构建电厂锅炉控制变量与等离子点火关系模型、电厂锅炉控制变量与微油点火关系模型；S2、基于步骤S1构建的关系模型，结合当前锅炉的状态信息，分别在预设的等离子点火层采样时间、微油点火层采样时间内计算得到等离子点火系统和微油点火系统对应的点火参数。9.根据权利要求8所述的一种分层预测控制方法，其特征在于，所述电厂锅炉控制变量与等离子点...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨枫，施文，张泉水，朱富强，
申请(专利权)人：华能国际电力股份有限公司上海石洞口第一电厂，
类型：发明
国别省市：