【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及燃烧锅炉的控制，特别地涉及流化床锅炉的控制，诸如循环流化床(cfb)锅炉或鼓泡流化床(bfb)锅炉的控制。
技术介绍
1、通常利用燃烧锅炉(诸如，炉栅锅炉和流化床锅炉)来生成能够用于各种目的(诸如用于产生电力和热量)的蒸汽。
2、在流化床锅炉中，燃料和固体微粒床材料被引入到炉中。通过从炉的底部部分引入流化气体来使床材料和燃料流化。在炉中发生燃料焚烧。在bfb燃烧中，流化气体穿过床，使得流化气体在床中形成气泡。在bfb中，能够通过控制流化气体进料和燃料进料来相当便利地控制流化床。除了燃料之外，还可以将诸如硅酸铝(诸如，非水合黏土)和碱金属碱土金属碳酸盐及其混合物(诸如，石灰石或碳酸钙)的某些添加剂添加到燃烧，以改进可能的重金属、硫的吸附，并且还改进碱吸附。
3、在cfb燃烧中，流化气体穿过床材料。大多数床颗粒将被夹带在流化气体中，并且，它们将与烟道气体一起被携带。颗粒在至少一个颗粒分离器中与烟道气体分离，并且循环，从而使它们返回回到炉中。通常将流化床换热器布置在(一个或多个)颗粒分离器下游，以在颗粒返回到炉中之前，从颗粒回收热量。
4、在所有锅炉中，无论燃烧技术如何，燃烧条件(诸如，空气和燃料的混合)都可能不是理想的。
5、在改进ab的wo 2016/202640 a1下公布的国际申请公开了用于燃烧锅炉的热负载控制方法。在该方法中，如果锅炉的至少一个位置中的监测的烟道气体速度超过预确定最大烟道气体速度极限，则降低燃烧锅炉的热负载。烟道气体速度使用方程组来从烟道气体的体积
技术实现思路
1、专利技术目标
2、传统上，燃烧锅炉设计成针对给定的负载，该负载是锅炉的相应的锅炉最大连续额定值(bmcr)。这有时被称为设计负载水平。
3、本专利技术的目标是改进锅炉的性能、收益性和灵活性，并且还改进对锅炉负载的控制。该目标能够利用根据权利要求1的燃烧锅炉控制方法和根据权利要求19的燃烧锅炉来实现。
4、本专利技术的另外的目标是降低燃烧锅炉的控制系统的复杂性。该目标能够利用根据权利要求24的燃烧锅炉计算系统来达到。
5、从属权利要求描述了燃烧锅炉控制方法、燃烧锅炉以及燃烧锅炉计算系统的有利方面。
6、专利技术优点
7、燃烧锅炉控制方法包括以下的步骤：
8、a)监测燃烧锅炉的当前负载qh；
9、b)查找对于当前计算最大锅炉瞬时负载的这样的数字值，针对该数字值，利用锅炉的数字模型使用当前监测的过程数据来计算的至少一个烟道气体因子满足接受条件，并且将数字值选择为当前计算最大锅炉瞬时负载qh,最大；
10、c)向操作者指示当前计算最大锅炉瞬时负载qh,最大，和/或如果当前负载qh：
11、c1)小于当前计算最大锅炉瞬时负载，则：
12、c1i)对锅炉操作者指示可以增大锅炉负载，和/或
13、c1ii)自动地增大锅炉负载，
14、和/或
15、c2)大于当前计算最大锅炉瞬时负载，则：
16、c2i)对锅炉操作者指示锅炉负载qh超过当前计算最大锅炉瞬时负载，和/或
17、c2ii)自动地减小锅炉负载qh。
18、利用该方法，代替具有固定的锅炉最大负载，利用计算烟道气体因子并且选择其合适的接受条件的方法，有可能在处于或接近其当前计算最大锅炉瞬时负载时安全地操作燃烧锅炉，该当前计算最大锅炉瞬时负载有时可能比固定的锅炉最大负载能达到的值更高。当前计算最大锅炉瞬时负载能够高于设计负载水平。因此，可以改进锅炉的总体性能，并且能够实现增加的功率/热量产生。而且，由于当前计算最大锅炉瞬时负载可能偶尔小于设计负载水平，因而可以更好地减少由于超过当前计算最大锅炉瞬时负载而导致的锅炉磨损。换而言之，当前计算最大锅炉瞬时负载能够被认为是最大可允许的锅炉负载和/或优选的锅炉负载。
19、在所执行的测试中，本申请人已能够平均获得超过固定的锅炉最大负载的来自燃烧锅炉的功率输出。本申请人能够在测试中证明，对于燃烧锅炉，改进潜力可以处于2,5-5％之间，这对应于例如对于120mwth燃烧锅炉的3至6mwth。
20、优选地，在该方法中：
21、i)锅炉的当前监测的过程数据包括：
22、ia)烟道气体流动通道中的当前烟道气体离开温度；和
23、ib)对于烟道气体流动通道中的每个传热表面的热负荷，
24、并且进一步：
25、ii)来自ia)和ib)两者的监测的过程数据在烟道气体因子的计算中并且当查找对于当前计算最大锅炉瞬时负载qh，最大的数字值时使用。
26、换热器的热负荷的计算对于本领域技术人员是已知的，并且，热负荷能够例如通过使用以下的方程来获得：
27、q流体，i＝qm，流体，i*(h流体，外-h流体，内)
28、其中，qm，流体，i是第i个传热表面中的流体流量，h流体，内是进入到第i个传热表面的流体的焓，并且，h流体，外是从第i个传热表面离开的流体的焓。
29、可以执行查找，使得如果利用锅炉的数字模型使用当前监测的过程数据来计算的至少一个烟道气体因子未能满足接受条件，则自动地选择下一个数字值。优选地，迭代地选择下一个数字值。这可能能够实现使用计算库函数，并且特别地使用迭代求解器(诸如，对函数根进行求解的python fsolve函数)。
30、查找可以通过执行以下的计算步骤来实行：
31、-i：计算当锅炉的热负载对应于数字值时得到计算锅炉模型的对于锅炉烟道气体离开温度的估计值；
32、-ii：计算烟道气体质量流量
33、-iii：针对烟道气体流动通道中的每个传热表面而利用其当前热负荷来计算热负荷，该当前热负荷通过使用数字锅炉模型来校正；
34、-iv：针对烟道气体流动通道中的每个传热表面而使用计算的热负荷来使用对于锅炉烟道气体离开温度的估计值来从最接近烟道气体离开口的传热表面开始沿烟道气体流动的上游方向计算烟道气体流动通道中的每个传热表面处的烟道气体温度；
35、-v：针对烟道气体流动通道中的每个传热表面而计算烟道气体因子。
36、利用该方式，在其中锅炉的热负载对应于数字值的情形下，烟道气体流动通道中的每个传热表面(在此，并且在下文中，“传热表面”意指换热器、换热器管、换热器管束、换热器套件和/或换热器(诸如节热器)的构造群组)的情形能够利用烟道气体因子来数字地估计。优选地，术语“传热表面”意指换热器(诸如节热器)的构造群组。因此，我们现在能够测试作为对于当前计算最大锅炉瞬时负载的候选值的给定数字值是否将在传热表面处产生可接受的情形。
37、根据本专利技术的实施例，在步骤iii)中，数字锅炉模型属于形式q流体，i，候选值＝q流体，i，当前+本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种燃烧锅炉控制方法，包括以下的步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：执行所述查找，使得如果利用满足针对对于所述当前计算最大锅炉瞬时负载(Qh,最大)的所述数字值(Qh,候选值)的接受条件的所述锅炉的数字模型使用当前监测的过程数据来计算的所述至少一个烟道气体因子(dfi)未能满足接受条件，则自动地选择下一个数字值(Qh,候选值)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中：迭代地选择所述下一个数字值(Qh,候选值)。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中：所述查找通过执行以下的计算步骤来实行：
6.根据权利要求5所述的方法，其中：所述烟道气体因子包括或为：
7.根据权利要求6所述的方法，其中：n被选择成包括下者中的至少一个：
8.根据权利要求7所述的方法，其中：n的值随时间改变。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中：n的所述值从包括至少两个单独的锅炉的锅炉群组使用针对所述锅炉中的每个而监测的操作数据来确定。
10
11.根据权利要求5至10中的任一项所述的方法，其中：在步骤II)中，烟道气体质量流量的计算利用烟道气体组分的质量流量(qm,烟道气体，m)，其中，所述组分包括CO2、H2O、N2、SO2、O2。
12.根据权利要求5至11中的任一项所述的方法，其中：在步骤II)中，烟道气体质量流量的所述计算包括燃料参数。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中：对所述燃烧锅炉远程地执行所述步骤b)。
14.根据前述权利要求1至12中的任一项所述的方法，其中：所述步骤b)在所述燃烧锅炉处在本地执行。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中：
16.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中：所述接受条件包括滞后条件，在改变所述当前计算最大锅炉瞬时负载(Qh,最大)之前，要求预定义最小改变。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中：所述接受条件包括将所述计算的至少一个烟道气体因子(dfi)与相应的设计值比较，并且其中，在所述方法中，如果超过所述设计值，则拒绝所述数字值(Qh,候选值)。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中：所述燃烧锅炉是循环流化床(CFB)或鼓泡流化床(BFB)锅炉，并且，所述步骤b)针对所述燃烧锅炉传热表面而实行，所述燃烧锅炉传热表面优选地在所述炉(12)与所述烟囱(19)之间，可选地包括所述炉(12)。
19.一种燃烧锅炉，包括：
20.根据权利要求19所述的燃烧锅炉(10)，其中：所述控制系统包括(CS)边缘服务器(203)，所述边缘服务器(203)配置成处理对于当前监测的过程数据和/或当前负载的实时测量结果，即，通过过滤、平均和/或计算趋势。
21.根据权利要求19或20所述的燃烧锅炉，其中：所述控制系统配置成实行所述方法步骤b)，以在本地确定所述当前计算最大锅炉瞬时负载(Qh,最大)。
22.根据权利要求19或20所述的燃烧锅炉，其中：所述控制系统配置成将数据发送到远程、优选地基于云的计算系统，其配置成实行所述方法步骤b)并且将所述当前计算最大锅炉瞬时负载(Qh,最大)返回到所述控制系统。
23.根据权利要求22所述的燃烧锅炉，其中：所述边缘服务器配置成减少传递到远程计算系统的测量数据的量。
24.一种燃烧锅炉计算系统，包括：
25.根据权利要求24所述的锅炉计算系统，其中：
26.根据权利要求24或权利要求25所述的锅炉计算系统，其中：所述锅炉计算系统配置成使用对于所述燃烧锅炉(10)的经处理的测量数据来适配或校准对于燃烧锅炉(10)的数字模型。
27.根据权利要求24至26中的任一项所述的锅炉计算系统，其中：所述锅炉计算系统配置成使用也从其它燃烧锅炉(10)收集的经处理的测量数据来适配或校准对于燃烧锅炉(10)的数字模型。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种燃烧锅炉控制方法，包括以下的步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：执行所述查找，使得如果利用满足针对对于所述当前计算最大锅炉瞬时负载(qh,最大)的所述数字值(qh,候选值)的接受条件的所述锅炉的数字模型使用当前监测的过程数据来计算的所述至少一个烟道气体因子(dfi)未能满足接受条件，则自动地选择下一个数字值(qh,候选值)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中：迭代地选择所述下一个数字值(qh,候选值)。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中：所述查找通过执行以下的计算步骤来实行：
6.根据权利要求5所述的方法，其中：所述烟道气体因子包括或为：
7.根据权利要求6所述的方法，其中：n被选择成包括下者中的至少一个：
8.根据权利要求7所述的方法，其中：n的值随时间改变。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中：n的所述值从包括至少两个单独的锅炉的锅炉群组使用针对所述锅炉中的每个而监测的操作数据来确定。
10.根据权利要求5至9中的任一项所述的方法，其中：步骤i)中的所述计算，所述烟道气体离开温度基本上通过如下的方程或优选地其一次近似、二次近似、三次近似或更高次近似来估计：
11.根据权利要求5至10中的任一项所述的方法，其中：在步骤ii)中，烟道气体质量流量的计算利用烟道气体组分的质量流量(qm,烟道气体，m)，其中，所述组分包括co2、h2o、n2、so2、o2。
12.根据权利要求5至11中的任一项所述的方法，其中：在步骤ii)中，烟道气体质量流量的所述计算包括燃料参数。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中：对所述燃烧锅炉远程地执行所述步骤b)。
14.根据前述权利要求1至12中的任一项所述的方法，其中：所述步骤b)在所述燃烧锅炉处在本地执行。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中：
16.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中：所述接...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·凯图宁，J·米耶蒂宁，
申请(专利权)人：住友重机械福惠能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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