用于锅炉的风粉均衡燃烧自动控制系统、方法和存储介质与流程

1.本发明涉及锅炉自动控制技术领域，具体涉及一种用于锅炉的风粉均衡燃烧自动控制系统、方法和存储介质。


背景技术：

2.w火焰锅炉是为挥发分较低的无烟煤、贫煤等煤种专门设计的炉型，煤种适应性较强，能够显著改善低挥发分煤种在着火、低负荷稳燃等方面的性能。与传统四角切圆燃烧、对冲燃烧锅炉相比，相同蒸发量情况下，w火焰锅炉由于炉膛宽度更宽以及下部水冷壁多采用垂直管屏布置，易造成炉膛热负荷分配不均，产生水冷壁壁温偏差、汽包水位偏差、汽温偏差等问题。
3.由于w火焰锅炉宽度方向布置的燃烧器数量较多，且变工况时，需要投停燃烧器，一次风粉及二次风粉、燃尽风粉的配合难以把握。常规自动控制系统较难保持风粉均衡燃烧，容易造成局部热负荷偏高的问题，或在上炉膛发生主流烟气刷墙的情况。因此，w火焰锅炉运行人员一般采用手动控制方法控制风、粉，但手动控制方法存在滞后以及控制准确性的问题，无法解决当下w火焰锅炉运行工况多变时发生的一系列燃烧问题。
4.常规自动控制系统无法实现风粉均衡燃烧的主要原因是缺少炉膛温度场、近壁面还原性气氛等关键参数，无法获取当前炉内实际燃烧状况，不能针对性地调节风粉参数，难以适应煤质变化、负荷变化等情况。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于锅炉的风粉均衡燃烧自动控制系统、方法和存储介质，不仅解决了传统常规自动控制条件下锅炉风粉燃烧不均匀导致炉膛热负荷偏差问题，而且能够自动控制锅炉的风粉均衡燃烧，节约了人工成本。
6.为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
7.本发明提供一种用于锅炉的风粉均衡燃烧自动控制系统，包括：
8.上炉膛截面温度场测量模块：所述上炉膛截面温度场测量模块用于测量上炉膛截面温度场数据；
9.燃烧室近壁面co测量模块：所述燃烧室近壁面co测量模块用于测量燃烧室近壁面co浓度数据；
10.分布式控制模块：所述分布式控制模块用于测量机组分布式控制的运行参数数据；
11.数据通讯模块：所述数据通讯模块用于实时采集上炉膛截面温度场数据、燃烧室近壁面co浓度数据和分布式控制的运行参数数据并传输至自动控制策略运算模块；
12.自动控制策略运算模块：所述自动控制策略运算模块用于接收上炉膛截面温度场测量数据、燃烧室近壁面co测量数据和机组分布式控制的运行参数数据，通过运算获得当前燃烧状况下风粉参数调整策略并计算出风粉参数实时调整目标值，该风粉参数实时调整
目标值通过数据通讯模块回传至分布式控制模块；
13.偏置指令叠加模块：所述偏置指令叠加模块用于根据通讯回传至分布式控制模块的风粉参数实时调整目标值，通过分布式控制模块的逻辑组态和画面组态，以设定值偏置指令的形式并入风粉控制回路以能够实现对锅炉的风粉运行参数的实时自动控制。
14.本发明提供一种用于锅炉的风粉均衡燃烧自动控制系统、方法和存储介质，不仅解决了传统常规自动控制条件下锅炉风粉燃烧不均匀导致炉膛热负荷偏差问题，而且能够自动控制锅炉的风粉均衡燃烧，节约了人工成本。
15.作为优选技术方案，所述数据通讯模块用于对分布式控制模块和自动控制策略运算模块的数据双向通讯。
16.作为优选技术方案，所述数据通讯模块包括：异常数据判断模块，所述异常数据判断模块用于对每个回传分布式控制模块的风粉参数实时调整目标值数据进行异常判断，判断正常的风粉参数实时调整目标值数据传输至偏置指令叠加模块。
17.作为优选技术方案，所述自动控制策略运算模块包括：运算服务模块，所述运算服务模块用于通过机组分布式控制的运行参数数据及校准试验获得风粉运行参数数据与上炉膛截面温度场数据及燃烧室近壁面co测量数据之间的耦合关系，以锅炉运行经济性参数和锅炉运行安全性参数为优化控制目标，计算出锅炉的风粉参数实时调整目标值。
18.本发明还提供一种用于锅炉的风粉均衡燃烧自动控制方法，包括以下步骤：
19.采集测量得到的上炉膛截面温度场数据、燃烧室近壁面co浓度数据、分布式控制的运行参数数据；
20.根据上炉膛截面温度场测量数据、燃烧室近壁面co测量数据和机组分布式控制的运行参数数据，通过运算获得当前燃烧状况下风粉参数调整策略并计算出风粉参数实时调整目标值；
21.对每个风粉参数实时调整目标值数据进行异常判断；
22.将判断正常的风粉参数实时调整目标值数据通过逻辑组态和画面组态，以设定值偏置指令的形式并入风粉控制回路以能够实现对锅炉的风粉运行参数的实时自动控制。
23.作为优选技术方案，测量上炉膛截面温度场数据包括以下步骤：在锅炉上炉膛区域采用非接触式测温方法测量上炉膛截面温度场数据，通过在上炉膛上设置非接触式测温元件，非接触式测温元件用于测量获得上炉膛截面温度分布情况得到上炉膛截面温度场数据。
24.作为优选技术方案，测量燃烧室近壁面co浓度数据采用轮测方法测试燃烧室近壁面co浓度数据。
25.作为优选技术方案，采用轮测方法测量燃烧室近壁面co浓度数据包括以下步骤：在锅炉燃烧室区域水冷壁处通过让管方式布置多个测量管座，所述测量管座用于抽取近壁面烟气，所述测量管座上设有控制测量烟气路径件，抽取烟气经过预处理后接入co浓度测量器，co浓度测量器测量获得燃烧室近壁面的co浓度数据。
26.作为优选技术方案，通过运算获得当前燃烧状况下风粉参数调整策略并计算出风粉参数实时调整目标值包括以下步骤：通过机组分布式控制的运行参数数据及校准试验获得风粉运行参数数据与上炉膛截面温度场数据及燃烧室近壁面co测量数据之间的耦合关系，以锅炉运行经济性参数和锅炉运行安全性参数为优化控制目标，计算出锅炉的风粉参
数实时调整目标值。
27.本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的用于锅炉的风粉均衡燃烧自动控制方法。
28.本发明提供一种用于锅炉的风粉均衡燃烧自动控制系统、方法和存储介质，不仅解决了传统常规自动控制条件下锅炉风粉燃烧不均匀导致炉膛热负荷偏差问题，而且能够自动控制锅炉的风粉均衡燃烧，节约了人工成本。
附图说明
29.图1为本发明提供的上炉膛截面温度及燃烧室近壁面co测孔结构图；
30.图2为本发明提供的上炉膛截面二维温度场结构图；
31.图3为本发明提供的燃烧室近壁面co浓度结构图；
32.图4为本发明提供的一种用于锅炉的风粉均衡燃烧自动控制系统的部分流程图；
33.图5为本发明提供的一种用于锅炉的风粉均衡燃烧自动控制系统的流程图；
34.1-锅炉燃烧室区域水冷壁；2-co浓度测量管座；3-锅炉上炉膛区域水冷壁；4-温度场测量管座。
具体实施方式
35.下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
36.可以理解，本发明是通过一些实施例为了达到本发明的目的，如图4-5所示，本发明提供一种用于锅炉的风粉均衡燃烧自动控制系统，包括：
37.上炉膛截面温度场测量模块：所述上炉膛截面温度场测量模块用于测量上炉膛截面温度场数据；
38.燃烧室近壁面co测量模块：所述燃烧室近壁面co测量模块用于测量燃烧室近壁面co浓度数据；
39.分布式控制模块：所述分布式控制模块用于测量机组分布式控制的运行参数数据；
40.数据通讯模块：所述数据通讯模块用于实时采集上炉膛截面温度场数据、燃烧室近壁面co浓度数据和分布式控制的运行参数数据并传输至自动控制策略运算模块；所述数据通讯模块还用于对分布式控制模块和自动控制策略运算模块的数据双向通讯；
41.自动控制策略运算模块：所述自动控制策略运算模块用于接收上炉膛截面温度场测量数据、燃烧室近壁面co测量数据和机组分布式控制的运行参数数据，通过运算获得当前燃烧状况下风粉参数调整策略并计算出风粉参数实时调整目标值，该风粉参数实时调整目标值通过数据通讯模块回传至分布式控制模块；所述自动控制策略运算模块包括：运算服务模块，所述运算服务模块用于通过机组分布式控制的运行参数数据及校准试验获得风粉运行参数数据与上炉膛截面温度场数据及燃烧室近壁面co测量数据之间的耦合关系，以锅炉运行经济性参数和锅炉运行安全性参数为优化控制目标，计算出锅炉的风粉参数实时调整目标值；
42.所述数据通讯模块包括：异常数据判断模块，所述异常数据判断模块用于对每个回传分布式控制模块的风粉参数实时调整目标值数据进行异常判断，判断正常的风粉参数
实时调整目标值数据传输至偏置指令叠加模块；
43.偏置指令叠加模块：所述偏置指令叠加模块用于根据通讯回传至分布式控制模块判断正常的风粉参数实时调整目标值，通过分布式控制模块的逻辑组态和画面组态，以设定值偏置指令的形式并入风粉控制回路以能够实现对锅炉的风粉运行参数的实时自动控制；
44.通过上炉膛截面温度场测量模块、燃烧室近壁面co测量模块、分布式控制模块、数据通讯模块、自动控制策略运算模块和偏置指令叠加模块，以上五个模块最终能够实现自动控制锅炉的风粉均衡燃烧，节约了人工成本，避免了传统常规自动控制条件下锅炉风粉燃烧不均匀导致炉膛热负荷偏差的问题出现。
45.本发明还提供一种用于锅炉的风粉均衡燃烧自动控制方法，包括以下步骤：
46.在锅炉上炉膛区域采用非接触式测温方法测量上炉膛截面温度场数据；
47.测量燃烧室近壁面co浓度数据采用轮测方法测试燃烧室近壁面co浓度得到燃烧室近壁面co测量数据；
48.采集测量得到的上炉膛截面温度场数据、燃烧室近壁面co浓度数据、分布式控制的运行参数数据；
49.根据上炉膛截面温度场测量数据、燃烧室近壁面co测量数据和机组分布式控制的运行参数数据，通过运算获得当前燃烧状况下风粉参数调整策略并计算出风粉参数实时调整目标值；
50.通过运算获得当前燃烧状况下风粉参数调整策略并计算出风粉参数实时调整目标值包括具体以下步骤：通过机组分布式控制的运行参数数据及校准试验获得风粉运行参数数据与上炉膛截面温度场数据及燃烧室近壁面co测量数据之间的耦合关系，以锅炉运行经济性参数和锅炉运行安全性参数为优化控制目标，计算出锅炉的风粉参数实时调整目标值；
51.对每个风粉参数实时调整目标值数据进行异常判断；
52.将判断正常的风粉参数实时调整目标值数据通过逻辑组态和画面组态，以设定值偏置指令的形式并入风粉控制回路以能够实现对锅炉的风粉运行参数的实时自动控制。
53.本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上任一项所述的用于锅炉的风粉均衡燃烧自动控制方法。
54.这样最终能够实现自动控制锅炉的风粉均衡燃烧，节约了人工成本，避免了传统常规自动控制条件下锅炉风粉燃烧不均匀导致炉膛热负荷偏差的问题出现。
55.如图1和图3所示，本发明提供的燃烧室近壁面co测量结构，在锅炉燃烧室区域水冷壁1处通过让管方式布置多个测量管座2，所述测量管座2用于抽取近壁面烟气，所述测量管座上设有控制测量烟气路径件，抽取烟气经过预处理后接入co浓度测量器，co浓度测量器测量获得燃烧室近壁面的co浓度数据。
56.如图2所示，在锅炉上炉膛区域采用非接触式测温方法测量上炉膛截面温度场，通过在上炉膛上设置非接触式测温元件，非接触式测温元件用于测量获得上炉膛截面温度分布情况得出上炉膛截面温度场数据。
57.如图4-5所示，以某w火焰锅炉为例，本发明提供一种用于锅炉的风粉均衡燃烧自动控制系统，包括：
58.上炉膛截面温度场测量模块：用于在w火焰锅炉上炉膛区域采用非接触式测温方法测量上炉膛截面温度场，非接触式测温方法指的是声学法或光学法，通过在上炉膛≥30米高度方向布置有非接触式测温元件，非接触式测温元件测量获得上炉膛截面温度分布情况得到上炉膛截面温度场数据；
59.燃烧室近壁面co测量模块：用于测量获得燃烧室区域近避免co浓度分布情况得到燃烧室近壁面co数据；在w火焰锅炉燃烧室区域水冷壁处通过让管方式布置多个测量管座，抽取近壁面烟气，经过降温、除湿、除尘等预处理步骤后接入co测量仪表，测量获得燃烧室近壁面co浓度分布情况，燃烧室近壁面co测量模块采用轮测方法测量co浓度，即在燃烧室前墙、后墙、左墙、右墙测量管座的测孔位置分别布置1个co测量仪表，每个区域通过电磁阀控制测量烟气路径；
60.分布式控制模块(dcs端)：用于测量机组分布式控制的运行参数数据；
61.数据通讯模块：用于通过独立的通讯服务器实时采集机组分布式控制的运行参数数据(dcs运行数据)、上炉膛截面温度场数据和燃烧室近壁面co浓度数据，并将自动控制策略运算模块得出的风粉参数实时调整目标值回传至分布式控制模块，数据通讯系统采用modbus rtu协议实现对分布式控制模块(dcs端)和自动控制策略运算模块的数据双向通讯，同过模拟量采集实现上炉膛截面温度场数据和燃烧室近壁面co数据的单向通讯，数据通讯模块还用于对每个回传分布式控制模块的风粉参数实时调整目标值进行异常判断，防止异常数据对机组运行产生影响；
62.自动控制策略运算模块：用于接收通过数据通讯模块同步获取上炉膛截面温度场数据、燃烧室近壁面co数据和机组分布式控制的运行参数数据，通过运算服务模块运算获得当前燃烧状况下风粉参数调整策略；运算服务模块通过机组分布式控制的运行参数数据及校准试验获得风粉运行参数与上炉膛截面温度场数据及燃烧室近壁面co测量数据之间的耦合关系，以锅炉运行经济性和锅炉运行安全性参数为优化控制目标，计算出锅炉的风粉参数实时调整目标值，该锅炉的风粉参数实时调整目标值通过数据通讯模块回传至分布式控制模块；在此过程中，数据通讯模块还用于对每个回传分布式控制模块的风粉参数实时调整目标值进行异常判断，防止异常数据对机组运行产生影响；
63.偏置指令叠加模块：用于根据通讯回传至分布式控制模块判断正常的风粉参数实时调整目标值，通过分布式控制模块的逻辑组态和画面组态，以设定值偏置指令的形式并入风粉控制回路以能够实现对锅炉的风粉运行参数的实时自动控制；
64.机组分布式控制的运行参数数据包括：锅炉的氧量、锅炉的风量、锅炉的煤量、风门开度等参数；
65.控制测量烟气路径件优选电磁阀；
66.通过上炉膛截面温度场测量模块、燃烧室近壁面co测量模块、分布式控制模块、数据通讯模块、自动控制策略运算模块和偏置指令叠加模块，以上五个模块最终能够实现自动控制锅炉的风粉均衡燃烧，避免了传统常规自动控制条件下锅炉风粉燃烧不均匀导致炉膛热负荷偏差的问题出现。
67.可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不
会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。