燃煤锅炉低负荷稳燃控制方法及系统

本发明涉及自动控制，尤其涉及一种燃煤锅炉低负荷稳燃控制方法及系统。

背景技术：

1、由于风电、光电的不可预测性，电网对稳定和安全运行的要求将越来越高。煤炭是最主要、最可靠的化石能源，燃煤电厂的灵活性与电力系统整体调节性能有着关键影响。随着煤电机组灵活性改造工作的推进，越来越多的机组开始进行深度调峰，机组最小出力记录下降。

2、在深度调峰下，燃煤锅炉存在制粉系统调节性能差，燃烧系统火焰难稳定的问题。现有技术多关注于适用于低负荷的新型燃烧器、新型炉膛设计等，然而关注燃煤锅炉低负荷稳燃的运行控制方法的技术仍然较少。现行的燃烧调整大量依靠人力和经验，缺少系统化、自动化的燃烧调节与优化方法。同时燃烧设备的调节比较粗糙，现有的制粉、配风设备难以支持对燃烧进行实时的精细调节。

3、为解决上述问题，有研究采用中速磨配粉仓的新型制粉系统结构，具有制粉-燃烧过程解耦的特点，实现了锅炉灵活供粉。但是未改善锅炉燃烧控制的原有框架，未考虑燃煤锅炉的制粉-燃烧过程的整体控制，没有给出异常工况和变工况条件下保障炉膛燃烧稳定的方法。因此，如何提供一种燃煤锅炉低负荷稳燃控制方法的需求是目前业界亟待解决的重要课题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种燃煤锅炉低负荷稳燃控制方法及系统。

2、本发明提供一种燃煤锅炉低负荷稳燃控制方法，包括：

3、根据燃煤锅炉的火焰燃烧状态，确定所述燃煤锅炉的燃烧稳燃指标，所述燃烧稳燃指标用于表示所述燃煤锅炉的燃烧稳定性；

4、在所述燃煤锅炉的运行负荷小于第一预设阈值的情况下，针对燃烧稳燃指标和其他指标综合最大化这一目标进行稳燃优化，获得所述燃煤锅炉的燃烧器的配风量和/或配粉量，形成风粉控制表，根据风粉控制表，根据风粉控制表向所述燃煤锅炉的dcs系统发送燃烧调整指令，指示锅炉稳定燃烧；

5、在所述燃煤锅炉的运行负荷小于第一预设阈值的情况下，根据所述燃烧稳燃指标，评估不稳状态的危急程度和持续时间，并发出相应的紧急稳燃指令，根据所述紧急稳燃指令进行燃烧调整、投油或投等离子稳燃。

6、根据本发明提供的一种燃煤锅炉低负荷稳燃控制方法，在所述根据燃煤锅炉的火焰燃烧状态，确定所述燃煤锅炉的燃烧稳燃指标之前，还包括：

7、使用火焰监视器采集所述燃烧器的燃烧图像；

8、对所述燃烧图像进行分析，得到所述燃煤锅炉的火焰燃烧状态。

9、根据本发明提供的一种燃煤锅炉低负荷稳燃控制方法，所述火焰燃烧状态包括火焰亮度、火焰几何尺寸、炉膛温度和火焰闪烁频率中的一种或多种。

10、根据本发明提供的一种燃煤锅炉低负荷稳燃控制方法，所述根据燃煤锅炉的火焰燃烧状态，确定所述燃煤锅炉的燃烧稳燃指标，包括：

11、确定所述燃煤锅炉的火焰燃烧状态与所述燃煤锅炉在稳定工况时的火焰燃烧状态之间的偏差；

12、根据所述偏差，确定所述燃煤锅炉的燃烧稳燃指标。

13、根据本发明提供的一种燃煤锅炉低负荷稳燃控制方法，通过以下公式根据燃煤锅炉的火焰燃烧状态，确定所述燃煤锅炉的燃烧稳燃指标：

14、

15、其中，tzrq为当前火焰燃烧主燃区温度，tzrq,0为所述燃煤锅炉在100％运行负荷下的火焰燃烧主燃区温度，lzh为当前火焰最小着火距离，lzh,0为所述燃煤锅炉在100％运行负荷下的火焰最小着火距离，a和b为权重。

16、根据本发明提供的一种燃煤锅炉低负荷稳燃控制方法，还包括：

17、在所述燃煤锅炉的运行负荷小于所述第一预设阈值的情况下，对所述燃煤锅炉的燃烧器的配风量和/或配粉量进行优化，使得所述燃煤锅炉的炉膛一氧化碳浓度降低、效率增加且燃烧稳燃指标增加；

18、将所述燃烧器优化后的配风量和/或配粉量保存在所述风粉控制表中。

19、根据本发明提供的一种燃煤锅炉低负荷稳燃控制方法，所述向dcs系统发送燃烧调整指令，包括：

20、若所述燃烧稳燃指标小于第二预设阈值的时长达到预设时长，则向所述燃煤锅炉的ccs系统发出变负荷方速率限制指令，以减小所述燃煤锅炉的变负荷速率；

21、在所述燃煤锅炉的变负荷速率减小后，若所述燃烧稳燃指标小于所述第二预设阈值，则向所述燃煤锅炉的ccs系统发出变负荷方速率闭锁信号，对所述燃煤锅炉暂停变负荷，根据所述燃烧器的配风量和/或配粉量向dcs系统发送燃烧调整指令，以指示所述dcs系统进行燃烧调整。

22、根据本发明提供的一种燃煤锅炉低负荷稳燃控制方法，所述向dcs系统发送燃烧调整指令，指示锅炉稳定燃烧，包括：

23、指示所述dcs系统减小第一预设比例的所述配风量；

24、若减小所述配风量后所述燃烧稳燃指标增大且小于所述第二预设阈值，则继续指示所述dcs系统减小第二预设比例的配风量；

25、若减小所述配风量后所述燃烧稳燃指标减小，指示所述dcs系统增大第三预设比例的配风量；

26、若增大所述配风量后所述燃烧稳燃指标增大且小于所述第二预设阈值，则继续指示所述dcs系统增大第四预设比例的配风量。

27、本发明还提供一种燃煤锅炉低负荷稳燃控制系统，包括：

28、评估模块，用于根据燃煤锅炉的火焰燃烧状态，确定所述燃煤锅炉的燃烧稳燃指标，所述燃烧稳燃指标用于表示所述燃煤锅炉的燃烧稳定性；

29、第一控制模块，用于在所述燃煤锅炉的运行负荷小于第一预设阈值的情况下，针对燃烧稳燃指标和其他指标综合最大化这一目标进行稳燃优化，获得所述燃煤锅炉的燃烧器的配风量和/或配粉量，形成风粉控制表，根据风粉控制表向所述燃煤锅炉的dcs系统发送燃烧调整指令，指示锅炉稳定燃烧；

30、第二控制模块，用于在所述燃煤锅炉的运行负荷小于第一预设阈值的情况下，根据所述燃烧稳燃指标，评估不稳状态的危急程度和持续时间，并发出相应的紧急稳燃指令，根据所述紧急稳燃指令进行燃烧调整、投油或投等离子稳燃。

31、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述燃煤锅炉低负荷稳燃控制方法。

32、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述燃煤锅炉低负荷稳燃控制方法。

33、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述燃煤锅炉低负荷稳燃控制方法。

34、本发明提供的燃煤锅炉低负荷稳燃控制方法及系统，通过燃烧状态监控和评估系统实时检测炉膛燃烧状态，并给出炉膛燃烧稳定性的定量判定指标；稳燃自动控制系统可根据燃烧优化的结果，给出锅炉风粉量前馈值，在稳态工况下调节炉膛燃烧稳定，也可利用燃烧稳定性判定指标，进行异常工况和锅炉变工况条件下的炉膛燃烧的反馈控制，能够充分利用新型制粉系统的灵活调节性能，精细化地调整炉膛燃烧，协助运行人员调控燃烧过程稳定。