一种冶金燃气锅炉燃烧优化控制系统

摘要

一种冶金燃气锅炉优化控制系统涉及冶金燃气锅炉控制技术领域，包括汽包液位控制回路、主汽温度控制回路、炉膛压力控制回路、送风控制回路、空燃比优化控制器和负荷控制回路。该系统实现了燃气锅炉自动控制，各项技术指标满足燃气锅炉的运行指标，通过优化空燃比，使得煤气既可以充分燃烧，又不至于风量过大，增大排烟损失，实现锅炉的节能降耗；解决了汽包水位、炉膛压力和煤气压力的平稳性问题，虚假液位的问题，空气量和煤气量难以自动控制的问题，主汽温度精确控制的问题，实现了提前预判，提前动作，空燃比自寻优，燃烧更加稳定，达到了节能减排的目的。

主权项

一种冶金燃气锅炉优化控制系统，其特征在于设有汽包液位控制回路、主汽温度控制回路、炉膛压力控制回路、送风控制回路、空燃比优化控制器和煤气流量控制回路；汽包液位控制回路汽包液位控制回路采用串级控制方式，汽包液位设定器根据实际需要设定需要控制的汽包液位，汽包液位设定器输出与汽包液位测量仪表作为汽包液位调节器的输入，汽包液位调节器输出为汽水偏差补偿值，燃烧因素前馈补偿器输出与汽水偏差补偿值之和作为汽水偏差设定值，汽水偏差计算器输出为实际汽水偏差值作为汽水偏差测量值，汽水偏差设定值和汽水偏差测量值作为汽水偏差调节器的输入，汽水偏差调节器输出对给水阀门开度进行调整；主汽温度控制回路主汽温度设定器根据实际需要输出主汽温度设定值，主汽温度调节器根据主汽温度测量仪表得到的实际主汽温度值与主汽温度设定值之间的偏差，与根据燃烧因素前馈补偿器的输出共同调整减温水阀门的开度；炉膛压力控制回路炉膛压力设定值通过炉膛压力设定器设定，炉膛压力调节器根据炉膛压力测量仪表得到的实际炉膛压力值与炉膛压力设定值之间的偏差，与煤气空气前馈补偿器的输出共同调整引风机的开度；送风控制回路空气量调节器根据空气量设定器与空气量测量仪表测得的实际空气量的偏差，调整送风机开度，其中空气量设定器的输出是煤气测量仪表测得实际煤气量与空燃比计算器的输出的乘积，空燃比计算器输入是空燃比优化控制器与氧量空燃比补偿器之和；空燃比优化控制器首先设定寻优的步长SOP=ε*F_A，其中为F_A当前空气总流量，ε为允许误差①恒定煤气流量定值，将当前空气流量作为空气流量设定值输出到空气流量阀位计算器，优化控制器运行标志设置为ON，一段时间后记录一个优化目标函数值J₁；②选择增加空气流量，置n=n+1，空气流量设定值增量为设置的步长n*SOP，输出空气流量设定值到空气流量阀位计算器；修改当前的空气燃料比，转向第⑧步，n为计数器；③如果J₂>J₁时，说明寻找的方向正确，继续沿着这个方向寻找，把J₂的值赋给J₁，转向第②步；如果J₂<J₁时，判断是不是第一次寻优，即n是否为1，如果n=1时，则说明寻找方向错误，转向第④步；如果n≠1时，且|J₂‑J₁|<ε时，则当前空气燃料比为最佳状态，本次寻优结束，优化控制器运行标志设置为OFF；如果n≠1时，且|J₂‑J₁|>ε时，则变步长寻找置SOP=‑0.25*SOP，转向第②步；④选择增加空气流量，置n=n+1，空气流量设定值增量为设置的步长n*（‑SOP），输出空气流量设定值到空气流量阀位计算器，修改当前的空气燃料比，转向第⑧步；⑤如果J₂>J₁时，说明寻找方向正确，继续沿着该方向寻找，把J₂的值赋给J₁，转向第④步；⑥如果J₂<J₁时，且|J₂‑J₁|<ε时，则当前空气燃料比为最佳状态，本次寻优结束，优化控制器运行标志设置为OFF；⑦如果J₂<J₁时，且|J₂‑J₁|>ε时，则变步长寻找置SOP=‑0.25*SOP，转向第②步；⑧目标函数值计算，以动态响应后的稳态实时过程测量值，按优化目标函数计算目标函数值J₂，即优化输出作用到装置后的一段时间后开始计算，时间取决于过程的动态响应时间，返回原来的转过来的位置；煤气流量控制回路煤气流量调节器根据煤气流量设定器与煤气流量测量仪表测得的实际煤气流量的偏差，调整煤气调节阀门开度，其中煤气流量设定器的输入是煤气流量基本量设定、主汽压力调节器输出和煤气总管压力调节器输出之和；主汽压力调节器根据主汽压力设定器输出与主汽压力测量仪表测得实际主汽压力值的偏差进行调整；煤气总管压力调节器根据煤气总管压力设定器输出和煤气总管压力测量仪表测得实际总管压力值的偏差进行调整；主汽压力设定器和煤气总管压力设定器均根据实际需要进行设定。