一种循环流化床锅炉炉内炉外脱硫系统协调控制方法与流程

1.本发明涉及工业热工燃烧装置节能环保技术领域，尤其涉及一种循环流化床锅炉炉内炉外脱硫系统协调的控制方法。


背景技术：

2.我国是一个以煤炭为主要能源的国家，燃煤发电是我国煤炭利用的最重要途径之一，在燃煤火电机组排放的众多大气污染物中，so2以及粉尘对环境的危害较大，是要控制的主要污染物。随着社会的进步和经济的发展，火电厂对大气环境的污染已受到人们的普遍关注，因此有效的降低污染物排放以改善对环境的影响是我国能源领域可持续发展所面临的严峻挑战。目前，控制燃煤污染技术有煤燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后烟气脱硫。
3.现有关于脱硫控制技术有多种。其中，新疆生产建设兵团农八师天山铝业有限公司公开了一项发明专利“一种采用半干法脱硫的控制方法”（申请号：cn201510913014.7），具体地是以主pid以设定脱硫出口so2浓度与脱硫出口在线测量so2浓度的偏差pi运算结果来控制变频螺旋给料机的消石灰给料量；副pid以脱硫入口在线测量so2浓度的一阶惯性与脱硫入口在线测量so2浓度的偏差pi运算结果作为主pid前馈信号。但其未涉及脱硫出口so2浓度设定值和脱硫入口在线测量so2浓度的优化，在由于燃烧工况波动、精度较低时无法有效的节省脱硫剂。华北电力大学公开了一项发明专利“一种循环流化床的炉内脱硫优化控制方法”（申请号：cn201510041408.8），具体地通过相关通讯方式与dcs交互数据，通过建立so2预测模型和煤质硫份自适应校正方法，及时、动态调节石灰石的给料量来达到控制so2在指标内的目的。但由于炉内脱硫效率受锅炉床层压力、一二次风量、锅炉负荷的波动影响非常大，在追求脱硫效率的同时往往牺牲了较高的锅炉燃烧效率，综合能耗反而更多。
4.综上所述，各脱硫控制技术均有不同的工艺并能有效地降低so2排放量，但在许多火力发电厂中，燃烧中脱硫、燃烧后烟气脱硫两套控制系统相互独立，人工操作工作量大且无法有效地进行协调控制，极易造成脱硫剂的浪费和环保超标等问题。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明的目的是提供一种循环流化床锅炉炉内炉外脱硫系统协调控制方法，在将最终烟囱出口so2浓度控制在指标范围内的前提下，协调炉内炉外脱硫的出力，达到经济运行。
6.本发明解决其技术问题采用以下技术方案：一种循环流化床锅炉炉内炉外脱硫系统协调控制方法，包括如下步骤：（1）设有炉外脱硫控制点优化模型、炉内控制点优化模型；（2）炉外脱硫控制点优化模型是指根据当前时间的分钟数m、当前烟囱入口so2小时均值以及小时均值的目标值plwsp，实时预测为了达到在小时周期终点时小时均值p0等于基本控制点plwsp这个目标，当前烟囱入口so2浓度瞬时值控制点p应该设置为多少；（3）炉内控制点优化模型，保证环保指标不超标，同时提高so2浓度小时均值。
7.所述步骤（1）中所述的炉内控制点优化模型，是当出现如锅炉大幅增加负荷、入炉煤含硫量大幅升高、炉外给料执行机构给料不畅等工况波动，炉外脱硫系统能力有限时，烟囱入口so2浓度瞬时值将迅速升高，若此种情形出现在小时周期的中后期，so2浓度小时均值将极易超标。此时需实时降低炉内脱硫控制点以增大炉内脱硫出力。
8.所述步骤（1）中所述的炉内控制点优化模型，当出现如锅炉大幅减小负荷、入炉煤含硫量大幅降低等工况波动，由于炉外脱硫系统工艺的特点，上述工况波动发生后炉外脱硫剂是处于过量的状态，此时若不及时减小炉内脱硫系统出力以增大空预器出口so2浓度，即使炉外给料执行机构长时间不给料，烟囱入口so2浓度也将长期保持在较低的值，小时均值很难提高。
9.本发明一种循环流化床锅炉炉内炉外脱硫系统协调控制方法，采用上述技术方案，具有如下优点：1.通过实时修正炉外脱硫控制点，so2小时均值能够控制在接近环保上限，达到节省脱硫剂的目的。2.通过预测小时均值超标的可能性，实时修正炉内脱硫控制点，既能保证环保指标即使在工况有较大波动也依然不超标，也可以在预测到炉外脱硫能力较强时达到节省炉内脱硫剂的目的。
附图说明
10.图1是本发明关于炉内炉外脱硫系统协调控制方法的流程框图。
具体实施方式
11.下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
12.如附图所示，是本发明所提出炉内炉外脱硫系统协调控制方法的流程框图，其中包括炉外脱硫控制点优化模型、炉内控制点优化模型。
13.炉外脱硫控制点优化模型，根据当前时间的分钟数m、当前烟囱入口so2小时均值p0以及基本控制点plwsp（小时均值的目标值，一般设置为比环保指标小10~20mg/nm3的值），实时修正能够满足小时均值目标值psp的烟囱入口so2浓度瞬时值控制点p。具体的p=(60plwsp
‑
p0*m)/(60
‑
m)。
14.炉内控制点优化模型，当炉外脱硫系统脱硫剂过量或脱硫能力有限时，根据当前时间分钟数m、当前烟囱入口so2小时均值p0以及烟囱入口so2浓度瞬时值ppv，推算在小时周期结束时so2小时均值超出基本控制点plwsp的可能性，需实时调整炉内脱硫控制点以调整炉内脱硫出力。具体的对可能性kn进行评价，定义kn=m*p0/60*plwsp，将计算出的kn值分为n个区间，(x1,x2),(x2,x3)
…
(xn
‑
2,xn
‑
1)，对应的炉内控制点的修正量为y1,y2
…
yn，即当kn的值处在不同的区间时，q=plwsp y[1
…
n]。可以看出，当kn>1，小时周期结束时so2小时均值将肯定超出基本控制点plwsp。一般情况下，kn<0.5时，y取值范围为
‑
1000~0；kn>0.5时，y取值范围为0~1000。

技术特征：
1.一种循环流化床锅炉炉内炉外脱硫系统协调控制方法，其特征在于包括如下步骤：在独立的炉内与炉外脱硫控制器之外建立了炉外脱硫控制点优化模型和炉内脱硫控制点优化模型。2.根据权利要求1所述的一种循环流化床锅炉炉内炉外脱硫系统协调控制方法，其特征在于所述的炉外脱硫控制点优化模型，根据当前时间的分钟数、当前烟囱入口so2小时均值以及小时均值的目标值，实时调整烟囱入口so2浓度瞬时值控制点，以使so2浓度小时均值达到目标值。3.根据权利要求1所述的一种循环流化床锅炉炉内炉外脱硫系统协调控制方法，其特征在于所述的炉内脱硫控制点优化模型，当出现如锅炉大幅增加负荷、入炉煤含硫量大幅升高、炉外给料执行机构给料不畅等工况波动，炉外脱硫系统能力有限时，实时降低炉内脱硫控制点以增大炉内脱硫出力，避免so2浓度小时均值超标。4.根据权利要求1所述的一种循环流化床锅炉炉内炉外脱硫系统协调控制方法，其特征在于建立了so2浓度小时均值超标可能性的评价，实时预测so2浓度小时均值超标的可能性，根据评价指标实时调整炉内脱硫控制点，当出现如锅炉大幅减小负荷、入炉煤含硫量大幅降低等工况波动，及时减小炉内脱硫系统出力以增大空预器出口so2浓度，在保证环保指标不超标的同时，达到节省炉内脱硫剂的目的。
技术总结
本发明涉及工业热工燃烧装置节能环保技术领域，公开一种循环流化床锅炉炉内炉外脱硫系统协调的控制方法，包括以下步骤：（1）设有炉外脱硫控制点优化模型、炉内控制点优化模型。（2）炉外脱硫控制点优化模型是指根据当前时间的分钟数M、当前烟囱入口SO2小时均值以及小时均值的目标值Plwsp，实时预测为了达到在小时周期终点时小时均值P0等于基本控制点Plwsp这个目标，当前烟囱入口SO2浓度瞬时值控制点P应该设置为多少。（3）炉内控制点优化模型，保证环保指标不超标，同时提高SO2浓度小时均值。浓度小时均值。浓度小时均值。


技术研发人员：李鹏 李明党
受保护的技术使用者：江苏和隆优化智能科技有限公司
技术研发日：2021.03.24
技术公布日：2021/6/29