CN111736637A - 基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提出了基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制系统及方法，包括：获得反映出锅炉左右侧的烟温偏差变化的炉膛烟温；基于锅炉各种燃烧工况下炉膛温度与蒸汽温度的关系，主要包括在锅炉负荷快速变化情况下的规律，制粉系统启停工况下的规律，吹灰器投入工况下的规律，然后建立数学模型，并进行拉氏变化，构造出对蒸汽温度的前馈调节信号，进行分模式控制，消除左右侧烟温偏差的调节，使得锅炉蒸汽温度控制在设定的波动范围之内。提取出具有代表性的燃烧工况，用炉内温度表征出炉内燃烧的变化，用炉内温度变化作为炉内燃烧变化的扰动信号，送入蒸汽温度控制系统，提高蒸汽温度自动控制的品质。
Description
技术领域
本公开属于电站锅炉的自动控制技术领域，尤其涉及大型电站锅炉的蒸汽温度控制系统技术中的基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制系统及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
我国较早投产的火力发电机组为降低氮氧化物的排放水平都进行了燃烧器改造，将原普通燃烧器改为采用空气分级燃烧技术的低氮燃烧器，即在主燃烧区域采用缺氧浓淡分离燃烧，在主燃烧器上部布置部分过燃风从而实现空气分级燃烧，使得整个燃烧过程拉长，火焰中心上移，使得燃烧过程的变化而相应锅炉的容积、受热面积并没有相应变化，而目前大型锅炉蒸汽温度控制系统包括过热蒸汽温度控制系统和再热蒸汽温度控制系统，过热蒸汽温度一般采用喷水减温作为调节手段，再热蒸汽温度一般采用烟气挡板或摆动燃烧器作为主要调节手段、喷水减温作为辅助调节手段。喷水减温普遍采用串级固定参数的PID闭环自动控制系统；采用摆动燃烧器或烟气挡板作为再热汽温控制手段的，采用单回路控制系统，控制属于反馈控制。但被控对象存在大惯性和大迟延，执行机构存在非线性，被控对象增益、惯性和迟延随锅炉负荷变化，导致蒸汽温度控制非常困难，在低氮燃烧器改造锅炉表现更为明显——炉升负荷时，短时间过热器壁温和再热器会出现大面积的超温，减温水量不够等；而在降负荷时又出现汽温偏低的现象；而在煤质发生变化、磨煤机启停等情况也会出现蒸汽温度不易控制等问题。
在蒸汽温度方面还有一个问题就是汽温偏差，较大的偏差严重影响锅炉的安全运行，而目前关于蒸汽温度偏差的控制手段只能采用单侧喷水或运行人员的手动调整，而且只能在手动状态下进行不能自动进行。
近几年有些机组安装了锅炉炉膛出口烟温测量系统，其测量原理有的采用激光测量有的采用声波测量还有远红外测温。就炉膛出口烟温的测量结果来看，其准确性在工业上是可以接受的。但这些测量系统所测量的结果仅供运行人员观察炉膛出口烟温的变化，没有参与任何的自动调节，利用率极低。
而炉膛出口烟温是反映锅炉燃烧状况的最直接、最快的一个变量，其反应速度远快于受热面壁温和蒸汽温度，利用炉膛出口烟温反应迅速的特点再结合锅炉运行的其他参数，利用信息融合技术对锅炉蒸汽温度控制方式进行分模式控制，可以使锅炉蒸汽温度控制更为有效和迅速。
通过检索发现与之紧密相关的文献包括两类，第一类是采用一些新的算法或控制理论重构蒸汽温度的控制系统如：赵英凯，李胜等，“基于ANFIS的锅炉蒸汽预测控制系统”《基础自动化》2002，9(1)：25-27；薛虹，韩璞等，“基于BBO算法的再热汽温混合控制”，《计算机仿真》2015，32(11):400-403；王秋平，马春琳等，“基于蚁群算法-BP神经网络的主蒸汽温度控制系统仿真研究”，《热力发电》2013，42(11):64-68等，这些文献主要介绍了用新的方法构建的蒸汽控制系统理论和仿真等，对于炉内不同运行工况所产生的扰动并没有进行细分，具体实际应用效果也没有详细描述。第二类是针对锅炉实际运行中出现的蒸汽温度方面的问题进行的优化和控制等研究如肖琨，张建文等，“600MW亚临界锅炉低氮改造后汽温特性研究”，《动力工程学报》2015，25(9)：699-703；杨璞仪，李海永，“锅炉过热蒸汽温度控制策略优化”，《热力发电》2014，43(10):100-115。这一类文献对影响蒸汽温度的因素进行了比较详细的描述和分析，并针对某个因素或某几个因素进行改进，增加一些修正或前馈环节来改进调节品质，这些文献的缺陷首先是将影响因素考虑成静态的，再就是不全面，蒸汽温度控制系统的大惯性和大迟延等特点没有得到显著改善。
通过检索与蒸汽温度控制相关的专利如下：
专利201010551369.3一种锅炉汽温自动控制系统中前馈信号控制方法，这个专利采用锅炉炉膛压力、锅炉汽包压力(或汽水分离器压力)、锅炉过热器出口蒸汽压力、锅炉再热器出口蒸汽压力构造出燃烧扰动信号、过热蒸汽流量扰动信号、再热蒸汽流量扰动信号、过热蒸汽温度控制系统前馈信号和再热蒸汽温度控制系统前馈信号，再用这些前馈信号对锅炉蒸汽温度控制系统进行改进，形成前馈-反馈复合控制系统。如果这些前馈信号正确有效的话是可以提高蒸汽温度控制系统的调节品质的，但是该专利采用炉膛压力来构造燃烧扰动信号具有较大的局限性，因为炉膛压力的影响因素较多，炉膛压力除了与燃烧有关外，还与风机的运行状况，局部的燃烧强度等，而且炉膛压力与燃烧强度没有直接的相关性，这样构造出的蒸汽温度控制系统前馈信号存在较大的局限性，不能有效地发挥作用；该专利构造的流量扰动信号也与燃烧扰动信号一样存在着相似的局限性。
专利201310576564.5，一种电站锅炉主蒸汽温度全程控制方法，这个专利目的是提高主蒸汽温度控制系统的调节品质，减少机组在负荷大幅度变化情况下易出现的超温现象，通过测试典型工况的参数并建立主汽温的数学模型，而后计算典型工况点处的PID可调参数的最优值，在DCS中利用分段线性函数模块进行控制逻辑组态，实现主蒸汽温度在任意工况点的近似最优控制。首先这个专利仅仅针对主汽温的控制系统，还有典型工况的不易选取，不可能完全覆盖所有的升、降负荷情况，而且影响汽温调整的还有其他因素如启停磨煤机，吹灰等在这个专利中都没有包括，因而这个专利最后还是仅能在部分运行工况下有效的提高主蒸汽温度控制系统的调节品质。
专利201510845212.4，一种电站锅炉蒸汽温度的全工况多步超前预测控制方法，这个专利通过测得的各个负荷下锅炉蒸汽温度的数学模型，获得控制时刻t的锅炉蒸汽温度预测值y(t)，然后算出PID控制器参数，根据预测值与实际值的偏差来调整蒸汽温度。对于这个专利首先是锅炉蒸汽温度与锅炉负荷并没有单调的或单一的关系，对于一般工业或电站锅炉来说，50％锅炉额定负荷以上要求蒸汽温度达到设计值，50％锅炉额定负荷以下不要求蒸汽温度达到设计值，只要蒸汽温度有一定的过热度即可，所以基于负荷建立蒸汽温度的数学模型有局限性；还有随着锅炉运行时间的延长，锅炉受热面的积灰、腐蚀或氧化皮的脱落等导致蒸汽温度预测值发生变化，导致预测值失真，最终导致这个蒸汽预测控制系统投用初期具有较好的调节品质，随着时间的推移，调节性能会越来越差。
根据以上研究分析发明人发现，对于大型电站锅炉来说，目前的蒸汽温度控制系统的大惯性和大迟延，执行机构存在非线性的问题依然存在，这些问题在低氮改造后表现更为明显，有些蒸汽温度控制系统采用了一些前馈调节，对于改善温度控制品质有提高，但是由于炉内燃烧工况的复杂性和蒸汽温度与炉内燃烧状况直接相关性，这些改善的蒸汽温度控制系统仍不能适应在一些变化较为剧烈的燃烧工况。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本公开提供了基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制方法，使得锅炉蒸汽温度控制在合理的波动范围之内。
为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制方法，包括：
获得反映出锅炉左右侧的烟温偏差变化的炉膛烟温；
基于锅炉各种燃烧工况下炉膛温度与蒸汽温度的关系，主要包括在锅炉负荷快速变化情况下的规律，制粉系统启停工况下的规律，吹灰器投入工况下的规律，然后建立数学模型，并进行拉氏变化，构造出对蒸汽温度的前馈调节信号，进行分模式控制，消除左右侧烟温偏差的调节，使得锅炉蒸汽温度控制在设定的波动范围之内。
进一步的技术方案，锅炉正常稳定运行状态时，为常规蒸汽温度控制模式；
对于过热蒸汽温度，采用串级控制或导前微分控制系统进行喷水减温进行热蒸汽温度控制；
对于再热汽温，采用单回路控制系统以摆动燃烧器或烟气挡板进行再热汽温控制。
进一步的技术方案，常规蒸汽温度控制模式即为炉膛吹灰模式，触发条件为炉膛吹灰器进汽阀打开，退出条件是所有炉膛吹灰器进阀关闭。
进一步的技术方案，炉膛吹灰模式下，炉膛吹灰器投运对锅炉燃烧产生的影响通过炉膛出口烟温直接反映出，根据炉膛出口烟温构建前馈函数来参与调节过热汽温和再热汽温，过热蒸汽吹灰的扰动信号，再热蒸汽吹灰的扰动信号，再热蒸汽停止磨煤机的扰动信号，进行滤波处理。
进一步的技术方案，锅炉处于快速升负荷状态，快速降负荷状态时即快速变负荷模式，触发条件是负荷上升速率大于第一设定值或负荷下降速率大于第一设定值，退出条件是负荷上升速率小于第二设定值或负荷下降速率小于第二设定值。
进一步的技术方案，负荷的快速、大幅度变化通过炉膛出口烟温反映出来，通过烟温来构建前馈函数来参与调节过热汽温和再热汽温；
构造过热蒸汽快速升负荷扰动信号,过热蒸汽快速降负荷扰动信号，再热蒸汽快速升负荷扰动信号,再热蒸汽快速降负荷扰动信号。
进一步的技术方案，负荷的快速、大幅度变化时，对烟温进行滤波处理。
进一步的技术方案，锅炉制粉系统启停状态时即制粉系统启停模式，启动磨煤机的触发条件是，磨煤机的入口的截断门由0变为1启动磨煤机，模式退出的条件是给煤机出力大于最小磨煤机出力；
停止磨煤机模式的触发条件是磨煤机的开关状态由1变为0，停止磨煤机模式的退出条件是磨煤机的入口的截断门由1变为0。
进一步的技术方案，制粉系统启停模式下，通过烟温来构建前馈函数来参与调节过热汽温和再热汽温，过热蒸汽启动磨煤机的扰动信号，过热蒸汽停止磨煤机的扰动信号，再热蒸汽启动磨煤机的扰动信号，再热蒸汽停止磨煤机的扰动信号，进行滤波处理。
进一步的技术方案，锅炉处于不同运行状态下时，左右侧烟温偏差超过第一偏差设定时，通过对左右侧燃尽风挡板和辅助风挡板的调节来改变左右侧烟温，消除锅炉左右侧烟温偏差。
本公开的另一方面，公开了基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制系统，包括：温度测量系统及控制器，所述温度测量系统测量反映出锅炉左右侧的烟温偏差变化的炉膛烟温；
所述控制器被配置为接收温度测量系统所测量的温度数据，基于锅炉各种燃烧工况下炉膛温度与蒸汽温度的关系，主要包括在锅炉负荷快速变化情况下的规律，制粉系统启停工况下的规律，吹灰器投入工况下的规律，然后建立数学模型，并进行拉氏变化，构造出对蒸汽温度的前馈调节信号，进行分模式控制，消除左右侧烟温偏差的调节，使得锅炉蒸汽温度控制在设定的波动范围之内。
以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
本公开考虑到炉膛温度场可以迅速、直接的反应炉内燃烧状况，因此全面对锅炉燃烧工况进行分类，提取出具有代表性的燃烧工况，用炉内温度表征出炉内燃烧的变化，用炉内温度变化作为炉内燃烧变化的扰动信号，送入蒸汽温度控制系统，提高蒸汽温度自动控制的品质。
本公开炉膛出口烟温是反映锅炉燃烧状况的最直接、最快的一个变量，其反应速度远快于受热面壁温和蒸汽温度，而且炉膛烟温能够立刻反映出锅炉左右侧的烟温偏差变化，利用这个特点可以同时进行消除左右侧烟温偏差的调节，同时针对锅炉不同运行状态，如正常稳定运行，快速升负荷状态，快速降负荷状态和制粉系统启停状态，将锅炉蒸汽温度控制按照锅炉的运行状态进行分模式控制，使得锅炉蒸汽温度控制在合理的波动范围之内。
本公开由于该蒸汽温度控制系统是在对锅炉进行全面现场测试和优化的基础上并利用具有较好可靠性的炉膛测温系统上开发的，并充分考虑电厂的实际运行状况，对各种工况进行分类调节，能够更好地贴近锅炉的实际运行，可以实现对某台锅炉量身定做，能够有效的避免锅炉过热汽温和再热汽温的大幅度波动，同时系统改造简单不需要增加额外增加硬件设备，只增加少量的软件控制逻辑，成本低廉，可靠性较高。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例子的常用过热汽温控制示意图；
图2为本公开实施例子的常用再热汽温控制示意图；
图3为本公开实施例子的烟温偏差调整控制示意图；
图4为本公开实施例子的优化后的过热汽温控制系统图；
图5为本公开实施例子的优化后的再热汽温控制系统图；
图6为本公开实施例子的TMS-2000温度信号示意图。
图1中，A为投自动时的偏置量，其他∑为求和，∑/n为求平均，PID为比例积分调节器。图2中，F(x)表示函数关系，kz为比例调节。图3中，△为求差，F(x)表示函数关系，kz为比例调节。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本公开提出的总体思路：
本公开实施例子在可靠炉膛温度测量系统的基础上，首先对炉膛温度测量数据进行初步处理后，进行全面的各燃烧工况现场测试，寻找各种燃烧工况下炉膛温度与蒸汽温度的关系，主要包括在锅炉负荷快速变化情况下的规律，制粉系统启停工况下的规律，吹灰器投入工况下的规律，然后建立数学模型，并进行拉氏变化，构造出对蒸汽温度的前馈调节信号，其中一些前馈增益需要现场调试确定。
实施例一
本实施例公开了一种基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制方法，包括：
将锅炉蒸汽温度控制按照锅炉的运行状态进行分模式控制，使得锅炉蒸汽温度控制在合理的波动范围之内。
具体的，根据锅炉的运行状态和蒸汽温度控制方法将锅炉蒸汽温度控制分为四种控制模式：常规蒸汽温度控制模式；吹灰状态下的蒸汽温度控制模式，称为模式一；快速升负荷或降负荷状态下的蒸汽温度控制模式，称为模式二；制粉系统启停状态下的蒸汽温度控制模式，称为模式三；由于在任何控制模式下，都可能存在烟温左右侧较大偏差的问题，由于烟温偏差的存在也会导致蒸汽温度偏差，因此设计一个旨在消除左右侧烟温的烟温偏差调节模块。
在具体实施例子中，常规蒸汽温度控制模式，对于过热蒸汽温度来说，以喷水减温作为控制手段的，采用串级控制或导前微分控制系统；对于再热汽温来说，以摆动燃烧器或烟气挡板作为再热汽温控制手段的，采用单回路控制系统；这些控制方法属于反馈控制方案，在实际应用中也存在着较大的惯性和迟延、控制量输出非线性等问题，因此在扰动较大，锅炉处在非稳定运行状态时，汽温控制效果较差，但是在锅炉运行比较稳定，燃烧扰动较小时，这些控制方法还是能取得较好的控制效果，因此针对锅炉运行稳定的状态，将这样的反馈控制系统称为常规蒸汽温度控制模式，这种模式也是该蒸汽温度控制模式的默认方式。
在具体实施例子中，模式一即炉膛吹灰模式，由于锅炉吹灰器较多，有炉膛吹灰器即短吹，还有水平烟道和尾部烟道的吹灰器即长吹，进行长吹时对锅炉燃烧状态产生的影响较小，并且对汽温产生影响的速度较为缓慢，常规模式就能将汽温调整到位，模式一仅是指炉膛吹灰器投运的情况，这种模式的触发条件是有炉膛吹灰器的进气阀打开，而不管吹灰方式是自动吹灰方式还是手动吹灰方式，只要有炉膛吹灰器的进气阀打开就触发模式一，即模式一的触发条件为炉膛吹灰器进汽阀打开，退出条件是所有炉膛吹灰器进阀关闭。炉膛吹灰器投运一般都是一个接一个投运，因此每一个吹灰的投入和退出都会对锅炉燃烧产生影响，而炉膛出口烟温可以比较直接反映出，原理也是根据烟温构建前馈函数来参与调节过热汽温和再热汽温，过热蒸汽吹灰的扰动信号为T1s(t)，再热蒸汽吹灰的扰动信号为T1r(t)，再热蒸汽停止磨煤机的扰动信号为T5r(t)，也需要进行滤波处理。
在具体实施例子中，模式二即快速变负荷模式，锅炉负荷变化率超过1.5％TRL/min时蒸汽温度的控制方式，触发模式二的条件是负荷上升速率大于1.5％TRL/min或负荷下降速率大于1.5％TRL/min，退出模式二的条件是负荷上升速率小于1.3％TRL/min或负荷下降速率小于1.3％TRL/min，由于负荷的快速、大幅度变化时炉膛出口烟温能迅速、直接的反映出来，因此通过烟温来构建前馈函数来参与调节过热汽温和再热汽温。需要构造过热蒸汽快速升负荷扰动信号T2s(t),过热蒸汽快速降负荷扰动信号T3s(t)，再热蒸汽快速升负荷扰动信号T2r(t),再热蒸汽快速降负荷扰动信号T3r(t)，这四个函数的建立需要进行现场试验，摸索出规律，进行构建。由于烟温变化较为迅速和剧烈，需要进行滤波处理。
在具体实施例子中，模式三即制粉系统启停模式，对于磨煤机来说，无论是低速磨煤机还是中速磨煤机，启动和停止过程都是比较长得，中间过程都包括暖磨和吹扫等，会对锅炉的燃烧产生较大影响，这种状态可以通过炉膛出口烟温反映出来，并通过一定的触发条件：启动磨煤机的触发条件是，磨煤机的入口的截断门由0变为1启动磨煤机模式退出的条件是给煤机出力大于最小磨煤机出力；停止磨煤机模式的触发条件是磨煤机的开关状态由1变为0，停止磨煤机模式的退出条件是磨煤机的入口的截断门由1变为0，也是通过烟温来构建前馈函数来参与调节过热汽温和再热汽温，过热蒸汽启动磨煤机的扰动信号为T4s(t)，过热蒸汽停止磨煤机的扰动信号为T5s(t)，再热蒸汽启动磨煤机的扰动信号为T4r(t)，再热蒸汽停止磨煤机的扰动信号为T5r(t)，也需要进行滤波处理。
在本公开的实施例子中，烟温偏差调节模块是用来消除锅炉左右侧烟温偏差，保证过热蒸汽温度和再热蒸汽温度的左右侧偏差在合理范围内的功能块。该功能块的触发条件是左右侧烟温偏差超过70℃，在四种蒸汽温度调节模式下，只要出现左右侧烟温偏差超过70℃这个条件，该模块就工作，直到左右侧烟温偏差低于60℃时该模块退出。该模块是通过对左右侧燃尽风挡板和辅助风挡板的调节来改变左右侧烟温的。
在正常运行中，由于吹灰、制粉系统的启停和快速升降负荷都是对锅炉燃烧产生较大影响的非正常工况，不会出现两种非正常工况重叠的情况，如运行人员不会在制粉系统启停过程中吹灰或快速升降负荷。
下面结合说明书附图与华能某电厂#5锅炉的实际实施例对本公开的技术方案作进一步的阐述。华能某电厂#5锅炉由上海锅炉厂有限公司生产，型号为SG-1025/17.47-M880亚临界参数汽包炉，控制循环，单炉膛，一次中间再热，露天布置，固态排渣。锅炉以最大连续负荷(B-MCR)工况为设计参数，最大连续蒸发量1025t/h。锅炉采用5台中速磨煤机直吹式送粉系统，五层一次风喷嘴布置，最下一层设有等离子点火系统，燃烧器采用四角切向布置的全摆动直流燃烧器，燃烧器应能长期运行，摆动装置灵活可靠。在热态运行中，一、二次风喷口均可上下摆动，最大摆角约±30°，以满足再热汽温调节要求，在2010年进行低氮燃烧改造，将燃烧器改为低氮燃烧器即在主燃烧器上方增加了四层SOFA燃烧器，辅助风布置从上至下为四层SOFA，两层OFA即OFA2，OFA1，EE层，DE层，CD层，BC层，AB层和AA层辅助风，在2012年6月加装了声波测温系统TMS-2000，给出20路温度信号，见图6，经过多次验证TMS-2000温度测量数值，而且数据的可重复性较强，因此可以认为这种测温系统的准确性、稳定性较好，可以用来进行锅炉蒸汽温度的控制和优化。
#5锅炉的原过热蒸汽温度控制系统原理如图1所示，再热蒸汽温度控制系统原理如图2所示，这两个控制系统存在大惯性、大延迟的特性，在锅炉运行稳定没有较大扰动时，过热蒸汽和再热蒸汽温度控制系统均能较好控制和调整汽温。
基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制系统的工作步骤为：
第一步进行温度场TMS-2000测量数据的处理：
如图6所示声波测温系统TMS-2000提供炉膛截面的20个温度测量数据，需要对这20路数据进行处理负荷锅炉蒸汽温度的控制要求。
由于锅炉中心区域的温度较高而且能够敏感反映锅炉燃烧状况的变化，因此将TMS07、TMS08、TMS09、TMS12、TMS13、TMS14这六个点定义为中心区域，炉膛温度平均值定义为Taverage。
Taverage＝average(TMS07,TMS08,TMS09,TMS12,TMS13,TMS14)
为了调整控制左右侧烟温偏差，定义左侧烟温Tleft和右侧烟温Tright
Tleft＝average(TMS01,TMS02,TMS06,TMS07,TMS11,TMS12,TMS16,TMS17)
Tright＝average(TMS04,TMS05,TMS09,TMS10,TMS14,TMS15,TMS19,TMS20)
Tleft为左侧烟温,Tright为右侧烟温,TMSi--声波测温系统TMS-2000提供炉膛截面的温度测量数据,共20个
将对中心区域进行平均值计算和误差处理，对于绝对偏差大于100℃数据去掉，然后对剩余数据再进行平均值计算。
第二步建立烟温偏差调整模块：
如果|Tleft-Tright|<70℃，则不会对风门挡板发出调节指令；
如果|Tleft-Tright|≥70℃，则对风门挡板发出调节指令，具体调节方式如下(为了叙述方便以#1和#2角为左侧，#3和#4角为右侧，并且左侧汽温大于右侧汽温进行描述)。
(1)、开大#1和#2角SOFA(Separated Over Fire Air分离燃尽风)挡板直到全开同时关小#3和#4角SOFA挡板，挡板变化步长3％，同时关注NOx的排放浓度，当NOx的排放浓度大于300mg/m3时，则停止关小#3角SOFA挡板。
(2)、SOFA调整完毕后，Tleft-Tright≥70℃进行OFA1(Over fire Air1燃尽风第一层)和OFA2(Over fire Air2燃尽风第二层)的调整，开大#1和#2角OFA1和OFA2挡板直到全开同时关小#3和#4角OFA1/2挡板，挡板变化步长3％。
(3)、OFA1和OFA2调整完毕后，Tleft-Tright≥70℃进行EE/DE/CD层辅助风的调整，开大#1和#2角EE/DE/CD(代表第EE层，DE层和CD层辅助风)挡板直到全开同时关小#3和#4角EE/DE/CD挡板，挡板变化步长3％，在关小辅助风挡板时，当挡板开度关至15％时，则停止关闭。
(4)、EE/DE/CD调整完毕后，Tleft-Tright≥70℃进行BC/AB(代表第BC层和AB层辅助风)层辅助风的调整，开大#1和#2角BC/AB挡板直到全开同时关小#3#4和角BC/AB挡板，挡板变化步长3％，在关小辅助风挡板时，当挡板开度关至15％时，则停止关闭。
烟温偏差调整模块的原理见图3。
第三步建立各种模式下的燃烧扰动信号：
模式一即吹灰状态下的燃烧扰动信号
测试在进行炉膛吹灰时，炉膛温度平均值Taverage与过热蒸汽温度变化和再热蒸汽温度变化的之间关系，寻找规律性，然后构造燃烧扰动信号，由于过热蒸汽的汽温特性与再热蒸汽的汽温特性不同，因此针对过热蒸汽与再热蒸汽需要构造不同燃烧扰动信号。由于炉膛温度变化较为迅速、剧烈，需要对其进行低通滤波处理，处理方法过热蒸汽采用公式1和公式2.
其中：T1s(s)为燃烧扰动信号T1s(t)的拉氏变换；T1r(s)为燃烧扰动信号T1r(t)的拉氏变换；Taverage(s)为炉膛温度信号Taverage的拉氏变换；
为低通滤波器，T为滤波器惯性时间，s是拉氏变换的复变量。
模式二即快速变负荷模式的燃烧扰动信号
测试在锅炉负荷大幅度变化时即锅炉负荷变化率超过1.5％TRL/min时，炉膛温度平均值Taverage与过热蒸汽温度变化和再热蒸汽温度变化的之间关系，寻找规律性，然后构造燃烧扰动信号，由于过热蒸汽的汽温特性与再热蒸汽的汽温特性不同，因此针对过热蒸汽与再热蒸汽需要构造不同燃烧扰动信号，过热蒸汽快速升负荷扰动信号T2s(t),过热蒸汽快速降负荷扰动信号T3s(t)，再热蒸汽快速升负荷扰动信号T2r(t),再热蒸汽快速降负荷扰动信号T3r(t)。由于炉膛温度变化较为迅速、剧烈，需要对其进行低通滤波处理，处理方法过热蒸汽采用公式3，公式4，公式5和公式6。
其中：T2s(s)为燃烧扰动信号T2s(t)的拉氏变换；T3s(s)为燃烧扰动信号T3s(t)的拉氏变换；T2r(s)为燃烧扰动信号T2r(t)的拉氏变换；T3r(s)为燃烧扰动信号T3r(t)的拉氏变换；Taverage(s)为炉膛温度信号Taverage的拉氏变换；
为低通滤波器，T为滤波器惯性时间，s是拉氏变换的复变量。
模式三即制粉系统启停模式的燃烧扰动信号
测试在磨煤机启停模式下，炉膛温度平均值Taverage与过热蒸汽温度变化和再热蒸汽温度变化的之间关系，寻找规律性，然后构造燃烧扰动信号，由于过热蒸汽的汽温特性与再热蒸汽的汽温特性不同，因此针对过热蒸汽与再热蒸汽需要构造不同燃烧扰动信号，过热蒸汽启动磨煤机的扰动信号为T4s(t)，过热蒸汽停止磨煤机的扰动信号为T5s(t)，再热蒸汽启动磨煤机的扰动信号为T4r(t)，再热蒸汽停止磨煤机的扰动信号为T5r(t)。由于炉膛温度变化较为迅速、剧烈，需要对其进行低通滤波处理，处理方法过热蒸汽采用公式7，公式8，公式9和公式10。
其中：T4s(s)为燃烧扰动信号T4s(t)的拉氏变换；T5s(s)为燃烧扰动信号T5s(t)的拉氏变换；T4r(s)为燃烧扰动信号T4r(t)的拉氏变换；T5r(s)为燃烧扰动信号T5r(t)的拉氏变换；Taverage(s)为炉膛温度信号Taverage的拉氏变换；
为低通滤波器，T为滤波器惯性时间，s是拉氏变换的复变量。
第四步基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制系统。
附图4及图5给出了在基于炉膛温度测量建立的燃烧扰动信号在过热器减温水控制系统中的应用实例。原过热蒸汽温度串级控制方案主PID调节器输出直接引入到副PID调节器反向输入端，改进后方案主PID调节器输出加上各种模式下的燃烧扰动信号后，再引入到副PID调节器反向输入端，从而提前调整减温水阀开度的变化抵消因燃烧强度增加造成的过热汽温升的快速、剧烈变化。
附图6给出了在基于炉膛温度测量建立的燃烧扰动信号对烟气挡板(同样适用于燃烧器摆角的调整)的控制系统中的应用实例。原单回路控制方案PID调节器输出直接控制挡板开度，改进后方案PID调节器输出加上前馈信号后控制挡板开度。这样，当锅炉运行方式触发不同模式时，炉膛温度会迅速发生变化，燃烧扰动信号作用使烟气挡板开度提前变化从而提前抵消因燃烧强度剧烈变化造成的再热汽温剧烈波动。
另外在锅炉正常运行中，只要锅炉左右两侧烟温偏差超过70℃，烟温偏差调整模块就会被触发进行烟温偏差的调整。
实施例二
本实施例的目的是提供了基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制系统，包括：温度测量系统及控制器，所述温度测量系统测量反映出锅炉左右侧的烟温偏差变化的炉膛烟温；
所述控制器被配置为接收温度测量系统所测量的温度数据，基于锅炉各种燃烧工况下炉膛温度与蒸汽温度的关系，主要包括在锅炉负荷快速变化情况下的规律，制粉系统启停工况下的规律，吹灰器投入工况下的规律，然后建立数学模型，并进行拉氏变化，构造出对蒸汽温度的前馈调节信号，进行分模式控制，消除左右侧烟温偏差的调节，使得锅炉蒸汽温度控制在设定的波动范围之内。
该控制系统和方法尤其适用于进行过低氮燃烧器改造的电站锅炉。
以上实施例的装置中涉及的各步骤与方法实施例一相对应，具体实施方式可参见实施例一的相关说明部分。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。
Claims (10)
1.基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制方法，其特征是，包括：
获得反映出锅炉左右侧的烟温偏差变化的炉膛温度；
基于锅炉各种燃烧工况下炉膛温度与蒸汽温度的关系，建立数学模型；
基于数据模型，得到所获得炉膛温度所对应的蒸汽温度的前馈调节信号，进行分模式控制，消除左右侧烟温偏差的调节，使得锅炉蒸汽温度控制在设定的波动范围之内。
2.如权利要求1所述的基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制方法，其特征是，所述锅炉各种燃烧工况包括：锅炉正常稳定运行状态时，为常规蒸汽温度控制模式；
对于过热蒸汽温度，采用串级控制或导前微分控制系统进行喷水减温进行热蒸汽温度控制；
对于再热汽温，采用单回路控制系统以摆动燃烧器或烟气挡板进行再热汽温控制。
3.如权利要求2所述的基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制方法，其特征是，常规蒸汽温度控制模式即为炉膛吹灰模式，触发条件为炉膛吹灰器进汽阀打开，退出条件是所有炉膛吹灰器进阀关闭。
4.如权利要求3所述的基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制方法，其特征是，炉膛吹灰模式下，炉膛吹灰器投运对锅炉燃烧产生的影响通过炉膛出口烟温直接反映出，根据炉膛出口烟温构建前馈函数来参与调节过热汽温和再热汽温，过热蒸汽吹灰的扰动信号，再热蒸汽吹灰的扰动信号，再热蒸汽停止磨煤机的扰动信号，进行滤波处理。
5.如权利要求2所述的基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制方法，其特征是，所述锅炉各种燃烧工况还包括：锅炉处于快速升负荷状态，快速降负荷状态时即快速变负荷模式，触发条件是负荷上升速率大于第一设定值或负荷下降速率大于第一设定值，退出条件是负荷上升速率小于第二设定值或负荷下降速率小于第二设定值。
6.如权利要求5所述的基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制方法，其特征是，负荷的快速、大幅度变化通过炉膛出口烟温反映出来，通过烟温来构建前馈函数来参与调节过热汽温和再热汽温；
构造过热蒸汽快速升负荷扰动信号,过热蒸汽快速降负荷扰动信号，再热蒸汽快速升负荷扰动信号,再热蒸汽快速降负荷扰动信号。
7.如权利要求6所述的基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制方法，其特征是，负荷的快速、大幅度变化时，对烟温进行滤波处理。
8.如权利要求2所述的基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制方法，其特征是，所述锅炉各种燃烧工况还包括：锅炉制粉系统启停状态时即制粉系统启停模式，启动磨煤机的触发条件是，磨煤机的入口的截断门由0变为1启动磨煤机，模式退出的条件是给煤机出力大于最小磨煤机出力；
停止磨煤机模式的触发条件是磨煤机的开关状态由1变为0，停止磨煤机模式的退出条件是磨煤机的入口的截断门由1变为0。
9.如权利要求8所述的基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制方法，其特征是，制粉系统启停模式下，通过烟温来构建前馈函数来参与调节过热汽温和再热汽温，过热蒸汽启动磨煤机的扰动信号，过热蒸汽停止磨煤机的扰动信号，再热蒸汽启动磨煤机的扰动信号，再热蒸汽停止磨煤机的扰动信号，进行滤波处理；
锅炉处于不同运行状态下时，左右侧烟温偏差超过第一偏差设定时，通过对左右侧燃尽风挡板和辅助风挡板的调节来改变左右侧烟温，消除锅炉左右侧烟温偏差。
10.基于炉膛温度测量的蒸汽温度控制系统，其特征是，包括：温度测量系统及控制器，所述温度测量系统测量反映出锅炉左右侧的烟温偏差变化的炉膛烟温；
所述控制器被配置为接收温度测量系统所测量的温度数据，基于锅炉各种燃烧工况下炉膛温度与蒸汽温度的关系，主要包括在锅炉负荷快速变化情况下的规律，制粉系统启停工况下的规律，吹灰器投入工况下的规律，然后建立数学模型，并进行拉氏变化，构造出对蒸汽温度的前馈调节信号，进行分模式控制，消除左右侧烟温偏差的调节，使得锅炉蒸汽温度控制在设定的波动范围之内。
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