水煤浆气化与燃煤锅炉超低NOx排放一体化协同控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112965386A(43)申请公布日2021.06.15(21)申请号202110195890.6(22)申请日2021.02.22(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人余岳峰张佳钰朱小磊(74)专利代理机构上海交达专利事务所31201代理人王毓理王锡麟(51)Int.Cl.G05B13/04(2006.01)C10J3/72(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称水煤浆气化与燃煤锅炉超低NOx排放一体化协同控制方法(57)摘要一种水煤浆气化与燃煤锅炉超低NOx排放一体化协同控制方法，采用双输入‑双输出控制模型，将前端设备水煤浆热解气化炉的控制与后端设备燃煤锅炉在不同负荷下降低NOx排放对合成气需求量的控制作为一个整体系统考虑，可以实现同组多个设备的一体化协同控制。本发明以水煤浆气化炉出口压力信号作为前端设备热解合成气产气量与后端设备合成气需求量是否平衡的控制信号，以及后端设备运行负荷与前端设备煤浆流量关系曲线函数作为前馈信号，从而将两个设备(水煤浆气化炉和燃煤锅炉)的多个控制量(合成气产气量与需求量，锅炉负荷与产气量等)是否相匹配联系在一起，形成一体化协同控制方法。CN112965386ACN112965386A权利要求书1/2页1.一种水煤浆气化与燃煤锅炉超低NOx排放一体化协同控制方法，其特征在于，构建基于水煤浆气化炉双输入‑双输出系统动态模型，通过前馈解耦得到对水煤浆气化炉出口热解合成气压力控制解耦回路和温度控制解耦回路；将实测的水煤浆气化炉出口压力P与压力给定值P0的差值输入压力控制解耦回路，并由压力控制解耦回路的PID控制器输出控制水煤浆气化炉煤浆输入流量控制阀K1的控制信号；将实测的水煤浆气化炉出口温度T与温度给定值T0的差值输入温度控制解耦回路，并由温度控制解耦回路的PID控制器输出控制水煤浆气化炉空气输入流量控制阀K2的控制信号；当煤浆输入流量控制阀K1变化时，与之对应所需空气量的变化由固定函数关系f1(x)决定，即煤浆输入流量的变化经函数f1(x)的计算相应改变空气输入流量控制阀K2；当燃煤锅炉负荷发生变化时，水煤浆气化炉控制系统接收发电机组DCS系统的燃煤锅炉运行参数，并根据燃煤锅炉负荷变化，经过锅炉负荷与煤浆流量关系曲线函数f2(x)的计算，将计算结果作为前馈信号输入压力控制解耦回路，并与压力控制解耦回路的PID控制器的输出信号相加后共同控制水煤浆气化炉煤浆输入流量控制阀K1。2.根据权利要求1所述的水煤浆气化与燃煤锅炉超低NOx排放一体化协同控制方法，其特征是，所述的基于水煤浆气化炉双输入‑双输出系统动态模型，以输入气化炉的水煤浆流量和空气流量作为输入控制信号，以气化炉出口合成气的压力和温度作为输出被控信号，其中：气化炉出口的温度保证水煤浆气化炉的正常反应，气化炉出口的压力保证气化炉合成气产气量与进入燃煤锅炉所需合成气流量的匹配，作为产气量与燃煤锅炉合成气需求量是否平衡的控制指标。3.根据权利要求1或2所述的水煤浆气化与燃煤锅炉超低NOx排放一体化协同控制方法，其特征是，所述的基于水煤浆气化炉双输入‑双输出系统动态模型为：其中：P为气化炉出口压力；T为气化炉出口温度；M为煤浆输入流量；A为空气输入流量；G11(s)为煤浆流量对气化炉出口压力的传递函数；G12(s)为空气流量对气化炉出口压力的传递函数；G21(s)为煤浆流量对气化炉出口温度的传递函数；G22(s)为空气流量对气化炉出口温度的传递函数；s为拉普拉斯算子。4.根据权利要求1所述的水煤浆气化与燃煤锅炉超低NOx排放一体化协同控制方法，其特征是，所述的固定函数关系f1(x)是指：Yair＝4444.44×Mcoal×Mc×X，其中：X为水煤浆流3量，t/h；Yair为空气流量，Nm/h；Mcoal为水煤浆中煤炭的含量，％；Mc为煤炭中碳的含量，％。5.根据权利要求1所述的水煤浆气化与燃煤锅炉超低NOx排放一体化协同控制方法，其特征是，所述的发电机组DCS系统是指：发电机组分散式控制系统，其中水煤浆气化炉控制系统接收发电机组DCS系统的燃煤锅炉运行参数。6.根据权利要求5所述的水煤浆气化与燃煤锅炉超低NOx排放一体化协同控制方法，其特征是，所述的锅炉负荷与煤浆流量关系曲线函数f2(x)是指：根据通过发电机组DCS系统接收的燃煤锅炉高温过热器出口蒸汽压力pgr和温度tgr，拟合计算得到出口过热蒸汽的焓值igr，即igr＝i(pgr，tgr)；再由燃煤锅炉高温过热器出口蒸汽流量D0，计算得到燃煤锅炉热耗量Qgl，即其中：Qgs为锅炉给水总热量，近似由额定工况参数求得并设为定2CN112965386A权利