一种富氧燃烧系统及其控制方法.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CN111750341A(43)申请公布日2020.10.09(21)申请号202010650442.6(22)申请日2020.07.08(71)申请人湖南大学地址410082湖南省长沙市岳麓区麓山南路1号湖南大学(72)发明人金波梁志武刘开乐(51)Int.Cl.F22B1/22(2006.01)F22B35/18(2006.01)F23N5/18(2006.01)F23N5/20(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图9页(54)发明名称一种富氧燃烧系统及其控制方法(57)摘要本发明为一种富氧燃烧系统及其控制方法，所述富氧燃烧系统包括煤粉燃烧系统、运行控制系统及参数监测系统三个部分；所述煤粉燃烧系统由煤粉直流锅炉、蒸汽产生、尾气处理、烟气循环、注氧和配风等单元组成；所述运行控制系统，由运行利润目标计算与调控集成单元、蒸汽温度控制单元、烟风控制单元、烟气氧浓度控制单元和比例控制单元等组成；所述参数监测系统，由烟气氧浓度、蒸汽温度、一次风氧浓度、二次风氧浓度、炉膛运行压力等监测单元组成；本发明通过对富氧燃烧系统进行控制结构优化，能够应对负荷变化等运行指令和氧浓度变化等运行干扰，运行控制稳定可靠，达到运行利润最大化目标，实现富氧燃烧系统高效低成本运行。CN111750341ACN111750341A权利要求书1/2页1.本发明为一种富氧燃烧系统及其控制方法，其特征在于，所述富氧燃烧系统包括煤粉燃烧系统、运行控制系统及参数监测系统三个部分；其特征在于，所述煤粉燃烧系统由煤粉直流锅炉、蒸汽产生、尾气处理、烟气循环、注氧和配风等单元组成；其特征在于，所述运行控制系统，由运行利润目标计算与调控集成单元、蒸汽温度控制单元、烟风控制单元、烟气氧浓度控制单元和比例控制单元等组成，具体表现为：1)运行利润目标计算与调控集成单元：运行利润目标计算模块涉及运行过程中风机功耗、冷却水用量、燃料用量、发电量、尾气处理等所产生的收益与成本之和，调控模块涉及确定优化后的各运行参数设定目标值，从而实现富氧燃烧系统运行利润最大化；2)蒸汽温度控制单元：包括主蒸汽温度、再热蒸汽温度、再热抽气流量和锅炉给水流量等控制模块；主、再热蒸汽温度由串级控制模块实现，主控制信号为主、再热蒸汽物流温度，控制信号传输至喷水减温流量控制远程端点，以实现对蒸汽温度的调控；3)烟风控制单元：包括循环烟气、空气、进入CO2压缩纯化系统烟气、总注氧、二次风、二次注氧、燃烬风及燃煤等流量控制模块，以实现循环烟气、烟风分配及注氧等的调控；4)烟气氧浓度控制单元：为串级控制模块，主控制信号为炉膛出口烟气氧浓度，控制信号传输至总注氧流量控制远程端点，以实现对锅炉燃烧的调控；5)比例控制单元：由锅炉水侧与锅炉烟气侧协调控制计算单元组成，包括燃煤/给水、给水/再热抽气、二次注氧/总注氧、燃煤/空气、燃煤/循环烟气、二次风/循环烟气等比例计算模块，从而实现对负荷变化等运行工况调控；其特征在于，所述参数监测系统，由烟气氧浓度、蒸汽温度、一次风氧浓度、二次风氧浓度、炉膛运行压力等监测单元组成。2.如权利要求1所述煤粉燃烧系统，其特征在于，锅炉烟气侧气体依次通过水冷壁、高温过热器、中温过热器、低温过热器、髙温再热器、低温再热器、省煤器、选择性催化还原装置、空气预热器、静电除尘装置、烟气脱硫装置和烟气冷却器等，一股烟气进入CO2压缩纯化单元，一股烟气用作循环与注入氧气混合配成一、二次风，一股通入烟囱排放；锅炉水侧给水经省煤器、水冷壁、过热器(高、中、低温)和再热器(高、低温)转变为主蒸汽和再热蒸汽，设置喷水减温器用于调节蒸汽温度。3.如权利要求1所述运行利润目标计算与调控集成单元，其特征在于，运行利润目标计算分为收益和成本两部分，运行收益为电量供应收益和CO2产品收益，运行成本包括原煤消耗、供氧、工艺用水(烟气冷凝和喷水减温)、CO2压缩纯化、脱硫脱硝及除尘、排污以及风机运行电耗等；调控集成单元对各运行参数设定目标值的统一调控，调控信号传输至各参数控制模块的远程端点，使系统始终维持在最大利润运行工况。4.如权利要求1所述一种富氧燃烧系统控制方法，其特征在于，包括对富氧燃烧系统稳定运行的参数监测，即包含烟气氧浓度、蒸汽温度、一次风氧浓度、二次风氧浓度、炉膛运行压力等运行参数的显示仪表，在总控室设有远程监控窗口和参数范围预警。5.如权利要求1所述一种富氧燃烧系统控制方法，其特征在于，系统稳定运行时满足各参数数值范围，即进入CO2压缩纯化系统烟气量/进煤量控制在3.2～3.4、循环烟气量/进煤量控制在7.4～7.6、二次烟气量/循环烟气量控制在0.5～0.7、二次风氧浓度控制在20％～40％、主蒸汽温度控制在590～605℃、再热蒸汽温