基于PLC的低氮燃烧控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于PLC的低氮燃烧控制方法和系统。其中可编程控制器PLC根据分布式控制系统DCS反馈的锅炉运行参数，在预先设置的低氮燃烧控制模型中获取相对应的二次风门开度指令和分离式燃尽风SOFA风门开度指令，以及相对应的氮氧化物排放目标值；以便DCS利用二次风门开度指令和SOFA风门开度指令对相应的二次风门和SOFA风门进行控制；PLC根据DCS反馈的氮氧化物实测值和当前氮氧化物排放目标值，确定SOFA风门偏置量；PLC将SOFA风门偏置量与当前从低氮燃烧控制模型中获取的SOFA风门开度指令叠加，以得到经校正的SOFA风门开度指令，以便DCS利用经校正的SOFA风门开度指令对SOFA风门进行控制。从而有效实现锅炉的低氮燃烧控制，实现锅炉的经济环保优化运行。

【技术实现步骤摘要】
基于PLC的低氮燃烧控制方法和系统
本专利技术涉及锅炉优化燃烧控制领域，特别涉及一种基于PLC的低氮燃烧控制方法和系统。
技术介绍
2012年国家环保部出台了新的《火电厂大气污染物排放标准》，明确规定了燃煤电厂的氮氧化物(NOx)严格的排放标准，国内燃煤电厂相继进行了针对锅炉的低氮燃烧改造工程。低氮燃烧改造工程完成之后，要取得理想的低氮燃烧效果，既要考虑锅炉效率又要兼顾氮氧化物排放，这就要求必须同时处理好煤粉、二次风及分离式燃尽风(S^arate OverFire Air,简称:S0FA)的配比关系。 目前，在采用低氮燃烧技术的燃煤电厂锅炉上，一般采用通过负荷指令来调节主燃烧区域二次风及SOFA风的方法来调整燃烧，控制氮氧化物的排放，即通过负荷-风量(二次风及SOFA风风量)设定函数F(X)来控制各个风门的开度。这种控制方式的实现通过DCS (Distributed Control System,分布式控制系统)系统标准算法块的组态来实现。 上述基于DCS系统通过负荷-风量设定函数F(X)来控制配风的方式，考虑因素只有负荷，当负荷确定时，各个二次风及SOFA风配风方案也是确定的。在这种控制方式下，负荷不发生改变，但锅炉煤质、磨煤机运行方式、氮氧化物排放等因素发生改变时，锅炉燃烧特性也随之发生改变，原有二次风及SOFA风配风方案已不适用此时的燃烧特性，这种控制方式下二次风及SOFA风配风方案不能同步随锅炉燃烧特性调整，造成配风方案与燃烧特性需求不匹配，最终导致NOx值排放与锅炉燃烧效率都受到不利影响。这种控制方式相对来说是一种粗放式的控制方式，不具备在锅炉煤质、磨煤机运行方式、NOx排放等因素发生变动时低氮燃烧最优控制的能力。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种基于PLC的低氮燃烧控制方法和系统，可编程控制器PLC根据DCS反馈的锅炉运行参数确定相应的二次风门开度指令和SOFA风门指令，并根据氮氧化物实测值对SOFA风门指令进行修正，从而有效实现锅炉的低氮燃烧控制。 根据本专利技术的一个方面，提供一种基于PLC的低氮燃烧控制方法，包括: 可编程控制器PLC根据分布式控制系统DCS反馈的锅炉运行参数，在预先设置的低氮燃烧控制模型中获取相对应的二次风门开度指令和分离式燃尽风SOFA风门开度指令，以及相对应的氮氧化物排放目标值； PLC将二次风门开度指令和SOFA风门开度指令发送给DCS，以便DCS利用二次风门开度指令和SOFA风门开度指令分别对二次风门和SOFA风门进行控制； PLC根据DCS反馈的氮氧化物实测值和当前的氮氧化物排放目标值，确定SOFA风门偏置量; PLC将SOFA风门偏置量与当前从低氮燃烧控制模型中获取的SOFA风门开度指令叠加，以得到经校正的SOFA风门开度指令； PLC将经校正的SOFA风门开度指令发送给DCS，以便DCS利用经校正的SOFA风门开度指令对SOFA风门进行控制。 在一个实施例中，PLC将DCS反馈的锅炉运行参数和氮氧化物实测值，以及相应的二次风门开度指令、SOFA风门开度指令及SOFA风门偏置量存储到低氮燃烧控制模型中，以便修正优化燃烧控制模型。 在一个实施例中，PLC根据DCS反馈的氮氧化物实测值和当前的氮氧化物排放目标值，确定SOFA风门偏置量的步骤包括: PLC在到达第η个计算周期时,计算当前氮氧化物排放目标值SPn与当前氮氧化物实测值PVn的差值Errorn ； 确定Errorn所属的区间X以及Errorlri所属的区间Y ; 根据区间X和Y确定相对应的控制参数Ζ，其中控制参数Z包括比例系数CP，积分系数C1，微分系数Cd; 计算第η 个计算周期的 PID 输出 PIDOUTn，其中 PIDOUTn = MP；n+MI；n+MD；n = CP*Errorn+ (M^+C^ErroiVi) +CD* (PVn^1-PVn)，MP，n 为第 n 个计算周期中的 PID 比例输出量，M1,n 为第η个计算周期中的积分输出量，Md,η为第η个计算周期中的微分输出量； 将PIDOUTn转化为相应的SOFA风门偏置量。 在一个实施例中，根据区间X和Y确定相对应的控制参数Z的步骤之后，还包括: 判断控制参数Z是否为首次启用； 若控制参数Z不是首次启用，则执行计算第η个计算周期的PID输出PIDOUTn的步骤； 若控制参数Z为首次启用，则对第n-Ι个计算周期中的积分输出量M^1进行初始化，M^1 = PIDOUI^-Mb+Mb，然后执行计算第η个计算周期的PID输出PIDOUTn的步骤。 在一个实施例中，Errorn= a* (SPn-PVn) + (l_a) =I=Error^1 ； 其中a为滤波系数。 在一个实施例中，DCS在接收到PLC发送的指令后，判断当前自身是否处于低氮燃烧控制模式，其中DCS在判断与PLC的通信出现异常时退出低氮燃烧控制模式； 若当前自身处于低氮燃烧控制模式，则DCS进一步判断指令中的参数是否有效、参数变化速率是否在预定范围内； 若指令中的参数有效、且参数变化速率在预定范围内，则DCS利用指令对相应风门进行控制； 若指令中的参数无效,或参数变化速率超出预定范围，则DCS拒绝执行接收到的指令。 根据本专利技术的另一方面，提供一种基于PLC的低氮燃烧控制系统，包括可编程控制器PLC和分布式控制系统DCS，其中: DCS，用于向PLC反馈锅炉运行参数和氮氧化物实测值，当接收到PLC发送的二次风门开度指令和分离式燃尽风SOFA风门开度指令时，利用二次风门开度指令和SOFA风门开度指令分别对二次风门和SOFA风门进行控制；当接收到PLC发送的经校正的SOFA风门开度指令时，利用经校正的SOFA风门开度指令对SOFA风门进行控制； PLC，用于根据DCS反馈的锅炉运行参数，在预先设置的低氮燃烧控制模型中获取相对应的二次风门开度指令和SOFA风门开度指令，以及相对应的氮氧化物排放目标值；将二次风门开度指令和SOFA风门开度指令发送给DCS ;根据DCS反馈的氮氧化物实测值和当前的氮氧化物排放目标值，确定SOFA风门偏置量；将SOFA风门偏置量与当前从低氮燃烧控制模型中获取的SOFA风门开度指令叠加，以得到经校正的SOFA风门开度指令，将经校正的SOFA风门开度指令发送给DCS。 在一个实施例中，PLC还用于将DCS反馈的锅炉运行参数和氮氧化物实测值，以及相应的二次风门开度指令、SOFA风门开度指令及SOFA风门偏置量存储到低氮燃烧控制模型中，以便修正优化燃烧控制模型。 在一个实施例中，PLC具体在到达第η个计算周期时，计算当前氮氧化物排放目标值SPn与当前氮氧化物实测值PVn的差值Errorn ;确定Errorn所属的区间X以及Errorlri所属的区间Y ;根据区间X和Y确定相对应的控制参数Ζ，其中控制参数Z包括比例系数Cp,积分系数C1,微分系数Cd ;计算第η个计算周期的PID输出PIDOUTn，其中PIDOUTn =Mp,n+Mi,n+MD,n = Cp*Errorn+ (MI；^!+C^Error^i) +CD*(PVn^1-PVn), MP，n 为第 n 个计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PLC的低氮燃烧控制方法，其特征在于，包括：可编程控制器PLC根据分布式控制系统DCS反馈的锅炉运行参数，在预先设置的低氮燃烧控制模型中获取相对应的二次风门开度指令和分离式燃尽风SOFA风门开度指令，以及相对应的氮氧化物排放目标值；PLC将二次风门开度指令和SOFA风门开度指令发送给DCS，以便DCS利用二次风门开度指令和SOFA风门开度指令分别对二次风门和SOFA风门进行控制；PLC根据DCS反馈的氮氧化物实测值和当前的氮氧化物排放目标值，确定SOFA风门偏置量；PLC将SOFA风门偏置量与当前从低氮燃烧控制模型中获取的SOFA风门开度指令叠加，以得到经校正的SOFA风门开度指令；PLC将经校正的SOFA风门开度指令发送给DCS，以便DCS利用经校正的SOFA风门开度指令对SOFA风门进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种基于PLC的低氮燃烧控制方法，其特征在于，包括: 可编程控制器PLC根据分布式控制系统DCS反馈的锅炉运行参数，在预先设置的低氮燃烧控制模型中获取相对应的二次风门开度指令和分离式燃尽风SOFA风门开度指令，以及相对应的氮氧化物排放目标值； PLC将二次风门开度指令和SOFA风门开度指令发送给DCS，以便DCS利用二次风门开度指令和SOFA风门开度指令分别对二次风门和SOFA风门进行控制； PLC根据DCS反馈的氮氧化物实测值和当前的氮氧化物排放目标值，确定SOFA风门偏直里； PLC将SOFA风门偏置量与当前从低氮燃烧控制模型中获取的SOFA风门开度指令叠加，以得到经校正的SOFA风门开度指令； PLC将经校正的SOFA风门开度指令发送给DCS，以便DCS利用经校正的SOFA风门开度指令对SOFA风门进行控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于， PLC将DCS反馈的锅炉运行参数和氮氧化物实测值，以及相应的二次风门开度指令、SOFA风门开度指令及SOFA风门偏置量存储到低氮燃烧控制模型中，以便修正优化燃烧控制模型。3.根据权利要求1所 述的方法，其特征在于， PLC根据DCS反馈的氮氧化物实测值和当前的氮氧化物排放目标值，确定SOFA风门偏置量的步骤包括: PLC在到达第η个计算周期时，计算当前氮氧化物排放目标值SPn与当前氮氧化物实测值PVn的差值Errorn ； 确定Errorn所属的区间X以及Erroiv1所属的区间Y ; 根据区间X和Y确定相对应的控制参数Ζ，其中控制参数Z包括比例系数CP，积分系数C1，微分系数Cd; 计算第 η 个计算周期的 PID 输出 PIDOUTn，其中 PIDOUTn = MP；n+MI；n+MD；n = CP*Errorn+(Mm+CfErroiVi) +CD* (PVn_rPVn)，MP’n为第n个计算周期中的PID比例输出量，MI；n为第η个计算周期中的积分输出量，Md,η为第η个计算周期中的微分输出量； 将PIDOUTn转化为相应的SOFA风门偏置量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于， 根据区间X和Y确定相对应的控制参数Z的步骤之后，还包括: 判断控制参数Z是否为首次启用； 若控制参数Z不是首次启用，则执行计算第η个计算周期的PID输出PIDOUTn的步骤；若控制参数Z为首次启用，则对第n-Ι个计算周期中的积分输出量M^1进行初始化，M^1 = PIDOUTM-Mu+Mb，然后执行计算第η个计算周期的PID输出PIDOUTn的步骤。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于， Errorn = a* (SPn-PVn) + (l~a) =I=Error^1 ； 其中a为滤波系数。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法,其特征在于， DCS在接收到PLC发送的指令后，判断当前自身是否处于低氮燃烧控制模式，其中DCS在判断与PLC的通信出现异常时退出低氮燃烧控制模式； 若当前自身处于低氮燃烧控制模式，则DCS进一步判断指令中的参数是否有效、参数变化速率是否在预定范围内； 若指令中的参数有效、且参数变化速率在预定范围内，则DCS利用指令对相应风门进行控制； 若指令中的参数无效，或参数变化速率超出预定范围，则DCS拒绝执行接收到的指令。7.一种基于PLC的低氮燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海鹏，喻玫，蔡芃，张巍，赵超，范国朝，任旻，
申请(专利权)人：烟台龙源电力技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37