用于监测和控制电厂的系统和关联的方法技术方案

用于与电厂一起使用的控制系统，该电厂具有用于粉碎材料供输入到该电厂的燃烧系统的磨粉机，该控制系统包括：第一传感器（12），用于记录来自该燃烧系统的第一输出的第一参数；第二传感器（14），用于记录来自该燃烧系统的第二输出的第二参数；调节器系统（16），用于调节和记录该燃烧系统的至少一个可变参数；状态估计器（18）部件，其能操作成接收涉及这样的第一参数的第一信号、涉及这样的第二参数的第二信号和涉及这样的至少一个可变系统参数的第三信号，该状态估计器部件能操作成使用该第一信号、第二信号和第三信号以产生材料参数指示器信号（20）和系统状态指示器信号（22）；以及输出部件（24），其能操作成接收这样的材料参数指示器信号和这样的系统状态指示器信号，并且将所述材料参数指示器信号和系统状态指示器信号组合来产生输出控制信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及监测和控制电厂的系统和关联的方法，具体地本专利技术涉及控制具有用于粉碎材料供输入到电厂的燃烧系统的磨粉机的电厂的系统和关联的方法。
技术介绍
在靠粉煤运行的电厂中，磨煤机的操作对电厂内煤的燃烧效率具有显著影响，以及对在电厂内从粉煤的燃烧产生的污染物的量和成分具有显著影响。此外，燃煤电厂响应于负载变化要求的能力主要取决于磨煤机改变粉碎燃料的输出的能力。不像燃烧气或油(其中打开控制阀并且立即获得更多燃料是可能的)，燃烧粉煤要求首先进行粉碎步骤。这要求磨粉机输入/输出必须逐步上升以便向电厂提供增加的燃料量。控制系统越好，该上升过程可以越陡。电厂内磨煤机的功能是按要求产生并且干燥具有期望量并且具有期望颗粒尺寸的粉煤。引入热加压空气以通过将粉煤流态化而干燥并且运输它，使得它可以输送到燃烧器供燃烧。煤的粉碎典型地导致形成一系列颗粒尺寸。然而，在燃烧器内，如果煤颗粒大于某个尺寸，例如75微米以及以上，那么燃烧环境中的氧(O2)分子不能在所谓的焦燃烧阶段期间穿入煤颗粒内更深的非挥发性可燃物质。这导致未燃碳，其不仅是燃料的浪费(并且因此是昂贵的)，并且还降低可售副产物飞灰(其用作水泥添加剂)的质量，因为该未燃碳在水泥内形成黑点。未燃碳的量随颗粒尺寸增加，并且如果没有足够的空气也增加。然而，由于通常离线监测未燃碳，实时确定观察的未燃碳水平是由于颗粒尺寸还是缺少空气造成的是不可能的。大尺寸粉煤颗粒还在电站的燃烧器内形成另一个问题，该问题是它们在还原焰区域中妨碍氮(N)化合物从颗粒内早期快速挥发。当该N化合物后来在燃烧器的氧化焰区域中释放时或当它们在焦燃烧期间不均匀地达到与颗粒内部的氧(O2)接触时，它们易于形成氧化氮(NO)，其是形成酸雨中的不期望的前驱物。N的快速挥发是可取的，因为N在最初燃烧期间的释放在缺O2环境中发生，从而形成稳定的N2。然而，如果妨碍N的挥发，N可能直到颗粒进入炉子的空气丰富部分才被释放，其中空气经过它们来完成燃烧将导致不期望的NO而不是期望的稳定N2的形成。鉴于由较大煤颗粒尺寸在燃烧器内形成的这些问题，可以看出粉煤颗粒尺寸应该保持相对小。煤颗粒的最佳尺寸由燃烧后的残余物的组成确定，即飞灰输出的灰和挥发物含量，以及要燃烧的煤的反应性。保持颗粒尺寸小的这个要求导致权衡，并且权衡的概念表示在图I中示出的颗粒尺寸分布图上图示。粉碎过程需要能量，从而将煤粉碎成较小碎片需要比形成大颗粒更多 的能量。此外，将煤粉碎来形成较小碎片花费的增加时间减少了可以由任何给定机器粉碎的煤量。对此，必须考虑通过未燃烧的燃料“损失”的能量、从系统输出的NO量中的增加和从标准以下残余产物的返回收益的损失。因此，在图I中概念地指示的最佳颗粒尺寸可以视为足够小而不会对最佳燃烧引起任何显著的热和质量传递阻力的值。任何大于最佳颗粒尺寸的值将增加灰中的碳至高于可取水平并且增加NO形成。任何小于最佳颗粒尺寸的值将在粉碎过程中要求磨粉动作，并且将导致磨煤机中增加的功耗或粉碎燃料生产能力中的等同减少。典型地，在建立电厂的设计和建造阶段，规定磨煤机操作条件和颗粒尺寸归类系统以在具有假设的给煤性质的设计负载条件下获得最佳颗粒尺寸分布。然而，当电厂以具有被磨损的设备并且具有变化的给煤性质(即，湿度和硬度)的部分负载来操作时，规定的磨煤机设置不再产生最佳颗粒尺寸分布。此外，大多数电厂缺少用于在线测量粉碎燃料颗粒尺寸分布的工具。鉴于这些问题，采取矫正动作来控制系统以便维持来自厂的灰输出中的碳和烟道气体输出中的NO的低水平是困难的。已经采取各种方式来改进磨煤机操作的监测和控制。Yukio Fukayama等人公开An Adaptive State Estimator for Pulverizer Control Using Moments of ParticleSize Distribution (使用颗粒尺寸分布的矩用于粉碎机控制的自适应状态估计器)(IEEETransactions On Control Systems Technology, Vol. 12, No. 6, 2004 年 11 月)，其详述在磨煤机粉碎机中的颗粒尺寸分布的演变的基本数学模型并且在磨煤机系统的高级控制应用中使用这些模型。然而，他们的方式集中在包括单个粉碎机的磨煤机上并且不考虑来自燃烧输出的任何信息。P. Andersen等人随后在“Observer-based Coal Mill Controlusing Oxygen Measurement (使用氧测量的基于观察者的磨煤机控制)”中进一步拓展该方式并且指出粉碎过程和燃烧之间的关系，他们在2006年将其提交给关于电厂和电力系统的IFAC研讨会。通过指出粉碎过程和燃烧之间的关系，Andersen等人提出包括O2测量来关闭粉煤机附近的内控循环。然而，在该系统中，没有测量未燃碳的水平。在韩国专利申请KR20040019462A (Kim Eun Gee) “System for Controlling Unburned Carbon and AirDamper for Optimal Combustion of Boiler (用于控制未燃碳的系统和用于锅炉的最佳燃烧的空气阻尼器)”中详述的不同方式中，专利技术者详述具有两个控制环的磨煤机的分散控制系统，其中灰中未燃碳测量用于调节颗粒尺寸分布，并且烟道气体测量用于调节二次燃烧空气流。然而该系统仅依赖单个可变反馈控制器用于管理粉碎和燃烧过程，这限制系统响应于扰动的准确性并且减少电厂对负载变化的响应时间。鉴于上文，本专利技术的目的是避免或减轻前面提到的问题中的至少一个。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面提供有用于与电厂一起使用的控制系统，该电厂具有用于粉碎材料供输入到该电厂的燃烧系统的磨粉机，该控制系统包括 第一传感器，用于记录来自该燃烧系统的第一输出的第一参数； 第二传感器，用于记录来自该燃烧系统的第二输出的第二参数； 调节器系统，用于调节和记录该燃烧系统的至少一个可变参数； 状态估计器部件，其能操作成接收涉及这样的第一参数的第一信号、涉及这样的第二参数的第二信号和涉及这样的至少一个可变系统参数的第三信号，该状态估计器部件能操作成使用该第一信号、第二信号和第三信号以产生材料参数指示器信号和系统状态指示器信号；以及、输出部件，其能操作成接收这样的材料参数指示器信号和这样的系统状态指示器信号，并且将所述材料参数指示器信号和系统状态指示器信号组合来产生输出控制信号。优选地，输出部件能操作成输出这样的输出控制信号到电厂。该控制系统中的第一传感器、第二传感器和调节器系统的设置起作用来提供多变量闭环控制方案，其通过提供反馈将工作来确保达到电厂的最佳操作条件。在一个实施例中，输出控制信号是燃烧系统控制信号。在备选实施例中，提供给电厂的输出控制信号将能操作成控制燃烧系统。备选地，输出部件能操作成提供输出控制信号给至少一个警报工具。 该控制系统中的第一传感器、第二传感器和调节器系统的设置起作用来提供警报工具，用于使操作者能够对电厂系统内出现的任何紧急问题采取行动。优选地，第一传感器是灰中碳传感器。灰中碳传感器的提供提供了关于正从燃烧系统输出的灰中的未燃碳的信息。进一步优选地，第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M安托伊内，M默坎格茨，T冯霍夫，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：