[发明专利]尤其矿物燃料锅炉燃烧室内燃烧过程的控制方法和燃烧系统

说明书

本发明涉及一种尤其矿物燃料锅炉燃烧室内的燃烧过程的控制方法，其中确定燃烧室内的空间分辨的测量值。本发明还涉及一种相应的燃烧系统。

在锅炉的燃烧过程中首先处理燃料(例如在粉煤机中粉碎煤炭、预热燃油等)，然后按照设备当前的热量需求来控制燃烧用空气向燃烧室的供给。在这里，在锅炉的不同位置、亦即在所谓的燃烧器处将燃料加入燃烧室。空气的供给也在不同位置实施。在燃烧器本身处也始终进行空气输入。除此之外还可以在那些没有燃料流入燃烧室的位置输入空气。

现在的任务在于，这样操控燃烧过程，使之尽可能高效、低损耗和/或排放量尽可能小地完成。锅炉燃烧过程典型的重要影响参数是：

·各燃烧器的燃料分配

·不同燃烧区燃烧用空气的分配

·燃烧用空气的总质量流量

·燃料处理的品质(例如粉煤机的磨削力、分离器转速、分离器温度)

·烟气再循环

·回转燃烧器的位置

通常在锅炉投入运行的时刻调整这些影响参数。为此在前台根据有关运行的边界条件提出不同的最优化目标，如设备效率最高、排放量最小(NOx、CO、…)、灰中碳含量最低(燃烧的完全性)。然而，由于过程参数随时间的易变性，尤其燃料的波动的特性(热值、空气需求、点火特性等)，必须持续监测并调节燃烧过程。因此在工业设备中借助测量技术装置来监测燃烧，以及按当前检测的燃烧状况通过控制干预来修改可供使用的影响参数。

但是在设备运行期间改变影响参数只能在很有限的程度内实施。其原因是，由于高的温度以及化学及机械地严重损耗的环境，从燃烧区附近的环境只能提供少量甚至根本不能提供有质量保证的测量结果。因此只有那些在远离燃烧区的烟气路径内所记录的测量数据，才能使用于燃烧控制。由此，只能延时地以及在不具体涉及各执行元件的情况下提供过程参数以便用于控制技术的最优化。此外，由于大型工业燃烧装置巨大的尺寸，可供使用的点测量往往没有代表性，以及无法描述实际空间的过程状况的有差别的图像。

因为在许多情况下不可能控制或优化燃烧过程，所以过程参数(例如空气的过量)被调整为离工业过程极限有足够的距离。这样做，由于以低的过程效率、较高的损耗和/或较大的排放量进行运行而引起损失。

按照当前的现有技术以不同的方法实施燃烧过程的必要时可用的控制和优化：

-以测量烟气流中氧含量为基础控制总空气质量流量。

-以测量烟气流中的NOx和必要时的CO为基础来控制燃烧用空气与二次空气之比。

-在烧煤锅炉中，测量所供给的燃料质量流作为分配器传送带的转速，借助所述分配器传送带将煤炭输送到粉煤机中。在这里往往不检测煤炭流在由粉煤机供给的燃烧器上的准确分配。因此假定，每个燃烧器具有燃料质量流的一个固定份额并且相应地调整燃烧用空气。不过存在不同的测量系统，借助它们可以检测各燃烧器的煤流量。由此有可能更准确地控制空气，其中每个燃烧器的空气质量流量与相应的煤炭质量流量相匹配。

-在配备有风箱的锅炉中，起先每次空气供应的空气质量流量也是未知的。为了仍然能对每次空气供应实施空气控制，借助测量技术检测经过各空气阀的压差，并根据这些测量数据计算空气质量流量。由此又有可能与燃料相协调地更加准确地控制空气质量流量。

-将神经元网络使用于，学习不同影响参数与过程测量参数之间的关系。然后，以如此形成的锅炉神经元模型为基础，实施燃烧过程的最优化。

-在专利申请EP1850069B1中定义了一种“燃烧过程的控制方法和控制回路”，其中对燃烧器燃烧过程进行图像采集并且被用于训练神经元网络，然后借助神经元网络实施燃烧的最优化。

-为了应对大型燃烧装置的巨大的空间尺寸，通过叶栅测量装置在锅炉出口处检测部分重要的过程参数，如烟气中的氧浓度。由此可以在有限的范围内推断出燃烧过程中过程参数的空间分布。

当使用空间分辨的测量系统时，便有可能更进一步地优化燃烧，借助这种测量系统可以提供贴近燃烧区的测量数据。

本发明的目的是，提供一种改进的燃烧过程控制方法，其中使用燃烧室内空间分辨的测量值。另一个目的在于，提供一种相应的燃烧系统。

通过独立专利权利要求的特征达到此目的。在从属的专利权利要求中分别说明有利的设计。

本发明的主要特征可归纳如下：

-空间测量信息被变换为可用于控制目的的状态参数。

-接着针对这些状态参数定义对所期望的运行特性进行说明的额定值；