[发明专利]生物质锅炉燃烧控制系统和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物质锅炉领域，尤其涉及一种生物质锅炉控制系统和控制方法。 

背景技术

目前,能源和环境问题已成为全球关注的焦点，虽然石油、煤和天然气这些常规能源至今仍是燃料的主要来源，但是随着常规能源的日益枯竭和环境问题的日趋严重，开发利用洁净可再生能源已经成了紧迫的课题。在此背景下，生物质能作为唯一可储存和运输的可再生绿色能源，其高效转换和洁净利用日益受到世界的重视。 

工业锅炉是煤炭消费大户对环境的重要污染源，发展生物质锅炉技术，提高绿色可再生能源利用，对促进我国节约型社会主义建设具有重要意义。使用废弃生物质压缩成型的颗粒燃料的锅炉，替代燃煤燃油锅炉，因其使用清洁能源，具有节约能源、二氧化碳温室气体零排放、环保性好、符合国家能源发展战略的优点而得到迅速发展。生物质燃料锅炉的种类很多，按照锅炉燃用生物质品种的不同可分为：木材炉、薪柴炉、秸秆炉、垃圾焚烧炉等；按照锅炉燃烧方式的不同又可分为流化床锅炉、层燃炉等。早在1979年，美国就开始采用垃圾直接燃烧发电，发电的总装机容量超过10000MW，单机容量达10～25MW；美国爱达荷能源产品公司已经开发生产出燃烧生物质流化床锅炉，蒸汽锅炉出力为4.5t/h～50t/h ，供热锅炉出力为36.67MW；美国CE公司利用鲁奇技术研制的大型燃废木循环流化床发电锅炉出力为100t/h ，蒸汽压力为8.7MPa；此外，瑞典以树枝、树叶等林业废弃物作为大型流化床锅炉的燃料加以利用，锅炉热效率可达到80%；丹麦采用高倍率循环流化床锅炉，将干草与煤炭按照6：4的比例送入炉内进行燃烧，锅炉出力为100t/h ，热功率达80MW。生物质能在我国是仅次于煤炭、石油和天然气的第四位能源资源，占全部能源消耗总量的20%。但长期以来，生物质能在我国商业用能结构中的比率极小，其主要是作为一次能源在农村利用，约占农村总能耗的70 %左右。而我国目前生物质能利用的主要方法是传统的炉灶直接燃烧，其转换效率仅为10%～20%，浪费严重，并且造成环境污染。2007年12月10日，我国第一个自主研发的软质秸秆发电项目在江苏淮安建成并投入运营，该项目的成功投运，开创了我国软质秸秆发电的先河。 

锅炉控制的难点主要集中在最优燃烧和汽包液位的控制上，它们的过程是一个大惯性、纯时滞、变参数的多输入多输出的复杂过程。经典控制理论、现代控制理论、智能控制理论作为自动控制理论发展的三个不同阶段，在锅炉燃烧控制理论的发展上得到了体现。20世纪60～70年代，对锅炉燃烧控制的研究主要集中在锅炉的动态特性和数学模型，从线性到非线性，从单变量到多变量，从时不变到时变等，都进行了广泛而深入的研究。 

发明内容

本发明的目的是提供一种生物质锅炉的控制系统和控制方法，能够最优控制生物质锅炉的燃烧。 

本发明采用下述技术方案：一种生物质锅炉燃烧控制系统，包括汽包水位信息采集单元和燃烧控制子系统信息采集单元、信号传输单元、中央控制单元以及执行单元，汽包水位信息采集单元和燃烧控制子系统信息采集单元用来采集生物质锅炉的信息，并将采集信息通过信号传输单元发送中央控制单元，中央控制单元经过处理后发送控制信号给执行单元。 

所述的汽包水位信息采集单元包括测量给水量的第一流量传感器、测量蒸汽流量的第二流量传感器、测量蒸汽压力的第一压力传感器、测量汽包水位的水位传感器、测量给水温度和蒸汽温度的第一温度传感器和第二温度传感器。 

所述的燃烧控制子系统信息采集单元包括测量送风量的第三流量传感器、测量引风量的第四流量传感器、测量炉膛负压的第二压力传感器、测量燃料量的称重传感器、测量烟气含氧量的氧气传感器。 

所述的中央控制单元包括下位机和上位机，下位机接收数据采集单元的信息并将信息传输给上位机进行处理，上位机的通信端还连接有GPRS模块。 

生物质锅炉燃烧控制系统进行的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）、汽包水位信息采集单元和燃烧控制子系统信息采集单元将采集的信息发送给下位机，下位机将信息发送给上位机； 

（2）、上位机对采集到的汽包水位信息和燃烧控制子系统信息进行运算控制；

（3）、上位机发送控制信号给执行单元，实现对生物质锅炉的控制。

所述的步骤（2）中对燃烧控制子系统信息进行运算控制的控制方法包括炉膛压力的控制方法、送风量的控制方法和主汽压的控制方法：