專(zhuān)利名稱(chēng)：調(diào)節(jié)鍋爐系統(tǒng)中預(yù)定位置co排放水平的系統(tǒng)、方法及產(chǎn)品的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本發(fā)明涉及下述同時(shí)提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)用于降低鍋爐系統(tǒng)中預(yù)定位置的成渣率的系統(tǒng)和方法(SYSTEM AND METHOD FORDECREASING A RATE OF SLAG FORMATION AT PREDETERMINEDLOCATIONS IN A BOILER SYSYTEM)，代理人檔案號(hào)No.185127，以及用于調(diào)節(jié)鍋爐系統(tǒng)中預(yù)定位置的溫度水平的系統(tǒng)、方法和產(chǎn)品(SYSTEM，METHOD，AND ARTICLE OF MANUFACTURE FORADJUSTING TEMPERATURE LEVELS AT PREDETERMINEDLOCATIONS IN A BOILER SYSYTEM)，代理人檔案號(hào)No.185126，其所有內(nèi)容包含在此以供參考。
背景技術(shù)：
燃燒礦物燃料的鍋爐系統(tǒng)已經(jīng)被用于發(fā)電。一種類(lèi)型的燃燒礦物燃料的鍋爐系統(tǒng)燃燒空氣/煤混合物以產(chǎn)生熱能，該熱能提高水的溫度以產(chǎn)生蒸汽。蒸汽被用來(lái)驅(qū)動(dòng)輸出電力的渦輪發(fā)電機(jī)。
燃燒氧和烴基燃料的混合物(例如空氣/煤的混合物)的副產(chǎn)品是一氧化碳(CO)?？刂迫济哄仩t系統(tǒng)運(yùn)行的控制系統(tǒng)的一個(gè)目的是維持排出鍋爐系統(tǒng)的總體CO水平低于臨界水平。此處本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，在鍋爐系統(tǒng)中特定位置的CO水平可能大于臨界CO水平，而其它位置的CO水平小于臨界CO水平。而且，鍋爐系統(tǒng)中CO水平的差異可導(dǎo)致增加總體CO排放和局部CO濃度高于臨界水平。
因此，在此本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到需要一種用于控制鍋爐系統(tǒng)的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法，其可確定鍋爐系統(tǒng)內(nèi)具有相對(duì)較高的CO水平的位置并可調(diào)節(jié)影響那些位置的燃燒器的空氣-燃料(A/F)比，從而降低其中的CO水平。

發(fā)明內(nèi)容
依據(jù)一典型實(shí)施例，提供了一種用于調(diào)節(jié)鍋爐系統(tǒng)內(nèi)CO排放水平的方法。該鍋爐系統(tǒng)具有設(shè)置在其中的多個(gè)第一燃燒器和多個(gè)CO傳感器。該方法包括接收來(lái)自多個(gè)CO傳感器的多個(gè)信號(hào)，所述多個(gè)CO傳感器設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)中的多個(gè)第一位置處。該方法還包括，基于該多個(gè)信號(hào)，確定在多個(gè)第一位置的多個(gè)CO水平。該方法還包括，確定CO水平大于或等于臨界CO水平的多個(gè)第二位置。該多個(gè)第二位置是多個(gè)第一位置的子集。該方法還包括，確定鍋爐系統(tǒng)中的促使多個(gè)第二位置CO水平大于或等于臨界CO水平的多個(gè)第二燃燒器。該多個(gè)第二燃燒器是多個(gè)第一燃燒器的子集。該方法還包括確定多個(gè)第一燃燒器中每個(gè)燃燒器在多個(gè)第二位置中的每個(gè)位置正在產(chǎn)生的CO量。該方法還包括，基于由多個(gè)第二燃燒器中至少一個(gè)燃燒器正在產(chǎn)生的CO量，增加多個(gè)第二燃燒器中至少一個(gè)燃燒器處的A/F比，以增加多個(gè)第二位置處的A/F比，從而將多個(gè)第二位置處的CO水平降低至臨界CO水平。
依據(jù)另一典型實(shí)施例，提供了一種用于調(diào)節(jié)鍋爐系統(tǒng)內(nèi)CO排放水平的控制系統(tǒng)。該鍋爐系統(tǒng)具有多個(gè)第一燃燒器。該控制系統(tǒng)包括設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)中多個(gè)第一位置上的多個(gè)CO傳感器。該多個(gè)CO傳感器構(gòu)造成產(chǎn)生指示多個(gè)第一位置處的CO水平的多個(gè)信號(hào)。該控制系統(tǒng)還包括可操作地耦合至多個(gè)CO傳感器的控制器。該控制器構(gòu)造成接收該多個(gè)信號(hào)以及基于該多個(gè)信號(hào)確定多個(gè)第一位置處的多個(gè)CO水平。該控制器還構(gòu)造成確定CO水平大于或等于臨界CO水平的多個(gè)第二位置。該多個(gè)第二位置是多個(gè)第一位置的子集。該控制器還構(gòu)造成確定鍋爐系統(tǒng)中促使多個(gè)第二位置具有的CO水平大于或等于臨界CO水平的多個(gè)第二燃燒器。該多個(gè)第二燃燒器是多個(gè)第一燃燒器的子集。該控制器還構(gòu)造成確定多個(gè)第一燃燒器中每個(gè)燃燒器在多個(gè)第二位置中每個(gè)位置正在產(chǎn)生的CO量。該控制器還構(gòu)造成基于多個(gè)第二燃燒器中至少一個(gè)燃燒器正在產(chǎn)生的CO量，增加多個(gè)第二燃燒器中至少一個(gè)燃燒器的A/F比，以增加在多個(gè)第二位置處的A/F比，從而將多個(gè)第二位置的CO水平降低至臨界CO水平。
依據(jù)又一典型實(shí)施例，提供一種產(chǎn)品。該產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)具有用于調(diào)節(jié)鍋爐系統(tǒng)內(nèi)CO排放水平的編碼在其中的計(jì)算機(jī)程序。該鍋爐系統(tǒng)具有設(shè)置在其中的多個(gè)第一燃燒器和多個(gè)CO傳感器。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)包括用于接收來(lái)自設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)中多個(gè)第一位置處多個(gè)CO傳感器的信號(hào)的代碼。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)還包括用于基于該多個(gè)信號(hào)確定在多個(gè)第一位置處的多個(gè)CO水平的代碼。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)還包括用于確定CO水平大于或等于臨界CO水平的多個(gè)第二位置的代碼。該多個(gè)第二位置是多個(gè)第一位置的子集。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)還包括用于確定鍋爐系統(tǒng)中促使多個(gè)第二位置具有的CO水平大于或等于臨界CO水平的多個(gè)第二燃燒器的代碼。該多個(gè)第二燃燒器是多個(gè)第一燃燒器的子集。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)還包括用于確定多個(gè)第一燃燒器中每個(gè)燃燒器在多個(gè)第二位置中每個(gè)位置正在產(chǎn)生的CO量的代碼。計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)還包括用于基于多個(gè)第二燃燒器中至少一個(gè)燃燒器正在產(chǎn)生的CO量，增加多個(gè)第二燃燒器中至少一個(gè)燃燒器的A/F比，以增加多個(gè)第二位置處的A/F比，從而將多個(gè)第二位置處的CO水平降低至臨界CO水平的代碼。
對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，一旦回顧下述附圖和詳細(xì)說(shuō)明，根據(jù)實(shí)施例的其它的系統(tǒng)和方法將成為或是顯而易見(jiàn)的。希望所有這樣的附加系統(tǒng)和方法將落在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并受所附的權(quán)利要求的保護(hù)。


圖1圖示了依據(jù)典型實(shí)施例具有鍋爐系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)；圖2是圖1的控制系統(tǒng)利用的軟件算法的方框圖；圖3-5是用于調(diào)節(jié)圖1鍋爐系統(tǒng)的預(yù)定位置中CO水平的方法流程圖；圖6是圖1的控制系統(tǒng)采用的用于基于鍋爐系統(tǒng)中的CO水平來(lái)控制燃燒器A/F比值的映射值的示意圖；以及圖7是圖1的鍋爐系統(tǒng)中利用的燃燒器的示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，圖示了用于產(chǎn)生電力的發(fā)電系統(tǒng)10。發(fā)電系統(tǒng)10包括鍋爐系統(tǒng)12、控制系統(tǒng)13、渦輪發(fā)電機(jī)14、運(yùn)輸機(jī)16、料倉(cāng)18、給煤機(jī)20、碎煤機(jī)22、空氣源24、煙囪28。
提供鍋爐系統(tǒng)12以燃燒空氣-煤的混合物，從而加熱水，從中產(chǎn)生蒸汽。利用蒸汽驅(qū)動(dòng)發(fā)電的渦輪發(fā)電機(jī)14。應(yīng)注意在替換實(shí)施例中，鍋爐系統(tǒng)12可利用其它類(lèi)型的燃料代替煤來(lái)加熱水，從中產(chǎn)生蒸汽。例如，鍋爐系統(tǒng)12可利用任何常規(guī)類(lèi)型的烴燃料，如汽油、柴油、油、天然氣、丙烷或類(lèi)似燃料。鍋爐系統(tǒng)12包括與后通道部42連接的爐子40，進(jìn)氣歧管44，燃燒器47、48、50、52和進(jìn)氣口53以及管道59、60、62、64、66、68。
爐子40限定了一個(gè)燃燒空氣-煤的混合物以及產(chǎn)生蒸汽的區(qū)域。后通道部42與爐子40連接，接收從爐子40出來(lái)的廢氣。后通路部42將該廢氣從爐子40輸送到煙囪28。
進(jìn)氣歧管44與爐子40連接，并利用節(jié)流閥45、46向燃燒器47、48、50、52和進(jìn)氣口53提供預(yù)定量的二次空氣的。此外，燃燒器47、48、50、52分別經(jīng)由管道60、62、64、66接收來(lái)自空氣源24的空氣-煤的混合物。燃燒器47、48、50、52和進(jìn)氣口53穿過(guò)爐子40中的孔設(shè)置。燃燒器47、48、50、52將火焰噴射至爐子40的內(nèi)部區(qū)域以加熱水。因?yàn)槿紵?7、48、50、52具有基本相同的結(jié)構(gòu)，所以?xún)H提供燃燒器47的結(jié)構(gòu)的詳細(xì)說(shuō)明。參照?qǐng)D7，燃燒器47具有同心設(shè)置的管70、72、74。管70從管道60接收一次空氣-煤混合物(空氣-燃料混合物)。管道72圍繞管道70設(shè)置并從進(jìn)氣歧管44接收二次空氣。管道74圍繞管道72設(shè)置，并同樣從進(jìn)氣歧管44接受三次空氣。供給到燃燒器47的全部空氣-煤的混合物在燃燒器47的出口點(diǎn)燃并在爐子中燃燒。燃燒器47還包括設(shè)置在管70和管72之間的流料通道中的閥75。閥75的操作位置可由控制器122可操作地控制，以控制燃燒器47正在接收的三次空氣的量。此外，燃燒器47還包括設(shè)置在管72和管74之間的流率通道中的閥77。閥77的操作位置可由控制器122可操作地控制，以控制燃燒器47正在接收的二次空氣的量。
參照?qǐng)D1，提供控制系統(tǒng)13以控制燃燒器47、48、50、52接收的空氣和煤的量以及進(jìn)氣口53接收的空氣。特別地，提供控制系統(tǒng)13以控制燃燒器47、48、50、52和進(jìn)氣口53處的A/F比和空氣-燃料質(zhì)量流量，進(jìn)而控制在鍋爐系統(tǒng)12中預(yù)定位置處的CO水平、溫度水平和成渣率?？刂葡到y(tǒng)13包括電控的一次空氣和線圈閥80、82、84、86、88，燃燒空氣執(zhí)行器90，過(guò)燃燒空氣(overfire air)執(zhí)行器92，CO傳感器94、96、98、99，溫度傳感器110、112、114、115，渣檢測(cè)傳感器116、118、120、121，空氣質(zhì)量流量傳感器117、119，煤流量傳感器123和控制器122。應(yīng)注意的是，為了討論，假定CO傳感器94、溫度傳感器110和渣檢測(cè)傳感器116實(shí)質(zhì)上設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)12內(nèi)的第一位置。此外，CO傳感器96、溫度傳感器112、渣檢測(cè)傳感器118實(shí)質(zhì)上設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)12內(nèi)的第二位置。此外，CO傳感器98、溫度傳感器114、渣檢測(cè)傳感器120實(shí)質(zhì)上設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)12內(nèi)的第三位置。還有，CO傳感器99、溫度傳感器115和渣檢測(cè)傳感器121實(shí)質(zhì)上設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)12內(nèi)的第四位置。當(dāng)然，應(yīng)注意的是，在替換實(shí)施例中，CO傳感器、溫度傳感器和渣檢測(cè)傳感器可相對(duì)于彼此設(shè)置在不同位置。此外，在替換實(shí)施例中，CO傳感器94、96、98、99分別設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)12中遠(yuǎn)離第一、第二、第三和第四位置的位置，利用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)技術(shù)，分別根據(jù)CO傳感器94、96、98、99的信號(hào)估算第一、第二、第三和第四位置處的CO水平。此外，在替換實(shí)施例中，溫度傳感器110、112、114、115分別設(shè)置在遠(yuǎn)離第一、第二、第三和第四位置的位置，利用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)技術(shù)，分別根據(jù)溫度傳感器110、112、114、115的信號(hào)估算在第一、第二、第三和第四位置處的溫度水平。此外，在替換實(shí)施例中，渣檢測(cè)傳感器116、118、120、121分別設(shè)置在遠(yuǎn)離第一、第二、第三和第四位置的位置，利用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)技術(shù)，分別根據(jù)渣檢測(cè)傳感器116、118、120、121的信號(hào)估算渣的厚度水平。
提供電控閥80、82、84、86、88以分別響應(yīng)從控制器122接收的控制信號(hào)(FV1)、(FV2)、(FV3)、(FV4)、(FV5)分別控制輸送到燃燒器47、48、50、52和管道68的一次空氣或輸送空氣的量。一次空氣將煤顆粒攜帶到燃燒器。
提供執(zhí)行器90，以響應(yīng)從控制器122接收的控制信號(hào)(AV1)控制進(jìn)氣歧管44中用于調(diào)節(jié)供給到燃燒器47、48、50、52的燃燒空氣量的節(jié)流閥45的操作位置。
提供執(zhí)行器92，以響應(yīng)從控制器122接收的控制信號(hào)(AV2)控制用于調(diào)節(jié)供給進(jìn)氣口53的過(guò)燃燒空氣量的節(jié)流閥46的操作位置。
提供CO傳感器94、96、98、99以分別產(chǎn)生指示鍋爐系統(tǒng)12內(nèi)第一、第二、第三和第四位置處CO水平的信號(hào)(CO1)、(CO2)、(CO3)和(CO4)。應(yīng)注意的是，在替換實(shí)施例中，鍋爐系統(tǒng)12中的CO傳感器可多于四個(gè)。例如，在替換實(shí)施例中，可在鍋爐系統(tǒng)12中設(shè)置一排CO傳感器。如同所示，CO傳感器94、96、98、99設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)12的后通道部42中。應(yīng)注意的是，在替換實(shí)施例中，CO傳感器可設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)12中的其它多個(gè)位置。例如，CO傳感器可設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)12的出口平面處。
提供溫度傳感器110、112、114、115以分別產(chǎn)生指示鍋爐系統(tǒng)12中第一、第二、第三和第四位置處溫度水平的信號(hào)(TEMP1)、(TEMP2)、(TEMP3)、(TEMP4)。應(yīng)注意的是，在替換實(shí)施例中，鍋爐系統(tǒng)12中的溫度傳感器數(shù)目可多于四個(gè)。例如，在替換實(shí)施例中，鍋爐系統(tǒng)12中可設(shè)置一排溫度傳感器。如同所示，溫度傳感器110、112、114、115設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)12的爐子出口平面部42中。應(yīng)注意的是，在替換實(shí)施例中，溫度傳感器可設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)12中的其他多個(gè)位置。例如，溫度傳感器可設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)12的出口平面處。
提供渣檢測(cè)傳感器116、118、120、121以分別產(chǎn)生指示鍋爐系統(tǒng)12中第一、第二、第三和第四位置處渣厚度的信號(hào)(SLAG1)、(SLAG2)、(SLAG3)、(SLAG4)。應(yīng)注意的是，在替換實(shí)施例中，鍋爐系統(tǒng)12中渣檢測(cè)傳感器的數(shù)目可多于四個(gè)。例如，在替換實(shí)施例中，可在鍋爐系統(tǒng)12中設(shè)置一排渣傳感器。如同所述，渣傳感器116、118、120、121設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)12的后通道部42中。應(yīng)注意的是，在替換實(shí)施例中，渣檢測(cè)傳感器可設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)12的其它多個(gè)位置。例如，渣檢測(cè)傳感器可設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)12的出口平面處。
提供質(zhì)量流量傳感器119以產(chǎn)生指示正供給到管道59的一次空氣的量的(MAF1)信號(hào)，該信號(hào)由控制器122接收。
提供質(zhì)量流量傳感器117以產(chǎn)生指示正供給到進(jìn)氣歧管44和燃燒器以及進(jìn)氣口的燃燒空氣的量的(MAF2)信號(hào)，該信號(hào)由控制器122接收。
提供煤流量傳感器123以產(chǎn)生指示正供給到管道59的煤量的(CF)信號(hào)，該信號(hào)由控制器122接收。
提供控制器122以產(chǎn)生控制信號(hào)，從而控制閥80、82、84、86、88的操作位置和執(zhí)行器90、92，以在燃燒器47、48、50、52中獲得期望的A/F比。此外，提供控制器122以接收來(lái)自CO傳感器94、96、98、99的信號(hào)(CO1-CO4)，并由其確定CO水平，信號(hào)(CO1-CO4)指示了第一、第二、第三、和第四位置處的CO水平。此外，提供控制器122以接收來(lái)自溫度傳感器110、112、114、115的信號(hào)(TEMP1-TEMP4)，并由其確定溫度水平，信號(hào)(TEMP1-TEMP4)指示了第一、第二、第三和第四位置處的溫度水平。還有，提供控制器122以接收來(lái)自渣檢測(cè)傳感器116、118、120、121的信號(hào)(SLAG1-SLAG4)，并由其確定渣厚度，信號(hào)(SLAG1-SLAG4指示了第一、第二、第三、第四位置處的渣厚度?？刂破?22包括中央處理單元(CPU)130、只讀存儲(chǔ)器(ROM)132、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)134、和輸入-輸出(I/O)接口136。當(dāng)然，可利用任何其它常規(guī)類(lèi)型計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，例如包括閃存或類(lèi)似物。CPU30執(zhí)行存儲(chǔ)在ROM132和RAM134的至少一個(gè)中的用于實(shí)現(xiàn)下面描述的控制方法論的軟件算法。
參照?qǐng)D2，圖示了由控制器122執(zhí)行的軟件算法的方框圖。特別地，軟件算法包括燃燒器A/F比估算模塊140、空間A/F比估算模塊142、基于質(zhì)量流量的影響因素映象144、空間CO估算模塊146。
提供燃燒器A/F比估算模塊140以計(jì)算每個(gè)燃燒器47、48、50、52的A/F比。特別地，模塊140根據(jù)正供給到燃燒器47、48、50、52的一次空氣、二次空氣和三次空氣以及煤的量和碎煤機(jī)22正在提供的煤量來(lái)計(jì)算每個(gè)燃燒器的A/F比。
基于質(zhì)量流量的影響因素映象144包括將來(lái)自每個(gè)燃燒器的廢氣的質(zhì)量流量與鍋爐系統(tǒng)12中第一、第二、第三和第四位置中每個(gè)位置相互關(guān)聯(lián)的表。控制器122可利用基于質(zhì)量流量的影響因素映象144來(lái)確定哪個(gè)燃燒器正在主要影響鍋爐系統(tǒng)12中的特定位置。特別地，通過(guò)確定從特定燃燒器到特定位置的質(zhì)量流量值大于臨界質(zhì)量流量值，控制器122可確定該特定燃燒器正在主要影響鍋爐系統(tǒng)12中的該特定位置。
在替換實(shí)施例中，基于質(zhì)量流量的影響因素映象144包括指示百分比值的表，該百分比值指示從每個(gè)燃燒器到第一、第二、第三和第四位置中每個(gè)位置的質(zhì)量流量的百分比。通過(guò)確定與特定燃燒器和特定位置相關(guān)聯(lián)的百分比值大于臨界百分比值，控制器122可確定該特定燃燒器正在主要影響鍋爐系統(tǒng)12中的該特定位置。例如，該表可指示在第一位置的質(zhì)量流量的10％是來(lái)自燃燒器47。如果臨界百分比值是5％，那么控制器122將確定燃燒器47正在主要影響第一位置處的質(zhì)量流量。
基于質(zhì)量流量的影響因素映象144可使用鍋爐系統(tǒng)12的等溫物理模型和流體動(dòng)力測(cè)量技術(shù)或鍋爐系統(tǒng)12的計(jì)算流體動(dòng)力模型來(lái)確定。
提供空間A/F比估算模型142以計(jì)算在鍋爐系統(tǒng)12中第一、第二、第三和第四位置中每個(gè)位置處的A/F比。特別地，模塊142利用與每個(gè)燃燒器相關(guān)聯(lián)的A/F比和基于質(zhì)量流量的影響因素映象144來(lái)計(jì)算在鍋爐系統(tǒng)12中第一、第二、第三和第四位置中每個(gè)位置處的A/F比。
提供空間CO估算模型142以計(jì)算在鍋爐系統(tǒng)12中第一、第二、第三和第四位置中每個(gè)位置處的CO水平。特別地，模塊142利用第一、第二、第三和第四位置中每個(gè)位置的A/F比來(lái)估算第一、第二、第三和第四位置處CO水平。
參照?qǐng)D3-5，現(xiàn)在說(shuō)明用于調(diào)節(jié)鍋爐系統(tǒng)12中CO水平的方法。該方法可利用由控制器122執(zhí)行的軟件算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在步驟150，分別設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)12中多個(gè)第一位置處的多個(gè)第一CO傳感器分別產(chǎn)生指示多個(gè)第一位置的CO水平的多個(gè)第一信號(hào)。例如，CO傳感器94、96、98、99可分別產(chǎn)生指示第一、第二、第三和第四位置處CO水平的信號(hào)(CO1)、(CO2)、(CO3)、(CO4)。
在步驟152，控制器122接收該多個(gè)第一信號(hào)，并確定與多個(gè)第一位置相關(guān)聯(lián)的多個(gè)第一CO水平。例如，控制器122接收信號(hào)(CO1)、(CO2)、(CO3)、(CO4)并確定分別與第一、第二、第三和第四位置相關(guān)聯(lián)的CO水平。
在步驟154，控制器122確定包括多個(gè)第一位置的子集的多個(gè)第二位置，所述多個(gè)第二位置所具有的CO水平大于或等于臨界CO水平。例如，控制器122可確定第一和第二位置處的CO水平大于或等于CO臨界水平。
在步驟156，控制器122確定包括多個(gè)第一位置的子集的多個(gè)第三位置，所述多個(gè)第三位置所具有的CO水平小于臨界CO水平。例如，控制器122可確定第三和第四位置處的CO水平小于CO臨界水平。
在步驟158，空氣流量傳感器119產(chǎn)生指示進(jìn)入鍋爐系統(tǒng)12的一次空氣質(zhì)量流量的(MAF1)信號(hào)，該信號(hào)由控制器122接收。
在步驟159，空氣流量傳感器117產(chǎn)生指示進(jìn)入進(jìn)氣歧管44的燃燒空氣質(zhì)量流量的(MAF2)信號(hào)，該信號(hào)由控制器接收。燃料空氣質(zhì)量流量包括燃燒器接收的二次空氣和三次空氣以及進(jìn)氣口53接收的過(guò)燃燒空氣。
在步驟160，煤流量傳感器123產(chǎn)生指示進(jìn)入鍋爐系統(tǒng)12的煤(如，總工廠用煤流)的量的(CF)信號(hào)，該信號(hào)由控制器122接收。當(dāng)然，在替換實(shí)施例中，可使用煤流量傳感器來(lái)計(jì)算或監(jiān)測(cè)每個(gè)燃燒器正在接收的煤量。
在步驟162，基于(MAF1)信號(hào)、(MAF2)信號(hào)和(CF)信號(hào)，控制器122執(zhí)行燃燒器A/F比計(jì)算模塊140，以確定鍋爐系統(tǒng)12中多個(gè)第一燃燒器的每個(gè)燃燒器的A/F比。例如，基于(MAF1)信號(hào)、(MAF2)信號(hào)和(CF)信號(hào)，控制器122可執(zhí)行燃燒器A/F比計(jì)算模塊140以確定燃燒器47、48、50、52的A/F比。在步驟162后，控制器122基本同時(shí)執(zhí)行步驟組164-168和步驟組170-174。
參照?qǐng)D4，現(xiàn)在將說(shuō)明步驟164-168。在步驟164，控制器122執(zhí)行利用基于質(zhì)量流量的影響因素映象144的空間A/F比估算模塊142，以基于多個(gè)第一燃燒器中每個(gè)燃燒器的A/F比確定多個(gè)第二位置中每個(gè)位置處的A/F比，并確定正在主要影響多個(gè)第二位置處CO水平的多個(gè)第二燃燒器，所述多個(gè)第二燃燒器包括第一燃燒器的子集。例如，控制器122可利用基于質(zhì)量流量的影響因素映象144的執(zhí)行模塊142以基于每個(gè)燃燒器47、48、50、52的A/F比確定第一和第二位置的A/F比。此外，例如，控制器122可確定燃燒器47、48正在主要影響鍋爐系統(tǒng)12中第一和第二位置處的CO水平。在步驟164后，方法進(jìn)入步驟166。
在步驟166，控制器122執(zhí)行空間CO估算模塊146以估算在鍋爐系統(tǒng)12中多個(gè)第二位置中每個(gè)位置處多個(gè)第一燃燒器中每個(gè)燃燒器正在產(chǎn)生的CO的量。例如，控制器122可執(zhí)行模塊146以估算在鍋爐系統(tǒng)12中第一和第二位置處燃燒器47、48、50、52正在產(chǎn)生的CO的量。步驟166后，方法進(jìn)入步驟168。
在步驟168，基于多個(gè)第二燃燒器中至少一個(gè)燃燒器正在產(chǎn)生的CO的量，控制器122增加多個(gè)第二燃燒器中至少一個(gè)燃燒器的A/F比，以將多個(gè)第二位置處的CO水平調(diào)節(jié)至臨界CO水平。例如，基于燃燒器47、48中至少一個(gè)燃燒器正在產(chǎn)生的CO量，通過(guò)增加進(jìn)入燃燒器47、48中至少一個(gè)燃燒器的燃料質(zhì)量流量，同時(shí)維持或減少至燃燒器47，48中至少一個(gè)燃燒器的空氣質(zhì)量流量，控制器122可增加燃燒器47、48中至少一個(gè)燃燒器的A/F比，以將第一和第二位置的CO水平調(diào)節(jié)至臨界CO水平。參照?qǐng)D6，基于測(cè)量得到的CO水平，控制器122可利用表或者由波形180說(shuō)明的轉(zhuǎn)移函數(shù)，來(lái)確定用于燃燒器47、48的期望的A/F比或A/F比調(diào)節(jié)值。步驟168后，方法返回步驟150。
參照?qǐng)D5，現(xiàn)在將說(shuō)明步驟170-174。在步驟170，控制器122執(zhí)行利用基于質(zhì)量流量的影響因素映象144的空間A/F比估算模塊142，以基于多個(gè)第一燃燒器中每個(gè)燃燒器的A/F比確定在多個(gè)第三位置中每個(gè)位置處的A/F比，以及確定正在主要影響多個(gè)第三位置的CO水平的多個(gè)第三燃燒器，所述第三燃燒器包括多個(gè)第一燃燒器的子集。例如，控制器122利用基于質(zhì)量流量的影響因素映象144的可執(zhí)行模塊142，以基于燃燒器47、48、50、52中每個(gè)燃燒器的A/F比確定在第三和第四位置處的A/F比。此外，例如，控制器122可確定燃燒器50，52正在主要影響鍋爐系統(tǒng)12中第三和第四位置的CO水平。步驟170后，方法進(jìn)入步驟172。
在步驟172，控制器執(zhí)行空間CO估算模塊146以估算鍋爐系統(tǒng)12中在多個(gè)第三位置中每個(gè)位置處多個(gè)第一燃燒器的每個(gè)燃燒器正在產(chǎn)生的CO量。例如，控制器122可執(zhí)行模塊146以估算鍋爐系統(tǒng)12中在第三和第四位置處燃燒器47，48，50，52正在產(chǎn)生的CO的量。步驟172后，方法進(jìn)入步驟174。
在步驟174，基于多個(gè)第三燃燒器中至少一個(gè)燃燒器正在產(chǎn)生的CO量，控制器122減少多個(gè)第三燃燒器中至少一個(gè)燃燒器的A/F比，同時(shí)維持多個(gè)第三位置的CO水平小于或等于臨界CO水平。例如，基于燃燒器50、52中至少一個(gè)燃燒器正在產(chǎn)生的CO量，通過(guò)增加進(jìn)入燃燒器50、52中至少一個(gè)燃燒器的燃料質(zhì)量流量，但維持或減少至燃燒器50、52中至少一個(gè)燃燒器的空氣質(zhì)量流量，控制器122可減少燃燒器50、52中至少一個(gè)燃燒器的A/F比，同時(shí)維持在第三和第四位置的CO水平小于或等于臨界CO水平。參照?qǐng)D6，基于測(cè)量得到的CO水平，控制器122可利用表或由波形180說(shuō)明的轉(zhuǎn)移函數(shù)，來(lái)確定用于燃燒器50、52的期望的A/F比或A/F調(diào)節(jié)值。步驟174后，方法返回步驟150。
用于調(diào)節(jié)CO水平的本發(fā)明的系統(tǒng)、方法和產(chǎn)品提供了優(yōu)于其它系統(tǒng)和方法的實(shí)質(zhì)優(yōu)點(diǎn)。特別地，這些實(shí)施例提供了調(diào)節(jié)燃燒器的A/F比的技術(shù)效果以減少鍋爐系統(tǒng)中大于臨界CO水平的特定位置處的CO水平，從而改善輸出CO的排出水平。
上述方法能夠以包含物化在有形介質(zhì)(例如軟盤(pán)、CDROM、硬盤(pán)或任何其它計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì))中的指令的計(jì)算機(jī)程序代碼形式來(lái)具體實(shí)施，其中，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序代碼加載至計(jì)算機(jī)并由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，該計(jì)算機(jī)成為實(shí)施本發(fā)明的裝置。
盡管本發(fā)明參照典型實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以作出各種變化和元件等效替換。另外，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，可以作出許多改進(jìn)以適應(yīng)特定情況。因而，本發(fā)明不局限于用于實(shí)施本發(fā)明公開(kāi)的實(shí)施方式，本發(fā)明包括所有落入預(yù)計(jì)的權(quán)利要求范圍的實(shí)施方式。另外，術(shù)語(yǔ)第一、第二等的使用并不表示任何重要性次序，而是使用術(shù)語(yǔ)第一、第二等來(lái)區(qū)別不同元件。
部件目錄表發(fā)電系統(tǒng)10鍋爐系統(tǒng)12控制系統(tǒng)13渦輪發(fā)電機(jī)14運(yùn)輸機(jī)16
料倉(cāng)18給煤機(jī)20碎煤機(jī)22空氣源24煙囪28爐子40后通道部42進(jìn)氣歧管44閥45、46燃燒器47、48、50、52進(jìn)氣口53管道59、60、62、64、66、68閥75、77線圈閥80、82、84、86、88燃燒空氣執(zhí)行器90過(guò)燃燒空氣執(zhí)行器92CO傳感器94、96、98、99溫度傳感器110、112、114、115空氣質(zhì)量流量傳感器117、119渣檢測(cè)傳感器116、118、120、121控制器122煤流量傳感器123中央處理單元(CPU)130只讀存儲(chǔ)器(ROM)132隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)134輸入-輸出(I/O)接口136燃燒器A/F比估算模塊140空間A/F比估算模塊142基于質(zhì)量流量的影響因素映象144空間CO估算模塊146。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)鍋爐系統(tǒng)(12)內(nèi)CO排放水平的方法，所述鍋爐系統(tǒng)(12)具有設(shè)置在其中的多個(gè)第一燃燒器(94，96，98，99)和多個(gè)CO傳感器(94，96，98，99)，所述方法包括接收來(lái)自多個(gè)CO傳感器(94，96，98，99)的信號(hào)，所述多個(gè)CO傳感器設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)(12)中多個(gè)第一位置處；基于所述多個(gè)信號(hào)，確定在多個(gè)第一位置處的多個(gè)CO水平；確定CO水平大于或等于臨界CO水平的多個(gè)第二位置，所述多個(gè)第二位置是多個(gè)第一位置的子集；確定鍋爐系統(tǒng)(12)中促使多個(gè)第二位置處的CO水平大于或等于臨界CO水平的多個(gè)第二燃燒器，所述多個(gè)第二燃燒器是多個(gè)第一燃燒器(94，96，98，99)的子集；確定多個(gè)第一燃燒器(94，96，98，99)中每個(gè)燃燒器在多個(gè)第二位置中每個(gè)位置正在產(chǎn)生的CO量；及基于由多個(gè)第二燃燒器中至少一個(gè)燃燒器正在產(chǎn)生的CO量，增加多個(gè)第二燃燒器中至少一個(gè)燃燒器處的A/F比，以增加在多個(gè)第二位置處的A/F比，從而將多個(gè)第二位置處的CO水平降低至臨界CO水平。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定鍋爐系統(tǒng)(12)中促使多個(gè)第二位置處的CO水平大于或等于臨界CO水平的多個(gè)第二燃燒器，包括存取基于質(zhì)量流量的影響因素映象(144)，所述影響因素映象指示了來(lái)自多個(gè)第一燃燒器(94，96，98，99)中每個(gè)燃燒器的多個(gè)第二位置中每個(gè)位置處的質(zhì)量流量的量或質(zhì)量流量百分比；及從多個(gè)第一燃燒器(94，96，98，99)中識(shí)別具有大于預(yù)定值的質(zhì)量流量的量或質(zhì)量流量百分比的燃燒器，以確定該多個(gè)第二燃燒器。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定多個(gè)第一燃燒器(94，96，98，99)中每個(gè)燃燒器在多個(gè)第二位置中每個(gè)位置正在產(chǎn)生的CO量包括確定多個(gè)第一燃燒器(94，96，98，99)中每個(gè)燃燒器的A/F比；基于多個(gè)第一燃燒器(94，96，98，99)中每個(gè)燃燒器的A/F比，確定多個(gè)第二位置中每個(gè)位置處的A/F比；以及基于多個(gè)第二位置中每個(gè)位置的A/F比，確定多個(gè)第一燃燒器(94，96，98，99)中每個(gè)燃燒器在多個(gè)第二位置中每個(gè)位置正在產(chǎn)生的CO量。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中增加多個(gè)第二燃燒器中至少一個(gè)燃燒器的A/F比包括，減少進(jìn)入多個(gè)第二燃燒器中至少一個(gè)燃燒器的燃料質(zhì)量流量，同時(shí)維持或減少輸送給多個(gè)第二燃燒器中至少一個(gè)燃燒器的空氣質(zhì)量流量。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括確定CO水平小于臨界CO水平的多個(gè)第三位置，該多個(gè)第三位置是多個(gè)第一位置的子集；確定鍋爐系統(tǒng)(12)中促使多個(gè)第三位置的CO水平小于臨界CO水平的多個(gè)第三燃燒器，所述多個(gè)第三燃燒器是除多個(gè)第二燃燒器外的多個(gè)第一燃燒器(94，96，98，99)的子集；確定多個(gè)第一燃燒器(94，96，98，99)中每個(gè)燃燒器在除多個(gè)第二位置外的多個(gè)第三位置中每個(gè)位置正在產(chǎn)生的CO量；基于由多個(gè)第三燃燒器中至少一個(gè)燃燒器正在產(chǎn)生的CO的量，減少多個(gè)第三燃燒器中至少一個(gè)燃燒器的A/F比，同時(shí)維持在多個(gè)第三位置處的CO水平小于臨界CO水平。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中減少多個(gè)第三燃燒器中至少一個(gè)燃燒器的A/F比包括增加進(jìn)入到多個(gè)第三燃燒器中至少一個(gè)燃燒器的燃料質(zhì)量流量，同時(shí)維持或減少輸送到多個(gè)第三燃燒器中至少一個(gè)燃燒器的空氣質(zhì)量流量。
7.一種用于調(diào)節(jié)鍋爐系統(tǒng)(12)內(nèi)CO排放水平的控制系統(tǒng)(13)，所述鍋爐系統(tǒng)(12)具有多個(gè)第一燃燒器(94，96，98，99)，所述系統(tǒng)包括設(shè)置在鍋爐系統(tǒng)(12)中多個(gè)第一位置處的多個(gè)CO傳感器(94，96，98，99)，所述多個(gè)CO傳感器(94，96，98，99)構(gòu)造成產(chǎn)生指示多個(gè)第一位置處的CO水平的多個(gè)信號(hào)；以及可操作地耦合至多個(gè)CO傳感器(94，96，98，99)的控制器(122)，所述控制器(122)構(gòu)造成接收所述多個(gè)信號(hào)以及基于該多個(gè)信號(hào)確定多個(gè)第一位置處的多個(gè)CO水平，所述控制器(122)還構(gòu)造成確定CO水平大于或等于臨界CO水平的多個(gè)第二位置，所述多個(gè)第二位置是多個(gè)第一位置的子集，所述控制器(122)還構(gòu)造成確定鍋爐系統(tǒng)(12)中促使多個(gè)第二位置的CO水平大于或等于臨界CO水平的多個(gè)第二燃燒器，所述多個(gè)第二燃燒器是多個(gè)第一燃燒器(94，96，98，99)的子集，所述控制器(122)還構(gòu)造成確定多個(gè)第一燃燒器(94，96，98，99)中每個(gè)燃燒器在多個(gè)第二位置中每個(gè)位置正在產(chǎn)生的CO量，所述控制器(122)還構(gòu)造成基于多個(gè)第二燃燒器中至少一個(gè)燃燒器產(chǎn)正在生的CO量，增加多個(gè)第二燃燒器中至少一個(gè)燃燒器的A/F比，以增加多個(gè)第二位置處的A/F比，從而將多個(gè)第二位置的CO水平降低至臨界CO水平。
8.如權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)(13)，其中控制器(122)還構(gòu)造成存取基于質(zhì)量流量的影響因素映象(144)，所述基于質(zhì)量流量的影響因素映象指示了來(lái)自多個(gè)第一燃燒器(94，96，98，99)中每個(gè)燃燒器的多個(gè)第二位置中每個(gè)位置處的質(zhì)量流量的量或質(zhì)量流量百分比，所述控制器(122)還構(gòu)造成從多個(gè)第一燃燒器(94，96，98，99)中識(shí)別具有大于預(yù)定值的質(zhì)量流量的量或質(zhì)量流量百分比的燃燒器，以確定所述多個(gè)第二燃燒器。
9.如權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)(13)，其中，控制器(122)還構(gòu)造成確定多個(gè)第一燃燒器(94，96，98，99)中每個(gè)燃燒器的A/F比，所述控制器(122)還構(gòu)造成基于多個(gè)第一燃燒器(94，96，98，99)中每個(gè)燃燒器的A/F比，確定多個(gè)第二位置中每個(gè)位置處的A/F比，所述控制器(122)還構(gòu)造成基于多個(gè)第二位置中每個(gè)位置的A/F比，確定多個(gè)第一燃燒器(94，96，98，99)中每個(gè)燃燒器在多個(gè)第二位置中每個(gè)位置正在產(chǎn)生的CO量。
10.如權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)(13)，其中控制器(122)還構(gòu)造成減少進(jìn)入多個(gè)第二燃燒器中至少一個(gè)燃燒器的燃料質(zhì)量空氣流量，同時(shí)維持或減少輸送到多個(gè)第二燃燒器中至少一個(gè)燃燒器的空氣質(zhì)量流量。
全文摘要
提供了一種用于調(diào)節(jié)鍋爐系統(tǒng)(12)中預(yù)定位置處CO排放水平的系統(tǒng)、方法和產(chǎn)品。該鍋爐系統(tǒng)(12)具有設(shè)置在其中的多個(gè)燃燒器和多個(gè)CO傳感器(94、96、98、99)。該系統(tǒng)利用多個(gè)CO傳感器(94、96、98、99)確定鍋爐系統(tǒng)(12)中具有相對(duì)較高CO水平的位置，然后調(diào)節(jié)影響那些位置的燃燒器的A/F比，從而降低該位置處的CO水平。
文檔編號(hào)F23J15/00GK101016995SQ20061017296
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者N·C·韋默, A·V·塔沃爾, 荘慧雯 申請(qǐng)人:通用電氣公司