本發(fā)明屬于鍋爐燃燒，尤其涉及基于高穩(wěn)定性的cfb鍋爐燃燒控制系統(tǒng)及方法。

背景技術：

1、在現(xiàn)代工業(yè)高速發(fā)展的浪潮中，隨著能源需求的不斷增長與環(huán)境保護意識的日益增強，尋找高效且環(huán)保的能源利用方式成為工業(yè)界面臨的重大課題；循環(huán)流化床(cfb)鍋爐，憑借其獨特的燃燒機制和廣泛的燃料適應性，如能夠燃燒多種低質(zhì)煤、生物質(zhì)等，有效降低了對優(yōu)質(zhì)燃料的依賴，同時減少了污染物排放，因此在電力生產(chǎn)、化學加工、金屬冶煉等多個關鍵工業(yè)領域得到了廣泛推廣和應用；

2、然而，盡管cfb鍋爐在理論和實踐中展現(xiàn)出諸多優(yōu)勢，但其復雜的燃燒過程卻成為進一步提升性能的一大挑戰(zhàn)；cfb鍋爐的燃燒過程是一個高度動態(tài)、非線性的系統(tǒng)，其中包含了溫度、壓力、流量、化學成分等多個相互交織、相互影響的關鍵參數(shù)；這些參數(shù)之間的復雜關系，使得傳統(tǒng)基于固定控制策略和參數(shù)設置的燃燒控制系統(tǒng)難以有效應對實際運行中多變的工況條件和燃料特性的變化；

3、具體而言，當cfb鍋爐面臨負荷波動、燃料種類變化或燃燒室內(nèi)部環(huán)境調(diào)整時，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)往往無法迅速且準確地作出響應，導致燃燒過程偏離最優(yōu)狀態(tài)；這不僅會造成燃燒效率低下，增加能源消耗，還會促使氮氧化物(nox)、二氧化硫(so2)以及顆粒物等污染物的生成和排放，對環(huán)境造成不利影響；

4、此外，由于cfb鍋爐的燃燒過程涉及高溫高壓環(huán)境，任何微小的控制偏差都可能引發(fā)嚴重的安全問題，如熄火、爆燃等，嚴重威脅到設備和人員的安全；因此，提高cfb鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，確保其在各種工況下都能保持高效、穩(wěn)定、安全的運行狀態(tài)，成為當前亟待解決的技術難題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供基于高穩(wěn)定性的cfb鍋爐燃燒控制系統(tǒng)，旨在解決cfb鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的缺點是其復雜性和動態(tài)性導致傳統(tǒng)固定控制策略難以適應多變的工況和燃料特性，影響燃燒效率，增加污染物排放，并可能引發(fā)安全問題，如熄火或爆燃，降低系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的問題。

2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，基于高穩(wěn)定性的cfb鍋爐燃燒控制系統(tǒng)，包括加熱鍋爐、燃燒控制單元、燃燒優(yōu)化單元，所述加熱鍋爐、燃燒控制單元及燃燒優(yōu)化單元之間為電性連接；所述燃燒控制單元包括底料預熱模塊、點火控制模塊、投煤與著火控制模塊；所述燃燒優(yōu)化單元包括燃燒調(diào)整與穩(wěn)定模塊、燃燒過渡與完全燃燒控制模塊、燃燒結(jié)束與清理模塊及故障診斷技術；其中，所述底料預熱模塊通過無辨識自適應預估控制器與加熱鍋爐相連，所述自適應預估控制器利用先進的算法對系統(tǒng)進行實時預估和校正，自動整定控制參數(shù)，無需人工干預即可適應操作條件和工況的變化，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應速度；所述底料預熱模塊還包括：設置在所述加熱鍋爐內(nèi)腔底部位置的底料，所述底料為床料、砂子、石灰石中的任意一種；所述底料預熱模塊用于提升底料的溫度和活性，以降低點火時的能量損耗，加速煤的著火過程，并為后續(xù)的燃燒提供一個穩(wěn)定且良好的初始條件。

3、優(yōu)選地，所述點火控制模塊根據(jù)加熱鍋爐的具體類型和所使用的燃料種類，選擇合適的點火方式；點火控制模塊需要精確控制點火時間和點火能量，以確保點火成功并避免安全事故；

4、①.對于使用固體燃料的加熱鍋爐，采用木炭點火法，首先指令點燃木炭，并將其推入爐膛，隨后，無辨識自適應預估控制器會監(jiān)測木炭的燃燒狀態(tài)，待其燃燒旺盛且穩(wěn)定后，再投入引子煤，以進一步引發(fā)和維持爐膛內(nèi)的燃燒，從而成功啟爐；

5、②.對于使用液體或氣體燃料的加熱鍋爐，點火控制模塊則會采用油槍或氣槍進行點火，在此過程中，無辨識自適應預估控制器會精確控制油槍或氣槍的噴射量、噴射時機以及點火能量的輸出，以確保燃料與點火源之間的有效接觸和迅速燃燒。

6、優(yōu)選地，所述投煤與著火控制模塊負責全程監(jiān)控煤的著火狀態(tài)，所述投煤與著火控制模塊采用脈動給煤方式，該給煤方式可以有效控制給煤速率，避免給煤過快導致的床溫急劇上升或給煤過慢導致的燃燒不穩(wěn)定，同時，所述投煤與著火控制模塊還實時監(jiān)控床溫和氧量變化，通過調(diào)整給煤量和風量來確保煤能夠正常著火并維持穩(wěn)定燃燒。

7、優(yōu)選地，所述燃燒調(diào)整與穩(wěn)定模塊根據(jù)加熱鍋爐床溫、氧量、風煤比關鍵參數(shù)的實時變化，自動調(diào)整給煤量、風量和風門開度控制參數(shù)，所述燃燒調(diào)整與穩(wěn)定模塊能夠保持燃燒過程的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，同時減少污染物的排放，在床溫過高時減少給煤量或增加風量以降低床溫；在氧量不足時增加風量以提高燃燒效率。

8、優(yōu)選地，所述燃燒過渡與完全燃燒控制模塊用于調(diào)整給煤量和風量等參數(shù)，以確保煤能夠完全燃燒并釋放出最大的熱量，所述燃燒過渡與完全燃燒控制模塊通過優(yōu)化燃燒過程，提高燃燒效率并減少未燃盡損失。

9、優(yōu)選地，所述燃燒結(jié)束與清理模塊負責逐漸停止給煤和風量等參數(shù)，使鍋爐逐漸冷卻并停止燃燒，對鍋爐內(nèi)部進行清理和維護工作，清理工作包括清除灰渣、檢查燃燒器等部件的磨損情況等，以確保鍋爐的長期穩(wěn)定運行。

10、優(yōu)選地，所述故障診斷技術包括工藝故障診斷和儀表故障診斷兩部分，所述故障診斷技術利用模糊數(shù)學對cfb鍋爐的實時工況進行量化描述和在線自適應診斷，通過構(gòu)建模糊故障診斷模型并實時調(diào)優(yōu)風煤比、粒子濃度及氧含量等參數(shù)，提高系統(tǒng)的安全性和可靠性，為維修人員提供準確的故障信息和維修指導。

11、本發(fā)明還提供了基于高穩(wěn)定性的cfb鍋爐燃燒方法，包括：

12、底料預熱與智能啟動：首先進入底料預熱階段；利用無辨識自適應預估控制器，對鍋爐內(nèi)底料的預熱過程進行實時預估和自動校正，此階段通過提升底料溫度和活性，不僅降低了點火時的能量損耗，還加速了煤的著火過程，為后續(xù)的穩(wěn)定燃燒奠定了堅實基礎；

13、精細投煤與著火控制：隨著底料預熱至適當溫度，點燃底料上的煤或其他燃料，正式開始燃燒過程；投煤與著火控制模塊采用脈動給煤方式，并實時監(jiān)控煤的著火狀態(tài)、床溫和氧量變化，通過動態(tài)調(diào)整給煤量和風量，確保燃燒過程既不過于劇烈也不過于微弱，維持了穩(wěn)定且高效的燃燒狀態(tài)；

14、燃燒調(diào)整與穩(wěn)定性優(yōu)化：燃燒調(diào)整與穩(wěn)定模塊實時監(jiān)測加熱鍋爐的關鍵參數(shù)，并據(jù)此自動調(diào)整給煤量、風量和風門開度，實現(xiàn)燃燒過程的精細化和智能化控制；通過動態(tài)調(diào)整策略，該模塊不僅提升了燃燒過程的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，還顯著降低了污染物的排放，保護了環(huán)境；

15、燃燒過渡與完全燃燒控制：為了確保煤在燃燒過程中能夠完全燃燒，燃燒過渡與完全燃燒控制模塊進一步精細調(diào)整給煤量和風量等參數(shù)；這一步驟最大化地釋放了煤的熱量，減少了能源的浪費和未燃盡損失，同時降低了污染物排放；

16、燃燒結(jié)束與清理維護：當燃燒過程結(jié)束時，燃燒結(jié)束與清理模塊有序地停止給煤和風量，并執(zhí)行徹底的清理和維護工作；通過清除灰渣和檢查部件磨損情況，該模塊有效預防了因積灰或磨損導致的性能下降和故障風險，從而延長了鍋爐的使用壽命并提升了整體運行效率。

17、與現(xiàn)有技術相比，本技術實施例主要有以下有益效果：

18、其一：本發(fā)明從底料預熱階段開始，通過無辨識自適應預估控制器的精確調(diào)控，實現(xiàn)了底料溫度和活性的顯著提升，為煤的著火創(chuàng)造了有利條件；投煤與著火控制模塊采用脈動給煤方式，結(jié)合實時監(jiān)控技術，確保了燃燒過程的連續(xù)性和穩(wěn)定性，既避免了床溫急劇上升導致的超溫問題，也防止了燃燒不穩(wěn)定現(xiàn)象的發(fā)生；燃燒調(diào)整與穩(wěn)定模塊進一步通過智能化控制，實時調(diào)整給煤量、風量和風門開度，保持了床溫和氧量的最佳平衡，顯著提高了燃燒效率，減少了能源浪費和污染物排放；燃燒過渡與完全燃燒控制模塊的精細調(diào)整，則確保了煤的完全燃燒，最大化地釋放了熱量，進一步提升了燃燒效率和經(jīng)濟性。

19、其二：本發(fā)明整個燃燒過程通過精準的控制和動態(tài)調(diào)整策略，有效減少了污染物的排放；當床溫過高時，自動減少給煤量或增加風量，防止了氮氧化物等有害物質(zhì)的生成；而當氧量不足時，及時增加風量，確保了煤粉的充分燃燒，減少了一氧化碳等不完全燃燒產(chǎn)物的排放；這種高效、環(huán)保的燃燒方式，不僅符合現(xiàn)代工業(yè)對節(jié)能減排的要求，也為環(huán)境保護做出了積極貢獻。

20、其三：本發(fā)明從底料預熱到燃燒結(jié)束與清理的全過程，均采用了先進的控制技術和故障診斷技術；無辨識自適應預估控制器的自動調(diào)整功能，無需人工干預即可適應不同的操作條件和工況變化，提高了系統(tǒng)的自適應性和穩(wěn)定性；同時，燃燒過程中的實時監(jiān)控和及時調(diào)整策略，有效防止了熄火或爆燃等不利情況的發(fā)生；故障診斷技術則通過整合工藝和儀表的雙重診斷能力，提供了詳盡且準確的故障信息和維修指導，大幅縮短了故障排查和修復的時間，降低了因故障停機造成的經(jīng)濟損失；這些措施共同提升了cfb鍋爐系統(tǒng)的安全性和可靠性，保障了設備的長期穩(wěn)定運行。