用于控制設(shè)備的至少一個(gè)操作參數(shù)的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開(kāi)涉及用于控制設(shè)備的至少一個(gè)元件的控制系統(tǒng)和操作該控制系統(tǒng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 焚燒煤或其它類(lèi)型燃料以產(chǎn)生功率的發(fā)電系統(tǒng)可包括至少一個(gè)鍋爐或其它類(lèi)型 的燃燒器和渦輪。公開(kāi)號(hào)為No .2014/0106284、2014/0065560、2014/0065046、2014/ 0026613、2014/0004028、2013/0315810、2013/0298599、2013/0291719、2013/0255272、 2013/0205827、2013/0167583、2012/0052450、2012/0145052、2010/0236500和2009/ 0133611的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)以及No. 7954458和6505567的美國(guó)專(zhuān)利、公開(kāi)號(hào)為No. EP2497560的 歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)以及公開(kāi)號(hào)為 N〇.W02013/144853、W02013/057661、W02013/027115、W02013/ 024339和W02013/024337的國(guó)際申請(qǐng)中公開(kāi)了可用于電力生產(chǎn)的電力生產(chǎn)系統(tǒng)和此類(lèi)系統(tǒng) 的構(gòu)件的實(shí)例。例如，公開(kāi)號(hào)為No. 2012/0145052的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種氧燃燒系統(tǒng)， 可包括空氣分離單元、鍋爐、空氣污染控制系統(tǒng)和用于使二氧化碳與煙氣分離的氣體處理 單元。來(lái)自鍋爐的煙氣的熱可由蒸汽捕獲，該蒸汽接著用于驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪發(fā)生器以產(chǎn)生電 力。接著，煙氣可處理成去除某些污染物(例如N〇x、S〇x等），并且處理的煙氣的一部分接著可 再循環(huán)至鍋爐以實(shí)現(xiàn)燃燒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 根據(jù)本文中示出的方面，提供一種控制具有燃燒單元的設(shè)備的至少一個(gè)操作參數(shù) 的方法。該方法可包括以下步驟：（a)估計(jì)設(shè)備的至少一個(gè)操作變量的狀態(tài)以識(shí)別用于操作 變量的估計(jì)值，（b)對(duì)于每個(gè)操作變量，將用于操作變量的估計(jì)值與操作變量的測(cè)量值比較 以確定基于用于操作變量的測(cè)量值和估計(jì)值之間的差值的不確定值，以及(C)基于參考信 號(hào)、測(cè)量值和偏差值生成控制信號(hào)用于發(fā)送至設(shè)備的至少一個(gè)元件用于控制設(shè)備的過(guò)程。
[0004] 根據(jù)本文中示出的其它方面，一種裝置可包括至少一個(gè)控制器，其構(gòu)造成連接至 設(shè)備的燃燒單元?？刂破骺砂ň哂兄辽僖粋€(gè)處理器、通信連接至處理器的非瞬態(tài)存儲(chǔ)器 以及至少一個(gè)通信連接至處理器的收發(fā)器單元的硬件。控制器可構(gòu)造成與燃燒單元的至少 一個(gè)元件通信以在連接至燃燒單元時(shí)控制燃燒單元的至少一個(gè)操作參數(shù)。控制器可構(gòu)造成 執(zhí)行控制過(guò)程，其包括：（a)估計(jì)設(shè)備的至少一個(gè)操作變量的狀態(tài)以識(shí)別用于操作變量的估 計(jì)值，（b)對(duì)于每個(gè)操作變量，將用于操作變量的估計(jì)值與操作變量的測(cè)量值比較以確定基 于用于操作變量的測(cè)量值和估計(jì)值之間的差值的不確定值；以及(C)基于參考信號(hào)、測(cè)量值 和偏差值生成控制信號(hào)用于發(fā)送至設(shè)備的至少一個(gè)元件用于控制設(shè)備的過(guò)程。
[0005] 通過(guò)下列附圖和詳細(xì)描述例示以上描述的特征和其它特征。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 在附圖中示出裝置、設(shè)備和相關(guān)聯(lián)的示例性方法的示例性實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是 在附圖中使用的相同的附圖標(biāo)記可標(biāo)識(shí)相同的構(gòu)件，其中：
[0007] 圖1是設(shè)備的第一示例性實(shí)施例的框圖。
[0008] 圖2是示出設(shè)備的第一示例性實(shí)施例的示例性適應(yīng)第二控制器的第一示例性架構(gòu) 的示意圖。
[0009]圖3是設(shè)備的第一示例性實(shí)施例的第二控制器的示例性實(shí)施例的框圖。
[0010]圖4是設(shè)備的第一示例性實(shí)施例的第一示例性控制環(huán)的框圖。
[0011] 圖5是設(shè)備的第一示例性實(shí)施例的第二示例性控制環(huán)的框圖。
[0012] 本文中公開(kāi)的發(fā)明的實(shí)施例的其它細(xì)節(jié)、目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)將從示例性實(shí)施例和相關(guān)聯(lián) 示例性方法的下列描述中變得顯而易見(jiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 參照?qǐng)D1-3,設(shè)備1可構(gòu)造為工業(yè)設(shè)備、發(fā)電站或發(fā)電廠。設(shè)備1可構(gòu)造成包括燃燒 單元3。燃燒單元可包括如熔爐或鍋爐的燃燒器，其構(gòu)造成燃燒礦物燃料(例如煤、天然氣 等)或其它類(lèi)型的燃料以在期望的預(yù)先規(guī)定的溫度范圍內(nèi)的溫度下形成燃燒產(chǎn)物(例如蒸 汽、二氧化碳、一氧化碳等）。由燃燒單元放出的蒸汽可被用來(lái)發(fā)電或另外提供轉(zhuǎn)換成期望 的系統(tǒng)輸出的熱能。從燃燒過(guò)程中放出的煙氣可發(fā)送穿過(guò)一系列其它裝置，其構(gòu)造成在煙 氣從設(shè)備放出之前處理煙氣。煙氣的處理可構(gòu)造成幫助確保放出的煙氣遵守適用的排放規(guī) 則或另外滿(mǎn)足期望的一套設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
[0014] 在一些實(shí)施例中，設(shè)備1可構(gòu)造為氧燃燒設(shè)備，其構(gòu)造成通過(guò)焚燒礦物燃料發(fā)電。 例如，設(shè)備的一些實(shí)施例可構(gòu)造為氧燃燒粉煤設(shè)備。作為另一個(gè)實(shí)例，設(shè)備1的其它實(shí)施例 可構(gòu)造為氧燃燒天然氣設(shè)備。
[0015] 圖1的實(shí)施例可構(gòu)造成包括空氣分離單元(ASU)2,其構(gòu)造成使氧與其它空氣組分 (例如氮、二氧化碳等)分離，并且將與空氣分離的大致氧氣流經(jīng)由連接在ASU2和燃燒單元3 之間的第一氧化劑供給導(dǎo)管供給至燃燒單元3作為第一氧化劑氣流。第一氧化劑氣流可為 大致由氧（例如大于80摩爾百分比氧、90-99摩爾百分比氧、95-98摩爾百分比氧、大于80重 量百分比氧，或90-99重量百分比氧、90-95重量百分比氧)組成的流體。
[0016] 燃料源6可連接至燃燒單元3用于將燃料供給至燃燒單元。燃料源6可為例如將煤 粉碎用于提供煤給燃燒單元3的磨煤機(jī)或可為另一種類(lèi)型的燃料源。燃燒單元3可構(gòu)造為鍋 爐，如氧燃燒鍋爐，或者可構(gòu)造為熔爐或其它類(lèi)型的燃燒器。
[0017] 第二氧化劑流可供給至燃燒單元3。該第二氧化劑流可包括燃料、再循環(huán)回燃燒單 元3的煙氣和來(lái)自ASU2的氧的混合物?；旌嫌袩煔夂腿剂系膩?lái)自ASU的氧氣流可為大致是氧 的流體流(例如，為大于80摩爾百分比氧、90-99摩爾百分比氧、95-98摩爾百分比氧、大于80 重量百分比氧，或90-99重量百分比氧、90-95重量百分比氧的流體流）。先前由燃燒單元3放 出的煙氣的一部分可再循環(huán)回燃料源6用于與燃料混合。來(lái)自ASU的氧可在供給至燃料源6 之前供給至煙氣的該部分。來(lái)自ASU2的大致純氧流、煙氣的再循環(huán)部分和來(lái)自燃料源6的燃 料的混合物可經(jīng)由連接在燃料源6和燃燒單元3之間的燃料供給導(dǎo)管供給至燃燒單元?；旌?有燃料且隨后供給至燃燒單元的流體的氧含量可構(gòu)造成不超過(guò)23.5摩爾百分比氧。在一些 實(shí)施例中，用于燃料和流體的混合物的氧濃度可控制至在16-24或18-22摩爾百分比氧之 間。
[0018] 流體的第三氧化劑流也可供給至燃燒單元3用于燃燒供給至燃燒單元3的燃料。例 如，先前通過(guò)燃燒單元輸出的煙氣的一部分可再循環(huán)回燃燒單元以用于燃料的燃燒。再循 環(huán)煙氣的一部分也可混合有來(lái)自ASU2的大致純氧流(例如，為大于80摩爾百分比氧、90-99 摩爾百分比氧、95-98摩爾百分比氧、大于80重量百分比氧，或90-99重量百分比氧、90-95重 量百分比氧的流體流），在流體的該混合物供給至燃燒單元3之前。循環(huán)煙氣和包含來(lái)自ASU 的顯著量的氧的流體流的該混合物可混合成使得23.5%或更少的氧含量的氧在第三氧化 劑流內(nèi)。在一些實(shí)施例中，再循環(huán)煙氣和隨后供給至燃燒單元作為第三氧化劑流的氧的混 合物的氧含量可構(gòu)造成在16-24或18-22摩爾百分比氧之間。
[0019] 燃燒單元3可構(gòu)造成在氧化劑流供給至燃燒單元3時(shí)燃燒來(lái)自燃料源6的燃料以產(chǎn) 生蒸汽和煙氣。蒸汽可經(jīng)由連接在燃燒單元3和發(fā)電單元8之間的蒸汽輸送導(dǎo)管供給至如發(fā) 電機(jī)的至少一個(gè)渦輪的發(fā)電單元8。在燃燒單元3中形成的煙氣可與蒸汽分離并且隨后發(fā)送 向一定數(shù)量的煙氣處理裝置，用于在使煙氣在設(shè)備1內(nèi)再循環(huán)之前處理煙氣和/或放出煙氣 的一部分至設(shè)備1外部的大氣。
[0020] 在一些實(shí)施例中，燃燒單元3還可構(gòu)造成經(jīng)由空氣燃燒來(lái)自燃料源的燃料，該空氣 經(jīng)由空氣供給裝置4供給至燃燒單元，如圖1中的虛線(xiàn)所示?？諝夤┙o裝置4可包括至少一個(gè) 栗或風(fēng)扇，其構(gòu)造成將來(lái)自大氣的空氣驅(qū)動(dòng)到燃燒單元3中以用于燃燒來(lái)自燃料源6的燃 料。空氣供給導(dǎo)管可連接在空氣供給裝置4和燃燒單元3之間用于將空氣供給至燃燒單元。 當(dāng)燃燒單元3將經(jīng)由使用來(lái)自空氣供給裝置4的空氣燃燒燃料時(shí)，隔離阻尼器或其它阻尼元 件可致動(dòng)用于關(guān)閉在設(shè)備內(nèi)的來(lái)自煙氣處理裝置的煙氣再循環(huán)和來(lái)自ASU2的氧化劑流供 給，以使燃燒單元3僅利用空氣用于燃料燃燒。在一些實(shí)施例中，設(shè)備1可構(gòu)造成使得燃燒單 元3能夠從空氣點(diǎn)燃模式切換成氧化劑流點(diǎn)燃模式，在該空氣點(diǎn)燃模式中，阻尼元件移動(dòng)成 關(guān)閉氧化劑流和煙氣再循環(huán)，在該氧化劑流點(diǎn)燃模式中，來(lái)自空氣供給裝置4的空氣不再供 給至燃燒單元，并且阻尼元件移動(dòng)成開(kāi)啟氧化劑流和用于供給至燃燒單元3的煙氣再循環(huán) 流。
[0021] 來(lái)自燃燒單元3的煙氣可輸送至洗滌器5,其可使煙氣暴露于吸附劑用于從煙氣中 除去硫氧化物（例如SO3)或其它成分。煙氣可經(jīng)由連接在燃燒單元3和洗滌器5之間的洗滌 器供給導(dǎo)管供給至洗滌器5。煙氣可從洗滌器