锅炉二次风配风在线调整系统及方法

技术领域

本公开涉及电站锅炉优化控制技术领域，特别涉及一种锅炉二次风配风在线调整系统及方法。

背景技术

当前火电行业形势下，发电机组负荷调节范围大，燃料来源复杂。但燃煤发电机组的锅炉二次风配风控制系统自动投入率普遍偏低，难以及时有效应对复杂工况下的燃烧问题，在煤质改变、大范围调峰及设备特性改变等情况下，燃烧调整滞后且不合理的现象十分普遍，发电机组运行过程中出现煤耗和氮氧化物(NOx)排放量不断升高，运行安全隐患增大等问题。

出现这种问题的主要原因在于炉内燃烧状态信息不可知以及相应的二次风配风调整手段缺乏，尤其是炉内烟气温度分布这一直接反映燃烧状态的重要信息难以实时监测。与此同时，一些电厂虽然已经购买并安装了温度场测量设备，但由于缺乏对上述设备测量信息的分析和控制策略整合，使得真正意义上的二次配风系统在线自动调整难以实现。

发明内容

本公开的目的在于提供一种锅炉二次风配风在线调整系统及方法，以优化炉膛宽度方向、深度方向和高度方向上二次风的配风方式。

本公开的第一方面提供一种锅炉二次风配风在线调整系统，包括：

锅炉本体，包括炉膛和沿所述炉膛高度方向分层设置于所述炉膛上的多个燃烧器；

二次风配风装置，被配置为向所述炉膛提供二次风，所述二次风配风装置包括用于控制二次风配风量的风门机构，所述风门机构包括多个风门；

温度场监测装置，与所述锅炉本体耦接，被配置为在线监测所述炉膛横截面的温度场数据；

分散控制系统，与所述锅炉本体和所述二次风配风装置耦接，被配置为在线监测锅炉的运行数据和各个所述风门的开度，以及控制所述风门机构；和

二次风调整装置，与所述二次风配风装置、所述温度场监测装置和所述分散控制系统耦接，被配置为根据实时状态下所述温度场数据和/或所述运行数据与设定值的偏差，利用预测模型获取用于控制所述风门机构的控制指令，使所述温度场数据和/或所述运行数据处于所述设定范围。

根据本公开的一些实施例，所述多个风门沿所述炉膛的高度方向分层设置，所述多个风门包括用于控制每层所述燃烧器的配风量的风箱风门和用于控制每个所述燃烧器的配风量的燃烧器风门，所述二次风调整装置包括：

第一调整模块，被配置为根据所述温度场数据获取用于表征所述横截面上温度场的分布情况的温度特征参数，并根据实时状态下所述温度特征参数与所述设定值的偏差，利用第一预测模型生成用于闭环控制每个所述风箱风门的开度的第一控制指令和用于定义二次风修正系数的第二控制指令，使所述温度特征参数处于所述设定范围，所述二次风修正系数用于调整每个所述燃烧器风门的开度以改变所述横截面上温度场的分布；和/或

第二调整模块，所述运行数据包括用于表征锅炉的运行工况的第一运行数据和用于表征锅炉的效率指标和环保指标的第二运行数据，所述风箱风门和所述燃烧器风门沿所述炉膛高度方向分组设置，每组所述风箱风门包括至少一层所述风箱风门，每组所述燃烧器风门包括至少一层所述燃烧器风门，所述第二调整模块被配置为根据所述温度场数据获取所述温度场的平均值，并根据实时状态下所述第二运行参数和所述温度场的平均值与所述设定值的偏差，利用所述第二预测模型生成用于闭环控制每组所述燃烧器风门的开度的第三控制指令和用于闭环控制每组所述风箱风门的开度的第四控制指令，使所述第二运行数据和所述温度场的平均值处于所述设定范围。

根据本公开的一些实施例，

所述第一调整模块被配置为辨识以所述温度特征参数为输入参数、所述运行数据为前馈参数、每个所述风箱风门的开度和所述二次风修正系数为输出参数的所述第一预测模型；和/或

所述第二调整模块被配置为辨识以所述第二运行数据和所述温度场的平均值为输入参数、所述第一运行数据为前馈参数、每组所述燃烧器风门的开度和每组所述风箱风门的开度为输出参数的所述第二预测模型。

根据本公开的一些实施例，所述横截面包括M行N列的温度测量区块，所述温度特征参数包括第一温度特征参数X和第二温度特征参数Y，所述第一温度特征参数X和所述第二温度特征参数Y分别用于表征所述横截面的温度场沿所述炉膛宽度方向和沿所述炉膛深度方向的分布情况，所述第一温度特征参数X和所述第二温度特征参数Y满足如下关系：

其中，(x

根据本公开的一些实施例，所述二次风修正系数包括分别用于调整所述横截面的温度场在所述炉膛宽度方向和深度方向的分布的第一二次风修正系数和第二二次风修正系数，所述第一调整模块被配置为根据所述第一温度特征参数X和所述第二温度特征参数Y，利用所述第一预测模型获取所述第一二次风修正系数和第二二次风修正系数。

根据本公开的一些实施例，所述第一调整模块被配置为所述燃烧器风门在所述平面直角坐标系xOy下的横坐标值与所述第一温度特征参数X的正负号一致时，或纵坐标值与所述第二温度特征参数Y的正负号一致时，减小所述燃烧器风门的开度，所述燃烧器风门在所述平面直角坐标系xOy下的横坐标值与所述第一温度特征参数X的正负号相反时，或纵坐标值与所述第二温度特征参数Y的正负号相反时，增大燃烧器风门的开度。

根据本公开的一些实施例，所述第一调整模块被配置为根据所述二次风修正系数与每个所述燃烧器风门的开度的调整幅度的对应关系将所述第二控制指令分配于每个所述燃烧器风门，其中，对所述燃烧器风门的开度的调整幅度随所述二次风修正系数的绝对值的增大而增大。

根据本公开的一些实施例，所述燃烧器为旋流燃烧器，所述燃烧器按照对冲燃烧形式布置，多个所述风门分层分列设置于所述炉膛的前墙和后墙，所述第一调整模块被配置为对同一层中每个所述燃烧器风门的开度的调整幅度随所述燃烧器风门与所述横截面的中心点的距离增大而增大。

根据本公开的一些实施例，所述燃烧器为直流燃烧器，所述燃烧器按照切圆燃烧形式布置，多个所述风门分层设置于所述炉膛的四角，所述第一调整模块被配置为对同一层中每个所述燃烧器风门的开度的调整幅度相等。

根据本公开的一些实施例，所述第一运行数据包括机组负荷和给煤量中的至少之一，所述第二运行数据包括SCR反应器入口NOx浓度、空气预热器入口O

根据本公开的一些实施例，所述第二调整模块被配置为将所述第四控制指令分配于每层所述燃烧器风门，以调整每层所述燃烧器风门的开度。

根据本公开的一些实施例，所述燃烧器为直流燃烧器，所述燃烧器按照切圆燃烧形式布置，多个所述风门分层设置于所述炉膛的四角，多个所述风门沿所述炉膛高度方向分为托底风风门组、燃尽风风门组、辅助风风门组、周界风风门组和分离燃尽风风门组，其中，

所述托底风风门组包括一层所述燃烧器风门；

所述燃尽风风门组、所述辅助风风门组和所述周界风风门组包括多层所述燃烧器风门，所述第二调整模块被配置为对所述燃尽风风门组中每层所述燃烧器风门的开度的调整幅度相同，对所述辅助风风门组中每层所述燃烧器风门的开度的调整幅度相同，对所述周界风风门组中每层所述燃烧器风门的开度的调整幅度相同；

所述分离燃尽风风门组包括多层所述燃烧器风门，所述分离燃尽风风门组具有多种配风模式，所述第二调整模块被配置为按照其中一种所述配风模式调整所述分离燃尽风风门组中每层所述燃烧器风门的开度。

根据本公开的一些实施例，所述第二运行数据包括再热汽温，所述第二调整模块被配置为根据再热汽温与所述设定值的偏差，按照对应的所述配风模式调整所述分离燃尽风风门组中每层所述燃烧器风门的开度，其中，

再热汽温低于所述设定范围时，所述配风模式为第一配风模式或第二配风模式，所述第一配风模式下，各层所述燃烧器风门的开度由所述炉膛顶部至所述炉膛底部逐渐减小，所述第二配风模式下，位于所述炉膛顶部的至少一层所述燃烧器风门的开度达到最大；

再热汽温位于所述设定范围时，所述配风模式为第三配风模式或第四配风模式，所述第三配风模式下，各层所述燃烧器风门的开度相等，所述第四配风模式下，位于所述炉膛中部的至少一层所述燃烧器风门的开度达到最大；

再热汽温高于所述设定范围时，所述配风模式为第五配风模式或第六配风模式，所述第五配风模式下，各层所述燃烧器风门的开度由所述炉膛顶部至所述炉膛底部逐渐增大，所述第六配风模式下，位于所述炉膛底部的至少一层所述燃烧器风门的开度达到最大。

根据本公开的一些实施例，所述温度场监测装置包括多个设置于所述锅炉本体的燃尽风通道与所述锅炉本体的折焰角之间的所述横截面的温度传感器。

根据本公开的一些实施例，所述横截面上设置有8～10个所述温度传感器。

根据本公开的一些实施例，所述温度传感器包括声波测温传感器。

根据本公开的一些实施例，所述分散控制系统具有用于显示所述温度场数据和各个所述风门的状态的交互界面。

根据本公开的一些实施例，所述二次风调整装置还包括数据采集模块，所述数据采集模块被配置为从所述分散控制系统中采集所述运行数据。

根据本公开的一些实施例，所述锅炉二次风配风在线调整系统还包括：

通讯模块，与所述二次风配风装置、温度场监测装置、分散控制系统和所述二次风调整装置耦接，被配置为传输所述温度场数据、所述运行数据、各个所述风门的开度和所述控制指令。

本公开的第二方面提供一种使用本公开的第一方面所述的锅炉二次风配风在线调整系统的锅炉二次风配风在线调整方法，包括：

获取实时状态下的温度场数据和运行数据；

根据实时状态下所述温度场数据和/或所述运行数据与设定值的偏差，利用预测模型获取用于控制风门机构的控制指令；

根据所述控制指令控制所述风门机构的各个风门，使所述温度场数据和/或所述运行数据处于所述设定范围。

根据本公开的一些实施例，所述锅炉二次风配风在线调整方法还包括：在线辨识所述预测模型。

根据本公开的一些实施例，所述多个风门沿所述炉膛的高度方向分层设置，所述多个风门包括用于控制每层所述燃烧器的配风量的风箱风门和用于控制每个所述燃烧器的配风量的燃烧器风门，所述运行数据包括用于表征锅炉的运行工况的第一运行数据和用于表征锅炉的效率指标和环保指标的第二运行数据，在线辨识所述预测模型包括：

根据所述温度场数据获取用于表征所述横截面上温度场的分布情况的温度特征参数，辨识以实时状态下所述温度特征参数为输入参数、所述运行数据为前馈参数、每个所述风箱风门的开度和用于调整每个所述燃烧器风门的开度以改变所述横截面上温度场的分布的二次风修正系数为输出参数的第一预测模型；和/或

根据所述温度场数据获取所述温度场的平均值，辨识以实时状态下所述第二运行数据和所述温度场的平均值为输入参数、所述第一运行数据为前馈参数、每层所述燃烧器风门的开度和每层所述风箱风门的开度为输出参数的第二预测模型。

根据本公开的一些实施例，

辨识所述第一预测模型包括：

向每个所述风箱风门和每个所述燃烧器风门施加第一激励信号，获取所述温度特征参数和所述运行数据的第一响应信号；

根据所述第一激励信号和所述第一响应信号获取所述第一预测模型；

判断所述第一预测模型是否可用，若所述第一预测模型不可用，向每个所述风箱风门和每个所述燃烧器风门施加不同的第一激励信号；和/或，

辨识所述第二预测模型包括：

向每层所述风箱风门和每层所述燃烧器风门施加第二激励信号，获取所述温度场的平均值、所述第一运行数据和所述第二运行数据的第二响应信号；

根据所述第二激励信号和所述第二响应信号获取所述第二预测模型；

判断所述第二预测模型是否可用，若所述第二预测模型不可用，向每层所述风箱风门和每层所述燃烧器风门施加不同的第二激励信号。

根据本公开的一些实施例，利用所述预测模型获取所述控制指令包括：

利用所述第一预测模型获取用于控制每个所述风箱风门的开度的第一控制指令和用于定义所述二次风修正系数的第二控制指令；和/或

利用所述第二预测模型获取用于控制每组所述燃烧器风门的开度的第三控制指令和用于控制每组所述风箱风门的开度的第四控制指令。

根据本公开的一些实施例，根据所述控制指令控制所述风门机构的各个风门包括：

将分配于每个所述风箱风门的所述第一控制指令和所述第三控制指令叠加得到第五控制指令；

将分配于每个所述燃烧器风门的所述第二控制指令和所述第四控制指令叠加得到第六控制指令；

根据所述第五控制指令控制每个所述风箱风门，根据所述第六控制指令控制每个所述燃烧器风门。

基于本公开实施例提供的锅炉二次风配风在线调整系统，通过设置温度场监测装置在线监测炉膛横截面的温度场数据，可实现锅炉中燃料燃烧过程中温度场关键信息的实时反馈，通过在线辨识预测模型，建立锅炉的温度场、运行工况、效率指标和环保指标与风门机构的各个风门的开度之间的控制关系，进而获取炉膛宽度方向、深度方向和高度方向上二次风的配风优化控制策略，实现风门机构的各个风门的实时闭环控制，利于改善锅炉运行过程中的偏烧和超温现象，利于提升锅炉的运行效率和环保性能，利于发电机组提升自动化运行水平，利于发电机组节能降耗。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为本公开一些实施例的锅炉二次风配风在线调整系统的工作原理示意图。

图2为本公开一些实施例的第一调整模块的工作原理示意图。

图3为本公开一些实施例的第二调整模块的工作原理示意图。

图4为采用对冲燃烧形式布置的旋流燃烧器时，本公开一些实施例的锅炉本体及二次风配风装置的结构示意图。

图5为采用切圆燃烧形式布置的直流燃烧器时，本公开一些实施例的锅炉本体及二次风配风装置的结构示意图。

图1至图5中，各附图标记分别代表：

1、锅炉本体；10、炉膛；2、风门机构；21、风箱风门；22、燃烧器风门；3、温度场监测装置；4、分散控制系统；5、二次风调整装置。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，这些技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。

在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

在对本公开实施例的描述中，炉膛高度方向指图4和图5中的z坐标方向，即图4和图5中上下方向；炉膛宽度方向指图4和图5中的x坐标方向，即图4和图5中左右方向；炉膛深度方向指图4和图5中的y坐标方向，即图4和图5中前后方向。

如图1至图5所示，本公开的一些实施例提供一种锅炉二次风配风在线调整系统，包括锅炉本体1、二次风配风装置、温度场监测装置3、分散控制系统4和二次风调整装置5。

锅炉本体1包括炉膛10和沿炉膛10高度方向分层设置于炉膛10上的多个燃烧器。

二次风配风装置被配置为向炉膛10提供二次风，二次风配风装置包括用于控制二次风配风量的风门机构2，风门机构2包括多个风门。

温度场监测装置3与锅炉本体1耦接，被配置为在线监测炉膛10横截面的温度场数据。

分散控制系统4与锅炉本体1和二次风配风装置耦接，被配置为在线监测锅炉的运行数据和各个风门的开度，以及控制风门机构2。

二次风调整装置5，与二次风配风装置、温度场监测装置3和分散控制系统4耦接，被配置为根据实时状态下温度场数据和/或运行数据与设定值的偏差，利用预测模型获取用于控制风门机构2的控制指令，使温度场数据和/或运行数据处于设定范围。二次风调整装置5可以通过分散控制系统4获取各个风门的实时开度，以实现对各个风门的闭环控制。

基于本公开实施例提供的锅炉二次风配风在线调整系统，通过设置温度场监测装置在线监测炉膛横截面的温度场数据，可实现锅炉中燃料燃烧过程中温度场关键信息的实时反馈，通过在线辨识预测模型，建立锅炉的温度场、运行工况、效率指标和环保指标与风门机构的各个风门的开度之间的控制关系，进而获取炉膛宽度方向、深度方向和高度方向上二次风的配风优化控制策略，实现风门机构的各个风门的实时闭环控制，利于改善锅炉运行过程中的偏烧和超温现象，利于提升锅炉的运行效率和环保性能，利于发电机组提升自动化运行水平，利于发电机组节能降耗。

如图4和图5所示，在一些实施例中，多个风门沿炉膛10的高度方向分层设置，多个风门包括用于控制每层燃烧器的配风量的风箱风门21和用于控制每个燃烧器的配风量的燃烧器风门22。每层燃烧器可以配置至少一个风箱风门21，每个燃烧器可以配置至少一个燃烧器风门22。

如图2所示，为了优化炉膛宽度方向和深度方向上二次风的配风方式，改善燃料在炉膛横截面上的偏烧状态，在一些实施例中，二次风调整装置5包括第一调整模块。第一调整模块被配置为根据温度场数据获取用于表征横截面上温度场的分布情况的温度特征参数，并根据实时状态下温度特征参数与设定值的偏差，利用第一预测模型生成用于闭环控制每个风箱风门21的开度的第一控制指令和用于定义二次风修正系数的第二控制指令，使温度特征参数处于设定范围。二次风修正系数用于调整每个燃烧器风门22的开度以改变横截面上温度场的分布。

风箱风门21用于控制每层燃烧器的配风量，对调整偏烧状态的影响较大，因此每个风箱风门21的开度均作为单独的控制目标，并通过MPC(Model Predictive Control，模型预测控制)控制器和前馈控制器生成相应的控制指令。而燃烧器风门22的数量较多。例如，300MW等级的旋流炉发电机组通常设置6层燃烧器24个燃烧器风门；300MW等级的四角切圆发电机组通常设置16～17层燃烧器风门，随着机组容量增大，燃烧器风门数量更多。如果把这些燃烧器风门都作为单独的控制目标，控制的复杂程度将呈几何式增长。另外，除个别配风量设计较大的燃烧器风门外，单个燃烧器风门的开度变化对燃烧状态的影响十分有限且不易观察。因此第一调整模块将多个燃烧器风门22分组进行控制，将可以整体反映各个燃烧器风门22的开度的二次风修正系数作为单独的控制目标，并通过MPC(ModelPredictive Control，模型预测控制)控制器和前馈控制器生成相应的控制指令。

除了温度场特征参数可以表征炉膛的横截面上温度场的分布情况进而直接反映燃料在横截面上的偏烧状态，锅炉的运行数据也能够间接反映燃料在横截面上的偏烧状态。因此运行数据可以视为控制过程的干扰变量，并在第一调整模块中，引入前馈控制器将运行数据作为第一预测模型的前馈参数，以提升控制响应速度。在一些实施例中，第一调整模块被配置为辨识以温度特征参数为输入参数、运行数据为前馈参数、每个风箱风门21的开度和二次风修正系数为输出参数的第一预测模型。

在一些实施例中，横截面包括若干个温度测量区块，温度特征参数包括第一温度特征参数X和第二温度特征参数Y，第一温度特征参数X和第二温度特征参数Y分别用于表征横截面的温度场沿炉膛10宽度方向和沿炉膛10深度方向的分布情况，第一温度特征参数X和第二温度特征参数Y满足如下关系：

其中，(x

在一些实施例中，二次风修正系数包括分别用于调整横截面的温度场在炉膛10宽度方向和深度方向的分布的第一二次风修正系数和第二二次风修正系数。第一调整模块被配置为根据第一温度特征参数X和第二温度特征参数Y，利用第一预测模型获取第一二次风修正系数和第二二次风修正系数。

在一些实施例中，第一调整模块被配置为燃烧器风门22在平面直角坐标系xOy下的横坐标值与第一温度特征参数X的正负号一致时，或纵坐标值与第二温度特征参数Y的正负号一致时，减小燃烧器风门22的开度；燃烧器风门22在平面直角坐标系xOy下的横坐标值与第一温度特征参数X的正负号相反时，或纵坐标值与第二温度特征参数Y的正负号相反时，增大燃烧器风门22的开度。

例如，平面直角坐标系xOy下，若X＞0且Y＞0，表明燃料向平面直角坐标系xOy的第一象限区域偏烧，则应当减小位于平面直角坐标系xOy的第一象限的各个燃烧器风门22的开度，增大位于平面直角坐标系xOy的第三象限的各个燃烧器风门22的开度。又例如，若X＞0且Y＜0，表明燃料向平面直角坐标系xOy的第四象限区域偏烧，则应当减小位于平面直角坐标系xOy的第四象限的各个燃烧器风门22的开度，增大位于平面直角坐标系xOy的第二象限的各个燃烧器风门22的开度。

对于风箱风门21，由于每个风箱风门21的开度均作为单独的控制目标，第一调整模块直接生成用于控制各个风箱风门21的开度的第一控制指令，并下达给分散控制系统4，实时调整风箱风门21的开度。而对于燃烧器风门22，由于二次风修正系数作为单独的控制目标，第一调整模块直接生成的是用于定义二次风修正系数的第二控制指令，因此需要根据二次风修正系数与每个燃烧器风门22的开度的调整幅度的对应关系确定每个燃烧器风门22的开度，将第二控制指令分配于每个燃烧器风门22，并下达给分散控制系统4，实时调整燃烧器风门22的开度。

在一些实施例中，第一调整模块被配置为根据二次风修正系数与每个燃烧器风门22的开度的调整幅度的对应关系将第二控制指令分配于每个燃烧器风门22。其中，对燃烧器风门22的开度的调整幅度随二次风修正系数的绝对值的增大而增大。

如图4所示，在一些实施例中，燃烧器为旋流燃烧器。燃烧器按照对冲燃烧形式布置，多个风门分层分列设置于炉膛10的前墙和后墙。由于每一层的燃烧器风门22在炉膛宽度方向和深度方向上距离横截面中心点的距离不同，第一调整模块被配置为对同一层中每个燃烧器风门22的开度的调整幅度随燃烧器风门22与横截面的中心点的距离增大而增大。

如图5所示，在一些实施例中，燃烧器为直流燃烧器。燃烧器按照切圆燃烧形式布置，多个风门分层设置于炉膛10的四角。由于每一层的燃烧器风门22在炉膛宽度方向和深度方向上距离横截面中心点的距离基本相同，第一调整模块被配置为对同一层中每个燃烧器风门22的开度的调整幅度相等。

上述二次风修正系数与每个燃烧器风门22的开度的调整幅度的对应关系可以通过在锅炉内进行热态调试试验得到。例如，图4所示的实施例中，可以将燃烧器风门22按列分组，通过热态调试试验分别获取每列燃烧器风门22对炉膛的横截面的燃烧状态的影响特性，并分别构造以第一二次风修正系数或第二二次风修正系数为自变量、以每组燃烧器风门22的开度的调整量为因变量的函数F

如图3所示，为了优化炉膛高度方向上二次风的配风方式，改善锅炉的环保指标和效率指标，在一些实施例中，二次风调整装置5包括第二调整模块。运行数据包括用于表征锅炉的运行工况的第一运行数据和用于表征锅炉的效率指标和环保指标的第二运行数据。风箱风门21和燃烧器风门22沿炉膛高度方向分组设置，每组风箱风门21包括至少一层风箱风门21，每组燃烧器风门22包括至少一层燃烧器风门22，第二调整模块被配置为根据温度场数据获取温度场的平均值，并根据实时状态下第二运行参数和温度场的平均值与设定值的偏差，利用第二预测模型生成用于闭环控制每组燃烧器风门22的开度的第三控制指令和用于闭环控制每组风箱风门21的开度的第四控制指令，使第二运行数据和温度场的平均值处于设定范围。

风箱风门21和燃烧器风门22的层数较多，同一层内单个风箱风门21的开度变化和单个燃烧器风门22的开度变化对炉膛高度方向上二次风的配风方式的影响有限且不易观察，因此第二调整模块将风箱风门21和燃烧器风门22按照位置和功能分组进行控制。每组包括至少一层风箱风门21或至少一层燃烧器风门22。第二调整模块以每组风箱风门21的开度和每组燃烧器风门22的开度作为单独的控制目标，并通过MPC(Model PredictiveControl，模型预测控制)控制器和前馈控制器生成相应的控制指令。

第一运行数据可以视为第二控制模块的控制过程的干扰变量，并在第二调整模块中，引入前馈控制器将第一运行数据作为第二预测模型的前馈参数，以提升控制响应速度。在一些实施例中，第二调整模块被配置为辨识以第二运行数据和温度场的平均值为输入参数、第一运行数据为前馈参数、每组燃烧器风门22的开度和每组风箱风门21的开度为输出参数的第二预测模型。将第一运行数据作为前馈参数可以提高控制响应时间。

在一些实施例中，第一运行数据包括机组负荷和给煤量中的至少之一，第二运行数据包括SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原)反应器入口NOx浓度、空气预热器入口O

在一些实施例中，第二调整模块被配置为将第四控制指令分配于每层燃烧器风门22，以调整每层燃烧器风门22的开度。第二调整模块将第四控制指令分配于每层燃烧器风门22后，同步调整同一层内的各个燃烧器风门22的开度。

如图4所示，在一些实施例中，燃烧器为旋流燃烧器。燃烧器按照对冲燃烧形式布置，多个风门分层分列设置于炉膛10的前墙和后墙。通常将每层风箱风门21单独作为一组，将每层燃烧器风门22单独作为一组，因此不存在按层分配第四控制指令的问题。

如图5所示，在一些实施例中，燃烧器为直流燃烧器。燃烧器按照切圆燃烧形式布置，多个风门分层设置于炉膛10的四角。多个风门沿炉膛10高度方向按照功能分为托底风风门组、燃尽风风门组、辅助风风门组、周界风风门组和分离燃尽风风门组。

托底风风门组包括一层燃烧器风门22和一层风箱风门21，因此不存在按层分配第四控制指令的问题。

燃尽风风门组、辅助风风门组和周界风风门组包括多层燃烧器风门22和多层风箱风门21。第二调整模块被配置为采取均等分配模式分配第四控制指令，即对燃尽风风门组中每层燃烧器风门22的开度的调整幅度相同，对辅助风风门组中每层燃烧器风门22的开度的调整幅度相同，对周界风风门组中每层燃烧器风门22的开度的调整幅度相同。

分离燃尽风风门组包括多层燃烧器风门22和多层风箱风门21，分离燃尽风风门组具有多种配风模式，第二调整模块被配置为按照其中一种配风模式调整分离燃尽风风门组中每层燃烧器风门22的开度。

选择分离燃尽风风门组的配风模式主要参考再热汽温。在一些实施例中，第二调整模块被配置为根据再热汽温与设定值的偏差，按照对应的配风模式调整分离燃尽风风门组中每层燃烧器风门22的开度。分离燃尽风风门组的配风模式依照如下方式选择：

再热汽温低于设定范围时，配风模式为第一配风模式或第二配风模式。第一配风模式下，各层燃烧器风门22的开度由炉膛10顶部至炉膛10底部逐渐减小。第二配风模式下，位于炉膛10顶部的至少一层燃烧器风门22的开度达到最大，例如分离燃尽风风门组包括6层燃烧器风门，其中由炉膛底部起算的第五层燃烧器风门和第六层燃烧器风门的开度达到最大。

再热汽温位于设定范围时，配风模式为第三配风模式或第四配风模式。第三配风模式下，各层燃烧器风门22的开度相等，第四配风模式下。位于炉膛10中部的至少一层燃烧器风门22的开度达到最大，例如分离燃尽风风门组包括6层燃烧器风门，其中位于炉膛10中部的第三层燃烧器风门和第四层燃烧器风门的开度达到最大。

再热汽温高于设定范围时，配风模式为第五配风模式或第六配风模式。第五配风模式下，各层燃烧器风门22的开度由炉膛10顶部至炉膛10底部逐渐增大。第六配风模式下，位于炉膛10底部的至少一层燃烧器风门22的开度达到最大，例如分离燃尽风风门组包括6层燃烧器风门，其中由炉膛底部起算的第一层燃烧器风门和第二层燃烧器风门的开度达到最大。

在一些实施例中，温度场监测装置3包括多个设置于锅炉本体1的燃尽风通道与锅炉本体1的折焰角之间的横截面的温度传感器。

在一些实施例中，为了采集足够多的用于构建炉膛的横截面的温度场的数据点，横截面上设置有8～10个温度传感器。

在一些实施例中，温度传感器包括声波测温传感器。

在一些实施例中，分散控制系统4具有用于显示温度场数据和各个风门的状态的交互界面，以供发电机组的操作人员监控和人工调整锅炉二次风配风在线调整系统的运行状态。

在一些实施例中，二次风调整装置5还包括数据采集模块，数据采集模块被配置为从分散控制系统4中采集运行数据。

在一些实施例中，锅炉二次风配风在线调整系统还包括通讯模块。通讯模块与二次风配风装置、温度场监测装置3、分散控制系统4和二次风调整装置5耦接，被配置为传输温度场数据、运行数据、各个风门的开度和控制指令。

在一些实施例中，在上面所描述的分散控制系统、二次风调整装置、数据采集模块和通讯模块可以实现为用于执行本公开所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称：PLC)、数字信号处理器(Digital SignalProcessor，简称：DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称：ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称：FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。

本公开的一些实施例还提供一种使用前述锅炉二次风配风在线调整系统的锅炉二次风配风在线调整方法，包括：获取实时状态下的温度场数据和运行数据；根据实时状态下温度场数据和/或运行数据与设定值的偏差，利用预测模型获取用于控制风门机构2的控制指令；根据控制指令控制风门机构2的各个风门，使温度场数据和/或运行数据处于设定范围。该锅炉二次风配风在线调整方法具有前述锅炉二次风配风在线调整系统的相应优点。

在一些实施例中，锅炉二次风配风在线调整方法还包括：在线辨识预测模型。在线辨识预测模型基于多变量辨识技术进行。

在一些实施例中，在线辨识预测模型包括：根据温度场数据获取用于表征横截面上温度场的分布情况的温度特征参数，辨识以实时状态下温度特征参数为输入参数、运行数据为前馈参数、每个风箱风门21的开度和用于调整每个燃烧器风门22的开度以改变横截面上温度场的分布的二次风修正系数为输出参数的第一预测模型。

在一些实施例中，在线辨识预测模型包括：根据温度场数据获取温度场的平均值，辨识以实时状态下第二运行数据和温度场的平均值为输入参数、第一运行数据为前馈参数、每层燃烧器风门22的开度和每层风箱风门21的开度为输出参数的第二预测模型。

在一些实施例中，辨识第一预测模型和第二预测模型通常根据如下的辨识试验进行。

例如，辨识第一预测模型包括：向每个风箱风门21和每个燃烧器风门22施加第一激励信号，获取温度特征参数和运行数据的第一响应信号；根据第一激励信号和第一响应信号获取第一预测模型；判断第一预测模型是否可用，若第一预测模型不可用，向每个风箱风门21和每个燃烧器风门22施加不同的第一激励信号。

又例如，辨识第二预测模型包括：向每层风箱风门21和每层燃烧器风门22施加第二激励信号，获取温度场的平均值、第一运行数据和第二运行数据的第二响应信号；根据第二激励信号和第二响应信号获取第二预测模型；判断第二预测模型是否可用，若第二预测模型不可用，向每层风箱风门21和每层燃烧器风门22施加不同的第二激励信号。

上述激励信号为风门的开度信号，激励信号的幅度以不影响发电机组的正常运行为宜，通常取±2％～±5％。辨识试验的时间通常不低于2小时。激励信号的幅度越大，辨识试验的时间越长，辨识得到的预测模型越准确。

辨识判断第一预测模型或第二预测模型是否可用的标准如下：首先，判断预测模型的增益的正负与锅炉实际运行过程中输入参数和输出参数之间的关系是否一致。例如，风箱风门21的开度与二次风箱压力之间是反比例关系，预测模型的增益应当为负，只有辨识出的预测模型的增益为负才可能是可用模型，否则一定是不可用模型。其次，判断的预测模型的误差大小。辨识出的预测模型可以根据误差上界分为多个等级，只有误差较小的预测模型是可用模型。当辨识出的预测模型同时满足可用模型的两个条件，就可以停止辨识试验。当辨识出的预测模型不满足任一可用条件，则认为该预测模型不可用，需施加不同的激励信号，继续进行辨识试验，直至预测模型满足要求。

在一些实施例中，利用预测模型获取控制指令包括：利用第一预测模型获取用于控制每个风箱风门21的开度的第一控制指令和用于定义二次风修正系数的第二控制指令。

在一些实施例中，利用预测模型获取控制指令包括：利用第二预测模型获取用于控制每组燃烧器风门22的开度的第三控制指令和用于控制每组风箱风门21的开度的第四控制指令。

在一些实施例中，二次风调整装置5包括第一调整模块和第二调整模块。第一调整模块和第二调整模块生成的各种控制指令叠加得到最终用于控制每个风箱风门21和每个燃烧器风门22的控制指令。根据控制指令控制风门机构2的各个风门包括：将分配于每个风箱风门21的第一控制指令和第三控制指令叠加得到第五控制指令；将分配于每个燃烧器风门22的第二控制指令和第四控制指令叠加得到第六控制指令；根据第五控制指令控制每个风箱风门21，根据第六控制指令控制每个燃烧器风门22。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。