一种基于锅炉实时在线监视测定发电机组最优工作效率的方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于锅炉实时在线监视测定发电机组最优工作效率的方法，主要包括以下步骤:步骤1，测量产品导出时烟气中氧成分所占的百分比；测量产品导出时的制粉系统的煤的供给量、产品导出时的总风量、产品导出时的烟气量的三者之一，以及测量制粉系统的一次风量和磨煤机出入口温度；步骤2根据所述测量结果，通过经验方程求解锅炉燃烧放热量、煤的发热量和煤质成分中的其中之一，从而获得煤电锅炉性能的实时监视测量数据。步骤3根据机组运行时不同的煤质和环境参数，针对不同的负荷，判断该组合条件下机组的供电煤耗是否为最小值。本发明的有益效果是：避免了由于汽水系统蓄热造成的时滞效应导致的热量和煤质成分的偏差。
【专利说明】一种基于锅炉实时在线监视测定发电机组最优工作效率的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种监视测定发电机组最优工作效率的方法，更具体说，它涉及一种基于锅炉实时在线监视测定发电机组最优工作效率的方法。
【背景技术】
[0002]当今世界，能源日益匮乏、环境污染日趋严重，在加速开发可再生能源的同时，应该更加重视传统工业的节能降耗工作。火力发电厂既是发电企业同时也是耗能企业，如何提高火电厂的运行经济性、减少能量损失和污染物排放已成为国内外研究的热点课题。火电厂运行优化系统作为指导电厂优化运行以提高发电机组的效率的功能日益显示出其重要性。
[0003]目前已经使用的火电厂运行优化系统，主要是以运行参数在线监测、热经济性计算为基础，确定机组运行状态和设备性能对经济性的影响；通过进一步对设备状态及运行参数分析，应用最优化方法建立数学模型，给出优化运行指导，供运行人员调整机组运行，以达到提高机组运行效率、降低生产成本的目的。这些系统已在实际机组中得到应用，对提高机组的运行经济性起到了重要的作用。
[0004]但是锅炉是一个有蓄热的系统，输入输出热平衡过程有较长时延，即当输入热量变化时，变化量仅立即体现在蓄热的变化，输出的热量随蓄热的变化而变化，由于蓄热有时间常数因此不会立即发生变化，而是会产生可能长达超过十分钟的迟延。另外，当机组负荷调整时，调整过程受到负荷变化率的限制，时间可能长达数十分钟，在这个过程中锅炉负荷始终处于上升或下降的过程当中，其输入、输出热量和蓄热也在变化，蓄热量不在平衡状态，输入、输出之间存在明显的偏差。同时，发电机组运行过程中负荷和热力系统的调整是持续进行的，热力系统的热平衡本身即是一个连续的不断的动态过程。因此，锅炉输入输出热平衡计算，直接采用以锅炉的煤燃烧放热作为锅炉输入热量，等于锅炉损失与蒸汽输出热之和的方法，等于忽略了锅炉的蓄热量的变化，在实际应用中会导致计算结果始终存在方法误差，当负荷调整时这种偏差更为严重。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种实现在动态条件下，准确地计算锅炉效率，快速准确地反映煤质的变化，包括实现锅炉实时吸热量的计算的基于锅炉实时在线监视测定发电机组最优工作效率的方法。
[0006]这种基于锅炉实时在线监视测定发电机组最优工作效率的方法，主要包括以下步骤:
[0007]步骤1，测量产品导出时烟气中氧成分所占的百分比；测量产品导出时的制粉系统的煤的供给量、产品导出时的总风量、产品导出时的烟气量的三者之一，以及测量制粉系统的一次风量和磨煤机出入口温度；[0008]步骤2根据所述测量结果，通过经验方程求解锅炉燃烧放热量、煤的发热量和煤质成分中的其中之一，从而获得煤电锅炉性能的实时监视测量数据。
[0009]步骤3根据机组运行时不同的煤质和环境参数，针对不同的负荷，判断该组合条件下机组的供电煤耗是否为最小值，若为最小值，则采用模糊推理方法判断主要运行参数是否在正常值，或有一定越限但不影响机组正常运行，若上述条件满足，则将该工况作为该组合条件下的最优工况。
[0010]作为优选:所述步骤I测量给煤量、总风量和烟气量。
[0011]作为优选:所述步骤I测量烟气量，以及测量烟气的0)2和!120成分，计算0)2和!120的流量，并根据单位C、H元素燃烧的发热量与煤燃烧发热量之间的关系，计算燃烧放热量。
[0012]作为优选:所述步骤I测量烟气量，计算实际燃烧发生反应生成的烟气量，并根据理论烟气量与发热量之间的近似关系，计算发热量或将理论烟气量作为燃烧放热量的代表量。
[0013]作为优选:所述步骤I测量总风量，计算实际发生反应的空气量即理论空气量，并通过理论空气量与发热量之间的近似关系计算发热量。
[0014]本发明的有益效果是:避免了由于汽水系统蓄热造成的时滞效应导致的热量和煤质成分的偏差。涵盖了很多由不同的变量和设定常数的组合构成的不同的实施方式。充分利用锅炉过程的总量的测量，形成了有利于实现最可靠的监测结果的基本框架。增加了风量或烟气等流量变量的约束，可以相当有效地实现锅炉燃烧热量、煤的发热量的监测。在很多发电机组没有烟气CO2和/或H2O测点的条件下，利用制粉系统计算煤的水分，解决本发明第二方面不能确定煤质成分(尤其是氧分、水分和灰分)的问题。通过该方法不仅可实现机组优化运行的指导，通过自动控制系统指令的自动更该和自动控制系统的调节更可实现机组的参数自动寻优，从而改善机组的运行工况和提高发电机组锅炉和汽轮机的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明的模型曲线示意图；
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述。虽然本发明将结合较佳实施例进行描述，但应知道，并不表示本发明限制在所述实施例中。相反，本发明将涵盖可包含在有附后权利要求书限定的本发明的范围内的替换物、改进型和等同物。
[0017]在本发明的煤电锅炉性能实时在线监视测量方法中，只要测量产品导出时烟气的O2的成分以及测量 产品导出时的制粉系统的给煤量、产品导出时的总风量和物质输出过程中的烟气量中之一，并根据上述测量结果且不使用锅炉输出热量作为测量值，建立相应的经验方程或方程组，通过求解锅炉燃烧热量、其代表量、煤的发热量和煤质成分至少之一，便可获得燃煤锅炉性能的实时监测数据。
[0018]本发明采用了锅炉的产品输入输出过程的测量信号，此信号反映实时状态、准确性、稳定性、可靠性等是仍然存在可能的不足，但是对于不同的信号可以采取针对性的解决方案。对于关键数据实现较高的信号冗余。例如，可以增加烟气测点的数量。
[0019]本发明旨在实现快速、实时的测量煤质、锅炉燃烧工况、锅炉吸热量等性能指标，与传统的烟气排放连续监测系统CEMS的目的(测量污染物的排放水平)不同，为了保证烟气参数测量的实时性，采用在烟道中直接测量的烟气成分测量装置，避免因抽取取样的测量方法带来的延时；为了保证实时代表性，最好采用穿过烟道型式的探头测量烟气成分和流速。
[0020]采用本发明得到的输出热量，对汽机循环吸热量即锅炉输出热量进行修正，得到更为精确的锅炉吸热量，用该锅炉吸热量，取代原始的锅炉输出热量，在应用国际发明专利申请PCT/CN2005/000243的方法的过程中，监测结果既能够保证在系统调整、波动过程中的实时性和有效性，又能够保证长期的可靠性和精确性。因此可以与国际发明专利申请PCT/CN2005/000243的方法相结合应用，并通过在稳态条件下的系统标定，实现对有关测点的校准。
[0021]具体技术方案为:测量产品导出时烟气中氧成分所占的百分比；测量产品导出时的制粉系统的煤的供给量、产品导出时的总风量、产品导出时的烟气量的两者之一，以及测量制粉系统的一次风量和磨煤机出入口温度；
[0022]具体技术方案为:测量产品导出时烟气中氧成分所占的百分比；测量产品导出时的制粉系统的煤的供给量、产品导出时的总风量、产品导出时的烟气量的两者之一，以及测量制粉系统的一次风量和磨煤机出入口温度；
[0023]根据所述测量结果，通过应用经验方程求解锅炉燃烧放热量、煤的发热量和煤质成分中的其中之一，从而最终获得煤电锅炉性能的实时监视测量数据。
[0024]所述经验方程为:
[0025]实测锅炉烟气的O2得到的有煤的成分表示的相应表达式:
[0026]Vgy=(Vgy°+(a _l)Vgk°)，其中Vgh°为考虑机械未燃尽碳，以应用基元素成分计算的理论燃烧所需的干空气量，Vgy0为考虑机械未燃尽碳，以应用基元素成分计算的理论燃烧产生的干烟气量；
[0027]Vgy°=0.0889Car+0.03331Sar+0.2094Har+0.008Nar
[0028]实测锅炉烟气的CO2得到的有煤的成分表示的相应表达式:
[0029]C02+S02+02=21- β (C02+S02) - (0.605+ β ) CO
[0030]β =2.35 (Har-0.1260ar+0.038Nar) / (Car_Cub+0.375Sar)
[0031]实测锅炉烟气的CO得到的有煤的成分表示的相应表达式:
[0032]a =21/(21-79 (O2-0.5C0)/(100-(C02+S02+C0+02)))，其中 α 为空气过量系数(总空气量与以实际燃尽碳计算的干空气量之比)；
[0033]实测锅炉飞灰含碳测量得到的有煤的成分表示的相应表达式
[0034]Vgk°=0.0889) (Car+0.375Sar) +0.265Har_0.03330ar_0.0889Cub ；
[0035]实测锅炉烟气的H2O得到的有煤的成分表示的相应表达式
[0036]H20=VH20/(VH20+Vgy)
[0037]Vh20=0.0124Mar+0.1118Har+0.0161 a Vgk0。
[0038]其中所述测量步骤测量给煤量、总风量和烟气量。
[0039]其中所述测量步骤测量烟气量，以及还测量烟气的CO2和H2O成分，计算CO2和H2O的流量，并根据单位C、H元素燃烧的发热量与煤燃烧发热量之间的近似关系，计算燃烧放热量。[0040]其中所述测量步骤测量烟气量，计算实际燃烧发生反应生成的烟气量即理论烟气量，并根据理论烟气量与发热量之间的近似关系，计算发热量或将理论烟气量作为燃烧放热量的代表量。
[0041]其中所述测量步骤测量总风量，计算实际发生反应的空气量即理论空气量，并通过理论空气量与发热量之间的近似关系计算发热量，或将理论空气量作为燃烧放热量 的代表量。
[0042]下面主要介绍一下自寻优模式确定目标值，其包括模糊综合评判决策和模糊决策下自寻优模型。
[0043]关于模糊综合评判决策，就是应用模糊集方法通过对对象所涉及到的因素进行单一决策，然后综合各个方面的情况，给出该对象一个总体决策。
[0044]模糊综合评判决策的数学模型由三个要素组成，其步骤分为四步:
[0045](I)因素集U= K, U2,…un}，被评判对象的各因素组成的集合；
[0046](2)判断集(评价集或决断集)V = Iv1, V2,…V1J，评语组成的集合；
[0047](3)单因素判断，即对单个因素Ui (i = 1，…，η)的评判，得到V上的模糊集(rn，ri2,…rim)，，所以它是从U到V的一个模糊映射。
[0048]
【权利要求】
1.一种基于锅炉实时在线监视测定发电机组最优工作效率的方法，其特征在于:主要包括以下步骤: 步骤1，测量产品导出时烟气中氧成分所占的百分比；测量产品导出时的制粉系统的煤的供给量、产品导出时的总风量、产品导出时的烟气量的三者之一，以及测量制粉系统的一次风量和磨煤机出入口温度； 步骤2根据所述测量结果，通过经验方程求解锅炉燃烧放热量、煤的发热量和煤质成分中的其中之一，从而获得煤电锅炉性能的实时监视测量数据； 步骤3根据机组运行时不同的煤质和环境参数，针对不同的负荷，判断该组合条件下机组的供电煤耗是否为最小值，若为最小值，则采用模糊推理方法判断主要运行参数是否在正常值，或有一定越限但不影响机组正常运行，若上述条件满足，则将该工况作为该组合条件下的最优工况。
2.根据权利要求1所述的基于锅炉实时在线监视测定发电机组最优工作效率的方法，其特征在于:所述步骤I测量给煤量、总风量和烟气量。
3.根据权利要求1所述的基于锅炉实时在线监视测定发电机组最优工作效率的方法，其特征在于:所述步骤I测量烟气量，以及测量烟气的CO2和H2O成分，计算CO2和H2O的流量，并根据单位C、H元素燃烧的发热量与煤燃烧发热量之间的关系，计算燃烧放热量。
4.根据权利要求1所述的基于锅炉实时在线监视测定发电机组最优工作效率的方法，其特征在于:所述步骤I测量烟气量，计算实际燃烧发生反应生成的烟气量，并根据理论烟气量与发热量之间的近似关系，计算发热量或将理论烟气量作为燃烧放热量的代表量。
5.根据权利要求1所述的基于锅炉实时在线监视测定发电机组最优工作效率的方法，其特征在于:所述步骤I测量总风量，计算实际发生反应的空气量即理论空气量，并通过理论空气量与发热量之间的近似关系计算发热量。
【文档编号】G01M15/05GK103743573SQ201310719571
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】胡井冈 申请人:金华市金翎科技服务有限公司