火电机组燃煤热值与发电标煤耗指标在线监测系统与方法与流程

技术特征：

1.一种火电机组燃煤热值及发电标煤耗指标在线监测方法，其特征在于，本包括以下步骤：

S1：通过数据采集与预处理模块(1)采集机组实时运行数据，并对采样的运行数据进行滤波处理后作为输入数据备用；

S2：通过机组稳态运行工况识别模块(2)判断机组当前是否处于稳态运行工况，当机组处于稳态运行工况时，则执行步骤S3；否则，结束计算过程；

S3：通过再热蒸汽流量份额计算模块(3)根据高压加热器热平衡，计算机组再热蒸汽流量份额；

S4：由锅炉有效吸热量计算模块(4)计算锅炉实时输出热量；

S5：由锅炉热效率及燃煤热值计算模块(5)根据锅炉热平衡，计算锅炉实时热效率及燃煤热值；

S6：由机组发电标煤耗计算模块(6)首先根据高压加热器热平衡计算的再热蒸汽份额，进而根据机组热平衡计算机组实时发电标煤耗指标。

2.根据权利要求1所述的火电机组燃煤热值及发电标煤耗指标在线监测方法，其特征在于：在步骤S2中，所述机组稳态运行工况识别模块(2)的输入为机组实时发电功率滤波值，输出为计算使能信号，当判断机组处于稳态运行工况时，输出的计算使能信号值为1，否则，输出的计算使能信号值为0；

判断机组是否处于稳态运行工况的具体方法为：

按下式计算连续N个机组实时发电功率滤波值D_i的方差s：

式中：N为计算机组发电功率滤波方差的样本数；M为滤波级数；P_i为机组第i个发电负荷原始值，MW；P_i′为机组第i个发 电负荷滤波值，MW；为机组N个发电负荷滤波值的算术平均值，MW；M、N的取值与机组发电负荷采样频率t有关；

若连续N个机组发电负荷滤波值P_i的方差s小于等于阈值θ时，则认为炉机组当前处于稳态状态，否则，处于非稳态状态。

3.根据权利要求2所述的火电机组燃煤热值及发电标煤耗指标在线监测方法，其特征在于：在步骤S3中，所述再热蒸汽流量份额计算模块(3)的输入数据包括计算使能信号、给水压力、#1高加汽侧入口压力、#1高加出口水温、#1高加疏水温度、#2高加汽侧入口压力、#2高加出口水温、#2高加疏水温度、#3高加出口水温，输出为再热蒸汽流量份额；

当再热蒸汽流量份额计算模块(3)输入的计算使能信号为0时，该模块处于闭锁状态，不进行计算，直接输出上一轮计算值；当输入的计算使能信号为1时，则该模块处于激活状态，启动计算，再热蒸汽流量份额的具体计算方法为：

α_zr＝1-α₁-α₂ ③

式中：α_zr、α₁、α₂为再热蒸汽流量份额、#1高加抽汽份额以及#2高加抽汽份额；i₁、i₂分别为#1高加抽汽焓、#2高加抽汽焓，kJ/kg；i_d1、i_d2分别为#1高加疏水焓、#2高加疏水焓，kJ/kg；i_w1、i_w2、i_w3分别为#1高加出口水焓、#2高加出口水焓以及#3高加出口水焓，kJ/kg。

4.根据权利要求3所述的火电机组燃煤热值及发电标煤耗指标在线监测方法，其特征在于：在步骤S4中，所述锅炉有效吸热量计算模块(4)的输入部分包括计算使能信号，主蒸汽流量、压力、温度，再热蒸汽出口压力、温度，再热蒸汽入口压力、温 度，给水温度、压力，过热器减温水流量、温度、压力，再热器减温水流量、温度、压力，输出为锅炉有效吸热量；

当锅炉有效吸热量计算模块(4)输入的计算使能信号为0时，该模块处于闭锁状态，不进行计算，直接输出上一轮计算值；当输入的计算使能信号为1时，则该模块处于激活状态，启动计算，锅炉有效吸热量的具体计算方法为：

Q₁＝D_gr·(i_gr″-i_gs)+α_zr·D_gr·(i_zr″-i_zr′)-D_gj·i_gj-D_zj·i_zj ⑥

式中：D_gr为过热器出口蒸汽流量，kg/s；i_gr″为过热器出口蒸汽焓，kJ/kg；i_gs为给水焓，kJ/kg；i_zr″、i_zr′为再热器出、入口蒸汽焓，kJ/kg；D_gj、D_zj分别为过热器减温水流量及再热器减温水流量，kg/s；i_gj、i_zj分别为过热器减温水焓及再热器减温水焓，kJ/kg。

5.根据权利要求4所述的火电机组燃煤热值及发电标煤耗指标在线监测方法，其特征在于：在步骤S5中，所述锅炉热效率及燃煤热值计算模块(5)的输入部分包括计算使能信号、锅炉主汽流量、燃煤量、锅炉有效吸热量、燃煤灰分、飞灰含碳量、炉渣含碳量，输出为锅炉实时热效率及燃煤低位热值；

其中，锅炉热效率及燃煤热值的具体计算方法是基于锅炉热平衡原理，分别建立锅炉正反平衡计算模型，通过联立求解，获得锅炉热效率及燃煤热值，计算模型如下：

η_b＝100-L_uc-L_g-L_m-L_r-L_un ⑧

上述公式⑦为锅炉正平衡计算模型，其中，η_b为锅炉热效率；B为燃料消耗量，kg/s；Q₁为锅炉有效吸热量，kJ/kg；为燃煤低位热值，kJ/kg；

上述公式⑧～为锅炉反平衡计算模型，其中，η_b为锅炉热效率；L_uc为固体未完全燃烧热损失；L_g为干烟气热损失；L_m为水分热损失；L_r为散热损失；L_un为其他热损失，可根据锅炉机组设计说明书选取；C_pg为干烟气的定压平均比热，该值可简化取为1.005kJ/(kg·K)；为水蒸汽的定压平均比热，该值可简化取为1.88kJ/(kg·K)；α_py为排烟过量空气系数，该值可由排烟含氧量O_2py简化求得；t_py、t_lk分别为排烟温度和冷空气温度，℃；L_re为锅炉机组额定工况下的排烟热损失，可根据锅炉机组设计说明书选取；D_e、D分别为锅炉机组额定工况下及当前工况下的主汽流量，kg/s；A^y为燃煤灰分，可根据当日燃煤灰分化验值选取。

6.根据权利要求5所述的火电机组燃煤热值及发电标煤耗指标在线监测方法，其特征在于：当锅炉热效率及燃煤热值计算模块(5)输入的计算使能信号为0时，该模块处于闭锁状态，不进行计算，直接输出上一轮计算值；当输入的计算使能信号为1时，则该模块处于激活状态，启动计算，具体计算步骤为：

步骤1：假定初始燃煤热值

步骤2：根据式⑧～式计算锅炉热效率η_b；

步骤3：将上步计算出的锅炉热效率η_b代入式⑦计算燃煤热值

步骤4：若小于等于给定误差ε，则直接输出锅炉热效率计算值η_b以及燃煤热值计算值作为当前锅炉热效率及燃煤热值；否则，重复步骤2～4。

7.根据权利要求6所述的火电机组燃煤热值及发电标煤耗指标在线监测方法，其特征在于：所述机组发电标煤耗计算模块(6)的输入部分包括计算使能信号、机组发电功率、燃煤量、燃煤热值，输出为机组实时发电标煤耗；

当机组发电标煤耗计算模块(6)输入的计算使能信号为0时，该模块处于闭锁状态，不进行计算，直接输出上一轮计算值；当输入的计算使能信号为1时，则该模块处于激活状态，启动计算，机组发电标煤耗的具体计算方法为：

式中：b_s为机组发电标煤耗，g/kWh；B为燃料消耗量，t/h； 为燃煤低位热值，kJ/kg；P为发电功率，MW。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的火电机组燃煤热值及发电标煤耗指标在线监测方法，其特征在于：所述的数据采集与预处理模块(1)通过OPC方式从控制系统中采集机组实时运行数据。

9.根据权利要求8所述的火电机组燃煤热值及发电标煤耗指标在线监测方法，其特征在于：所述的控制系统为DCS系统或SIS系统。

10.一种基于权利要求1-9所述的火电机组燃煤热值及发电标煤耗指标在线监测方法的火电机组燃煤热值及发电标煤耗指标在线监测系统，其特征在于，包括数据采集与预处理模块(1)， 所述数据采集与预处理模块(1)依次连接有机组稳态运行工况识别模块(2)、再热蒸汽流量份额计算模块(3)、锅炉有效吸热量计算模块(4)、锅炉热效率及燃煤热值计算模块(5)以及机组发电标煤耗计算模块(6)。