一种火电机组锅炉燃烧优化控制效果评估计算方法与流程

本发明涉及火电机组控制技术领域，尤其涉及一种火电机组锅炉燃烧优化控制效果评估计算方法。

背景技术：

锅炉燃烧过程为一个复杂的多因素、大滞后的过程。燃烧过程控制影响排烟温度、氧量以及灰渣排放量，这些因素与锅炉燃烧效率密切相关。同时燃烧过程还影响着主蒸汽温度、再热蒸汽温度、主蒸汽减温水量以及再热蒸汽减温水量，这些因素共同影响着机组的热耗率。同时，锅炉效率、热效率共同影响着机组的供电煤耗。

锅炉燃烧优化的主要目的是提高锅炉效率、降低机组的热耗率。传统的评价燃烧优化控制实施后的效果主要是通过燃烧调整试验的方式，将燃烧优化系统投入和退出时锅炉效率的差来确定燃烧优化控制的效果，但是这种单纯依靠指标的差来确定燃烧优化控制效果不客观，无法兼顾优化效果的稳定性和客观效果的提升。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种火电机组锅炉燃烧优化控制效果评估计算方法，以解决现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明提供了一种火电机组锅炉燃烧优化控制效果评估计算方法，其特征在于，包括燃烧控制效果指标计算模块，指标统计分析计算模块：

所述的燃烧控制效果指标计算模块：负责计算在燃烧优化控制投入和退出两种情况下、负荷在50％～100％区间内的锅炉效率、汽机热耗率以及标准发电煤耗率，其中将机组的标准发电煤耗率作为燃烧优化系统实施效果的评价指标；

所述指标统计分析计算模块：对燃烧优化系统投入和退出两种情况下的标准供电煤耗进行统计分析，同时对燃烧优化系统投入和退出两种情况下两者的标准供电煤耗差进行分析，通过对一段时间内的投入和退出燃烧优化系统时的标准发电煤耗差分析结果来评价燃烧优化控制效果。

上述的一种火电机组锅炉燃烧优化控制效果评估计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、分别在50％、60％、70％、80％、90％以及100％负荷区间内，投入燃烧优化系统，机组运行Tn小时，从DCS中观测并记录下相应的数据，然后退出燃烧优化系统，在相同负荷段内机组运行Tn小时，从DCS中观测并记录下相应的数据；

S2、根据步骤S1每一观测值偏离观测平均值的最大允差为0.25％的原则剔除与平均值偏差超出最大允差的数据记录，则剩下的数据记录可作为进行下一步处理的原始数据；

S3、利用步骤S2处理后的数据，分别计算燃烧优化系统投入和退出两种情况下的标准供电煤耗率，其中标准发电煤耗率的计算公式如下：

$b_g=\frac{q_{cp}}{{\mathrm{\η}}_b\×{\mathrm{\η}}_p\×29.308}\×\frac{1}{1-{\mathrm{\ξ}}_{ap}}$

其中：b_g—标准供电煤耗率；

q_cp—汽机热耗率；

η_p—该负荷下的管道效率。

η_b—锅炉效率；

ξ_ap—厂用电率。

上述的一种火电机组锅炉燃烧优化控制效果评估计算方法，其特征在于：在燃烧优化系统投入情况下，分别计算50％负荷、60％负荷、70％负荷、80％负荷、90％负荷以及100％负荷下的标准供电煤耗值b_goni；

在燃烧优化系统退出情况下，分别计算50％负荷、60％负荷、70％负荷、80％负荷、90％负荷以及100％负荷下的标准供电煤耗值b_goffi。

上述的一种火电机组锅炉燃烧优化控制效果评估计算方法，其特征在于：将相同负荷工况段内，燃烧优化系统投入和退出两种情况下的标准发电煤耗做差，每个负荷区间内的标准煤耗差标记为Δb_gi。

上述的一种火电机组锅炉燃烧优化控制效果评估计算方法，其特征在于：分别计算50％负荷、60％负荷、70％负荷、80％负荷、90％负荷以及100％负荷下，燃烧优化系统投入和退出时的标准发电煤耗率的平均值：

$\stackrel{\‾}{bgon}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{goni}/n$

$\stackrel{\‾}{bgoff}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{goffi}/n$

将燃烧优化系统投入和退出时的标准发电煤耗率的平均值划分若干等分，重新计算均值：

$\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{bgon}}=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}\stackrel{\‾}{bgoni}/k$

$\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{bgoff}}=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}\stackrel{\‾}{bgoffi}/k$

上述的一种火电机组锅炉燃烧优化控制效果评估计算方法，其特征在于：通过下列公式计算出燃烧优化系统投入和退出时，标准供电煤耗变化量的标准偏差：

${\mathrm{Sb}}_{gon}=\sqrt{\frac{1}{n-1}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(b_{goni}-\stackrel{\‾}{b_{gon}})}^2}$

${\mathrm{Sb}}_{goff}=\sqrt{\frac{1}{n-1}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(b_{goffi}-\stackrel{\‾}{b_{goff}})}^2}$

Sbgon表示燃烧优化系统投入时，标准供电煤耗变化量的标准偏差，

Sbgoff表示燃烧优化系统退出时，标准供电煤耗变化量的标准偏差。

上述的一种火电机组锅炉燃烧优化控制效果评估计算方法，其特征在于：通过下列公式计算出燃烧优化系统投入和退出时煤耗差的平均值：

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\Δ}bg}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(b_{goni}-b_{goffi})/n$

将燃烧优化系统投入和退出时的标准发电煤耗率之差的平均值划分若干等分，重新计算均值：

$\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Δ}bg}}=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}\stackrel{\‾}{\mathrm{\Δ}bgi}/k$

上述的一种火电机组锅炉燃烧优化控制效果评估计算方法，其特征在于：通过下列公式计算出燃烧优化系统投入和退出时，标准供电煤耗之差的标准偏差：

${\mathrm{S\Δb}}_g=\sqrt{\frac{1}{n-1}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{\Δb}}_{gi}-\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δb}}_g})}^2}$

其中，△bgi表示燃烧优化系统投入和退出时煤耗差，燃烧优化系统投入和退出时煤耗差的平均值。

本发明的有益效果是：

1、当火电机组未投入燃烧优化系统时，可以通过本发明专利客观的评价当前机组的运行情况。

2、当评价燃烧优化系统控制效果的时候可以利用本方法，直观地对于燃烧优化投运前后一段时间内的标准发电煤耗的均值-标准差图，直观地观测燃烧优化控制系统的运行效果。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1为本发明的系统流程图。

图2为燃烧优化系统投入运行时标准发电煤耗的均值标准差图。

图3燃烧优化系统投入运行时标准发电煤耗的均值标准差图。

图4燃烧优化系统投入运行时标准发电煤耗的均值标准差图。

具体实施方式

如图1所示，一种火电机组锅炉燃烧优化控制效果评估计算方法，其特征在于，包括燃烧控制效果指标计算模块，指标统计分析计算模块：

所述的燃烧控制效果指标计算模块：负责计算在燃烧优化控制投入和退出两种情况下、负荷在50％～100％区间内的锅炉效率、汽机热耗率以及标准发电煤耗率，其中将机组的标准发电煤耗率作为燃烧优化系统实施效果的评价指标；

所述指标统计分析计算模块：对燃烧优化系统投入和退出两种情况下的标准供电煤耗进行统计分析，同时对燃烧优化系统投入和退出两种情况下两者的标准供电煤耗差进行分析，通过对一段时间内的投入和退出燃烧优化系统时的标准发电煤耗差分析结果来评价燃烧优化控制效果。

本实施例中，上述的一种火电机组锅炉燃烧优化控制效果评估计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、分别在50％、60％、70％、80％、90％以及100％负荷区间内，投入燃烧优化系统，机组运行Tn小时，从DCS中观测并记录下相应的数据，然后退出燃烧优化系统，在相同负荷段内机组运行Tn小时，从DCS中观测并记录下相应的数据；

S2、根据步骤S1每一观测值偏离观测平均值的最大允差为0.25％的原则剔除与平均值偏差超出最大允差的数据记录，则剩下的数据记录可作为进行下一步处理的原始数据；

S3、利用步骤S2处理后的数据，分别计算燃烧优化系统投入和退出两种情况下的标准供电煤耗率，其中标准发电煤耗率的计算公式如下：

$b_g=\frac{q_{cp}}{{\mathrm{\η}}_b\×{\mathrm{\η}}_p\×29.308}\×\frac{1}{1-{\mathrm{\ξ}}_{ap}}$

其中：b_g—标准供电煤耗率；

q_cp—汽机热耗率；

η_p—该负荷下的管道效率。

η_b—锅炉效率；

ξ_ap—厂用电率。

本实施例中，在燃烧优化系统投入情况下，分别计算50％负荷、60％负荷、70％负荷、80％负荷、90％负荷以及100％负荷下的标准供电煤耗值b_goni。

在燃烧优化系统退出情况下，分别计算50％负荷、60％负荷、70％负荷、80％负荷、90％负荷以及100％负荷下的标准供电煤耗值b_goffi。

本实施例中，将相同负荷工况段内，燃烧优化系统投入和退出两种情况下的标准发电煤耗做差，每个负荷区间内的标准煤耗差标记为Δb_gi。

本实施例中，分别计算50％负荷、60％负荷、70％负荷、80％负荷、90％负荷以及100％负荷下，燃烧优化系统投入和退出时的标准发电煤耗率的平均值：

$\stackrel{\‾}{bgon}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{goni}/n$

$\stackrel{\‾}{bgoff}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{b}_{goffi}/n$

将燃烧优化系统投入和退出时的标准发电煤耗率的平均值划分若干等分，重新计算均值：

$\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{bgon}}=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}\stackrel{\‾}{bgoni}/k$

$\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{bgoff}}=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}\stackrel{\‾}{bgoffi}/k$

本实施例中，通过下列公式计算出燃烧优化系统投入和退出时，标准供电煤耗变化量的标准偏差：

${\mathrm{Sb}}_{gon}=\sqrt{\frac{1}{n-1}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(b_{goni}-\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δb}}_{gon}})}^2}$

${\mathrm{Sb}}_{goff}=\sqrt{\frac{1}{n-1}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(b_{goffi}-\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δb}}_{goff}})}^2}$

Sbgon表示燃烧优化系统投入时，标准供电煤耗变化量的标准偏差，

Sbgoff表示燃烧优化系统退出时，标准供电煤耗变化量的标准偏差。

本实施例中，通过下列公式计算出燃烧优化系统投入和退出时煤耗差的平均值：

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\Δ}bg}=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(b_{goni}-b_{goffi})/n$

将燃烧优化系统投入和退出时的标准发电煤耗率之差的平均值划分若干等分，重新计算均值：

$\stackrel{\‾}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Δ}bg}}=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}\stackrel{\‾}{\mathrm{\Δ}bgi}/k$

本实施例中，通过下列公式计算出燃烧优化系统投入和退出时，标准供电煤耗之差的标准偏差：

${\mathrm{S\Δb}}_g=\sqrt{\frac{1}{n-1}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{\Δb}}_{gi}-\stackrel{\‾}{{\mathrm{\Δb}}_g})}^2}$

其中，△bgi表示燃烧优化系统投入和退出时煤耗差，燃烧优化系统投入和退出时煤耗差的平均值。

图2～图4为燃烧优化控制系统投入和退出时对机组标准发电煤耗改善情况的示意图。其中利用前述的计算公式绘制燃烧优化系统投入运行时标准发电煤耗的均值标准差图如图2所示，其中上、下限的计算公式可根据实际情况调整具体参数；燃烧优化系统退出运行时标准发电煤耗的均值标准差图，如图3所示。通过观察一段时间内的机组的标准煤耗落入上、下区间内的次数反应燃烧优化系统投入和退出时对机组控制的稳定性的提升情况；以及燃烧优化系统投入和退出的标准发电煤耗差值的均值标准差图，如图4所示。通过观测一段时间内，燃烧优化系统投入和退出两种情况下实际计算的标准发电煤耗在均值标准差图的分布情况来判断优化效果。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。