一種基于鍋爐實時在線監視測定發電機組最優工作效率的方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于鍋爐實時在線監視測定發電機組最優工作效率的方法，主要包括以下步驟:步驟1，測量產品導出時煙氣中氧成分所占的百分比；測量產品導出時的制粉系統的煤的供給量、產品導出時的總風量、產品導出時的煙氣量的三者之一，以及測量制粉系統的一次風量和磨煤機出入口溫度；步驟2根據所述測量結果，通過經驗方程求解鍋爐燃燒放熱量、煤的發熱量和煤質成分中的其中之一，從而獲得煤電鍋爐性能的實時監視測量數據。步驟3根據機組運行時不同的煤質和環境參數，針對不同的負荷，判斷該組合條件下機組的供電煤耗是否為最小值。本發明的有益效果是：避免了由于汽水系統蓄熱造成的時滯效應導致的熱量和煤質成分的偏差。
【專利說明】一種基于鍋爐實時在線監視測定發電機組最優工作效率的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種監視測定發電機組最優工作效率的方法，更具體說，它涉及一種基于鍋爐實時在線監視測定發電機組最優工作效率的方法。
【背景技術】
[0002]當今世界，能源日益匱乏、環境污染日趨嚴重，在加速開發可再生能源的同時，應該更加重視傳統工業的節能降耗工作。火力發電廠既是發電企業同時也是耗能企業，如何提高火電廠的運行經濟性、減少能量損失和污染物排放已成為國內外研究的熱點課題。火電廠運行優化系統作為指導電廠優化運行以提高發電機組的效率的功能日益顯示出其重要性。
[0003]目前已經使用的火電廠運行優化系統，主要是以運行參數在線監測、熱經濟性計算為基礎，確定機組運行狀態和設備性能對經濟性的影響；通過進一步對設備狀態及運行參數分析，應用最優化方法建立數學模型，給出優化運行指導，供運行人員調整機組運行，以達到提高機組運行效率、降低生產成本的目的。這些系統已在實際機組中得到應用，對提高機組的運行經濟性起到了重要的作用。
[0004]但是鍋爐是一個有蓄熱的系統，輸入輸出熱平衡過程有較長時延，即當輸入熱量變化時，變化量僅立即體現在蓄熱的變化，輸出的熱量隨蓄熱的變化而變化，由于蓄熱有時間常數因此不會立即發生變化，而是會產生可能長達超過十分鐘的遲延。另外，當機組負荷調整時，調整過程受到負荷變化率的限制，時間可能長達數十分鐘，在這個過程中鍋爐負荷始終處于上升或下降的過程當中，其輸入、輸出熱量和蓄熱也在變化，蓄熱量不在平衡狀態，輸入、輸出之間存在明顯的偏差。同時，發電機組運行過程中負荷和熱力系統的調整是持續進行的，熱力系統的熱平衡本身即是一個連續的不斷的動態過程。因此，鍋爐輸入輸出熱平衡計算，直接采用以鍋爐的煤燃燒放熱作為鍋爐輸入熱量，等于鍋爐損失與蒸汽輸出熱之和的方法，等于忽略了鍋爐的蓄熱量的變化，在實際應用中會導致計算結果始終存在方法誤差，當負荷調整時這種偏差更為嚴重。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種實現在動態條件下，準確地計算鍋爐效率，快速準確地反映煤質的變化，包括實現鍋爐實時吸熱量的計算的基于鍋爐實時在線監視測定發電機組最優工作效率的方法。
[0006]這種基于鍋爐實時在線監視測定發電機組最優工作效率的方法，主要包括以下步驟:
[0007]步驟1，測量產品導出時煙氣中氧成分所占的百分比；測量產品導出時的制粉系統的煤的供給量、產品導出時的總風量、產品導出時的煙氣量的三者之一，以及測量制粉系統的一次風量和磨煤機出入口溫度；[0008]步驟2根據所述測量結果，通過經驗方程求解鍋爐燃燒放熱量、煤的發熱量和煤質成分中的其中之一，從而獲得煤電鍋爐性能的實時監視測量數據。
[0009]步驟3根據機組運行時不同的煤質和環境參數，針對不同的負荷，判斷該組合條件下機組的供電煤耗是否為最小值，若為最小值，則采用模糊推理方法判斷主要運行參數是否在正常值，或有一定越限但不影響機組正常運行，若上述條件滿足，則將該工況作為該組合條件下的最優工況。
[0010]作為優選:所述步驟I測量給煤量、總風量和煙氣量。
[0011]作為優選:所述步驟I測量煙氣量，以及測量煙氣的0)2和!120成分，計算0)2和!120的流量，并根據單位C、H元素燃燒的發熱量與煤燃燒發熱量之間的關系，計算燃燒放熱量。
[0012]作為優選:所述步驟I測量煙氣量，計算實際燃燒發生反應生成的煙氣量，并根據理論煙氣量與發熱量之間的近似關系，計算發熱量或將理論煙氣量作為燃燒放熱量的代表量。
[0013]作為優選:所述步驟I測量總風量，計算實際發生反應的空氣量即理論空氣量，并通過理論空氣量與發熱量之間的近似關系計算發熱量。
[0014]本發明的有益效果是:避免了由于汽水系統蓄熱造成的時滯效應導致的熱量和煤質成分的偏差。涵蓋了很多由不同的變量和設定常數的組合構成的不同的實施方式。充分利用鍋爐過程的總量的測量，形成了有利于實現最可靠的監測結果的基本框架。增加了風量或煙氣等流量變量的約束，可以相當有效地實現鍋爐燃燒熱量、煤的發熱量的監測。在很多發電機組沒有煙氣CO2和/或H2O測點的條件下，利用制粉系統計算煤的水分，解決本發明第二方面不能確定煤質成分(尤其是氧分、水分和灰分)的問題。通過該方法不僅可實現機組優化運行的指導，通過自動控制系統指令的自動更該和自動控制系統的調節更可實現機組的參數自動尋優，從而改善機組的運行工況和提高發電機組鍋爐和汽輪機的效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的模型曲線示意圖；
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步描述。雖然本發明將結合較佳實施例進行描述，但應知道，并不表示本發明限制在所述實施例中。相反，本發明將涵蓋可包含在有附后權利要求書限定的本發明的范圍內的替換物、改進型和等同物。
[0017]在本發明的煤電鍋爐性能實時在線監視測量方法中，只要測量產品導出時煙氣的O2的成分以及測量 產品導出時的制粉系統的給煤量、產品導出時的總風量和物質輸出過程中的煙氣量中之一，并根據上述測量結果且不使用鍋爐輸出熱量作為測量值，建立相應的經驗方程或方程組，通過求解鍋爐燃燒熱量、其代表量、煤的發熱量和煤質成分至少之一，便可獲得燃煤鍋爐性能的實時監測數據。
[0018]本發明采用了鍋爐的產品輸入輸出過程的測量信號，此信號反映實時狀態、準確性、穩定性、可靠性等是仍然存在可能的不足，但是對于不同的信號可以采取針對性的解決方案。對于關鍵數據實現較高的信號冗余。例如，可以增加煙氣測點的數量。
[0019]本發明旨在實現快速、實時的測量煤質、鍋爐燃燒工況、鍋爐吸熱量等性能指標，與傳統的煙氣排放連續監測系統CEMS的目的(測量污染物的排放水平)不同，為了保證煙氣參數測量的實時性，采用在煙道中直接測量的煙氣成分測量裝置，避免因抽取取樣的測量方法帶來的延時；為了保證實時代表性，最好采用穿過煙道型式的探頭測量煙氣成分和流速。
[0020]采用本發明得到的輸出熱量，對汽機循環吸熱量即鍋爐輸出熱量進行修正，得到更為精確的鍋爐吸熱量，用該鍋爐吸熱量，取代原始的鍋爐輸出熱量，在應用國際發明專利申請PCT/CN2005/000243的方法的過程中，監測結果既能夠保證在系統調整、波動過程中的實時性和有效性，又能夠保證長期的可靠性和精確性。因此可以與國際發明專利申請PCT/CN2005/000243的方法相結合應用，并通過在穩態條件下的系統標定，實現對有關測點的校準。
[0021]具體技術方案為:測量產品導出時煙氣中氧成分所占的百分比；測量產品導出時的制粉系統的煤的供給量、產品導出時的總風量、產品導出時的煙氣量的兩者之一，以及測量制粉系統的一次風量和磨煤機出入口溫度；
[0022]具體技術方案為:測量產品導出時煙氣中氧成分所占的百分比；測量產品導出時的制粉系統的煤的供給量、產品導出時的總風量、產品導出時的煙氣量的兩者之一，以及測量制粉系統的一次風量和磨煤機出入口溫度；
[0023]根據所述測量結果，通過應用經驗方程求解鍋爐燃燒放熱量、煤的發熱量和煤質成分中的其中之一，從而最終獲得煤電鍋爐性能的實時監視測量數據。
[0024]所述經驗方程為:
[0025]實測鍋爐煙氣的O2得到的有煤的成分表示的相應表達式:
[0026]Vgy=(Vgy°+(a _l)Vgk°)，其中Vgh°為考慮機械未燃盡碳，以應用基元素成分計算的理論燃燒所需的干空氣量，Vgy0為考慮機械未燃盡碳，以應用基元素成分計算的理論燃燒產生的干煙氣量；
[0027]Vgy°=0.0889Car+0.03331Sar+0.2094Har+0.008Nar
[0028]實測鍋爐煙氣的CO2得到的有煤的成分表示的相應表達式:
[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]實測鍋爐煙氣的CO得到的有煤的成分表示的相應表達式:
[0032]a =21/(21-79 (O2-0.5C0)/(100-(C02+S02+C0+02)))，其中 α 為空氣過量系數(總空氣量與以實際燃盡碳計算的干空氣量之比)；
[0033]實測鍋爐飛灰含碳測量得到的有煤的成分表示的相應表達式
[0034]Vgk°=0.0889) (Car+0.375Sar) +0.265Har_0.03330ar_0.0889Cub ；
[0035]實測鍋爐煙氣的H2O得到的有煤的成分表示的相應表達式
[0036]H20=VH20/(VH20+Vgy)
[0037]Vh20=0.0124Mar+0.1118Har+0.0161 a Vgk0。
[0038]其中所述測量步驟測量給煤量、總風量和煙氣量。
[0039]其中所述測量步驟測量煙氣量，以及還測量煙氣的CO2和H2O成分，計算CO2和H2O的流量，并根據單位C、H元素燃燒的發熱量與煤燃燒發熱量之間的近似關系，計算燃燒放熱量。[0040]其中所述測量步驟測量煙氣量，計算實際燃燒發生反應生成的煙氣量即理論煙氣量，并根據理論煙氣量與發熱量之間的近似關系，計算發熱量或將理論煙氣量作為燃燒放熱量的代表量。
[0041]其中所述測量步驟測量總風量，計算實際發生反應的空氣量即理論空氣量，并通過理論空氣量與發熱量之間的近似關系計算發熱量，或將理論空氣量作為燃燒放熱量 的代表量。
[0042]下面主要介紹一下自尋優模式確定目標值，其包括模糊綜合評判決策和模糊決策下自尋優模型。
[0043]關于模糊綜合評判決策，就是應用模糊集方法通過對對象所涉及到的因素進行單一決策，然后綜合各個方面的情況，給出該對象一個總體決策。
[0044]模糊綜合評判決策的數學模型由三個要素組成，其步驟分為四步:
[0045](I)因素集U= K, U2,…un}，被評判對象的各因素組成的集合；
[0046](2)判斷集(評價集或決斷集)V = Iv1, V2,…V1J，評語組成的集合；
[0047](3)單因素判斷，即對單個因素Ui (i = 1，…，η)的評判，得到V上的模糊集(rn，ri2,…rim)，，所以它是從U到V的一個模糊映射。
[0048]
【權利要求】
1.一種基于鍋爐實時在線監視測定發電機組最優工作效率的方法，其特征在于:主要包括以下步驟: 步驟1，測量產品導出時煙氣中氧成分所占的百分比；測量產品導出時的制粉系統的煤的供給量、產品導出時的總風量、產品導出時的煙氣量的三者之一，以及測量制粉系統的一次風量和磨煤機出入口溫度； 步驟2根據所述測量結果，通過經驗方程求解鍋爐燃燒放熱量、煤的發熱量和煤質成分中的其中之一，從而獲得煤電鍋爐性能的實時監視測量數據； 步驟3根據機組運行時不同的煤質和環境參數，針對不同的負荷，判斷該組合條件下機組的供電煤耗是否為最小值，若為最小值，則采用模糊推理方法判斷主要運行參數是否在正常值，或有一定越限但不影響機組正常運行，若上述條件滿足，則將該工況作為該組合條件下的最優工況。
2.根據權利要求1所述的基于鍋爐實時在線監視測定發電機組最優工作效率的方法，其特征在于:所述步驟I測量給煤量、總風量和煙氣量。
3.根據權利要求1所述的基于鍋爐實時在線監視測定發電機組最優工作效率的方法，其特征在于:所述步驟I測量煙氣量，以及測量煙氣的CO2和H2O成分，計算CO2和H2O的流量，并根據單位C、H元素燃燒的發熱量與煤燃燒發熱量之間的關系，計算燃燒放熱量。
4.根據權利要求1所述的基于鍋爐實時在線監視測定發電機組最優工作效率的方法，其特征在于:所述步驟I測量煙氣量，計算實際燃燒發生反應生成的煙氣量，并根據理論煙氣量與發熱量之間的近似關系，計算發熱量或將理論煙氣量作為燃燒放熱量的代表量。
5.根據權利要求1所述的基于鍋爐實時在線監視測定發電機組最優工作效率的方法，其特征在于:所述步驟I測量總風量，計算實際發生反應的空氣量即理論空氣量，并通過理論空氣量與發熱量之間的近似關系計算發熱量。
【文檔編號】G01M15/05GK103743573SQ201310719571
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月23日 優先權日:2013年12月23日
【發明者】胡井岡 申請人:金華市金翎科技服務有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
