CN102661974A

CN102661974A - 基于热力运行参数的煤粉热值在线辨识方法

Info

Publication number: CN102661974A
Application number: CN2012101449555A
Authority: CN
Inventors: 黄孝彬; 王永刚; 景超
Original assignee: Beijing Huadian Tianren Power Controlling Technology Co Ltd
Current assignee: Guoneng Xinkong Internet Technology Co Ltd
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2032-05-10
Also published as: CN102661974B

Abstract

本发明公开了电力/热力能源管理技术领域中的一种基于热力运行参数的煤粉热值在线辨识方法。包括：采集DCS或者SIS中的数据并对采集的数据进行预处理；判断锅炉机组是否处于稳定状态，当锅炉机组处于稳定状态时，分别计算锅炉有效吸热量、排烟总热量、未完全燃烧热损失和散热损失；计算单位时间的燃料总热量；计算煤粉热值；根据煤粉热值与煤质分类区间表获得煤质分类号。本发明提高了煤粉热值辨识效率，减少了投资成本，降低了系统和人员面临的危险。

Description

基于热力运行参数的煤粉热值在线辨识方法

技术领域

本发明属于电力/热力能源管理技术领域，尤其涉及一种基于热力运行参数的煤粉热值在线辨识方法。

背景技术

由于一次能源结构的原因，我国的电力生产以燃煤发电为主要形式。煤粉热值是燃煤的主要指标，及时掌握煤粉热值是电厂管理人员、运行人员做好日常相关工作的基础。但电站锅炉煤粉热值的实时检测一直是一个难题。目前电厂大多仍采用人工或机械采样、缩分、制样、化验的煤质监督方法，历时一两天才能得到化验结果，在煤种变化较大的情况下，存在着严重的滞后（化验周期）和采样误差，对锅炉安全运行及优化调整影响很大。

随着电煤价格矛盾的日益突出，电厂用煤来源和成份复杂多变，传统的煤质化验的方法越来越难满足生产管理及现场运行的需求。

常用的煤粉热值实时测量技术主要是双能量射线透射测量的方法，即利用射线测试煤的灰分，再以煤中灰分和热值之间有的相关性，通过回归方程由灰分值计算出煤发热量。这种方法的灰分检测值已存在误差，再由灰分计算得到热值，其可靠性难以保证。且这种方法存在着检测装置的元件寿命短、放射源存在危险、系统资本投入较大等问题，故在国内电厂中应用较少。

随着电厂自动化的发展，DCS（Distributed Control System，分布式控制式系统）、SIS（Supervisory Information System in Plant Level，火电厂厂级监控信息系统）和MIS（Management Information System，信息管理系统）在火电厂中得到普遍应用，机组运行数据可以方便地获得，这些运行数据蕴含着丰富的机组状态信息。通过对监测数据的二次计算处理，可以计算导出煤粉热值，弥补了化验周期之间的数据缺失，为生产管理和现场运行人员提供了及时的煤质信息，有利于燃烧工况的调整，从而提高锅炉效率，达到节能减排、安全生产的效果。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种基于热力运行参数的煤粉热值在线辨识方法，用以解决常用的煤粉热值辨识方法存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是，一种基于热力运行参数的煤粉热值在线辨识方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：采集分布式控制式系统DCS或者火电厂厂级监控信息系统SIS中的数据并对采集的数据进行预处理；

步骤2：判断锅炉机组是否处于稳定状态，当锅炉机组处于稳定状态时，则执行步骤3；否则，结束计算过程；

步骤3：分别计算锅炉有效吸热量Q₁、排烟总热量Q₂、未完全燃烧热损失q₃₄和散热损失q₅；

步骤4：根据公式Q_b=(Q₁+Q₂)/(1-0.01q₃₄-0.01q₅-0.01q₆)计算单位时间的燃料总热量Q_b；其中，q₆为灰渣物理热损失且为常数；

步骤5：根据公式Q_net.ar=KQ_b/B_V计算煤粉热值Q_net.ar；其中，K为效率系数，B_V为给煤量。

所述方法的步骤5之后还包括：根据煤粉热值与煤质分类区间表获得煤质分类号。

所述判断锅炉机组是否处于稳定状态具体是当锅炉机组的负荷大于等于锅炉机组的额定负荷的30%时，锅炉机组处于稳定状态；否则，锅炉机组处于不稳定状态。

所述计算锅炉有效吸热量Q₁采用公式Q₁=D_gri_gr-D_gsi_gs-D_jwsi_jws+D_zr(i_zr-i_gp)；其中，D_gr为主蒸汽流量，i_gr为主蒸汽焓，D_gs为给水流量，i_gs为给水焓，D_jws为减温水流量，i_jws为减温水焓，D_zr为再热蒸汽流量，i_zr为再热蒸汽焓，i_gp为高缸排汽焓。

所述计算排烟总热量Q₂采用公式Q₂=1.071×(1.3593+0.000188t₁)×(t₁-t₀)×Q_a；其中，Q_a为总风量，t₀为基准温度，t₁为排烟温度。

本发明能够根据现场运行数据实时计算煤粉热值，进一步还可以进行煤质分类，提高了煤粉热值辨识效率，减少了投资成本，降低了系统和人员面临的危险。

附图说明

图1是锅炉热平衡原理图；

图2是基于热力运行参数的煤粉热值在线辨识方法流程图；

图3是煤粉热值与煤质分类区间表；

图4是实施本发明提供的方法的系统结构图；

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

本发明以热平衡原理为理论基础。图1是锅炉热平衡原理图，如图1所示，锅炉输入的总热量应当等于锅炉输出的总热量和损失的总热量之和。锅炉输出的总热量和损失的总热量包括锅炉有效利用的热量、排烟损失的热量、化学未完全燃烧损失的热量、机械未完全燃烧损失的热量、散热损失的热量和灰渣物理热损失的热量。

图2是基于热力运行参数的煤粉热值在线辨识方法流程图。如图2所示，以热平衡原理为基础，基于热力运行参数的煤粉热值在线辨识方法包括：

步骤1：采集分布式控制式系统DCS或者火电厂厂级监控信息系统SIS中的数据并对采集的数据进行预处理。

预处理即对采集的数据进行取平均、求和、剔除坏点等处理。包括：“多点对一”处理、“多点条件选择”处理和“剔除坏点”处理。其中，“多点对一”处理是多个测点最后要合成到一个测点，如主蒸汽压力有两个测点，分别为主蒸汽压力测点1和主蒸汽压力测点2，这时候需要对这两个测点求平均，得到主蒸汽压力。“多点条件选择”处理时根据计算需要设定选择条件，从多个测点中选出计算需要的点。“剔除坏点”是剔除从DCS或SIS系统选出来的明显是表计测量有问题的点，也就是数值明显偏离对应参数范围的点，即表计测量有问题的点。数据进行预处理是现行的分布式控制式系统DCS或者火电厂厂级监控信息系统SIS自动进行的。

步骤2：判断锅炉机组是否处于稳定状态，当锅炉机组处于稳定状态时，则执行步骤3；否则，结束计算过程。

判断锅炉机组是否处于稳定状态根据锅炉机组当前的运行负荷确定，当锅炉机组的负荷大于等于锅炉机组的额定负荷的30%时，锅炉机组处于稳定状态；否则，锅炉机组处于不稳定状态。

步骤3：分别计算锅炉有效吸热量Q₁、排烟总热量Q₂、未完全燃烧热损失q₃₄和散热损失q₅。

计算锅炉有效吸热量Q₁采用公式

Q₁=D_gri_gr-D_gsi_gs-D_jwsi_jws+D_zr(i_zr-i_gp)（1）

式（1）中，Q₁为锅炉有效吸热量，单位为兆瓦（MW）；D_gr为主蒸汽流量，单位为千克/秒（kg/s）；i_gr为主蒸汽焓，单位为兆焦/千克（MJ/kg）;D_gs为给水流量，单位为千克/秒（kg/s）；i_gs为给水焓，单位为兆焦/千克（MJ/kg）；D_jws为减温水流量，单位为千克/秒（kg/s）；i_jws为减温水焓，单位为兆焦/千克（MJ/kg）；D_zr为再热蒸汽流量，单位为千克/秒（kg/s）；i_zr为再热蒸汽焓，单位为兆焦/千克（MJ/kg）；i_gp为高缸排汽焓，单位为兆焦/千克（MJ/kg）。

计算排烟总热量Q₂采用公式

Q₂=1.071×(1.3593+0.000188t₁)×(t₁-t₀)×Q_a （2）

式（2）中，Q_a为总风量，单位为千克/秒（kg/s）；t₀为基准温度，单位为摄氏度（℃）；t₁为排烟温度，单位为摄氏度（℃）。

未完全燃烧损失q₃₄的拟合的方法是，以不同工况下锅炉主蒸汽流量设计值为x轴，以相应工况下未完全燃烧热损失设计值为y轴，利用excel软件的“插入图表”方法拟合得到的未完全燃烧损失q₃₄（%）。未完全燃烧损失q₃₄属于现有技术，本发明不再赘述。

散热损失q₅（%）采用锅炉热力实验规程推荐方法计算。

步骤4：根据公式Q_b=(Q₁+Q₂)/(1-0.01q₃₄-0.01q₅-0.01q₆)计算单位时间的燃料总热量Q_b；其中，q₆为灰渣物理热损失且为常数。

单位时间的燃料总热量Q_b的单位为兆瓦（MW），q₆通常取值为0.2%。

煤粉热值Q_net.ar的单位为兆瓦（MW），效率系数K通常取值为1。给煤量（即进入炉膛的总煤量）的数值取自DCS（或SIS）。

步骤6：根据煤粉热值与煤质分类区间表获得煤质分类号。

图3是煤粉热值与煤质分类区间表，如图3所示，当获得煤粉热值后，可以根据该表，找到煤粉对应的煤质分类号，从而确定煤质的种类。比如，如果计算得到的煤粉热值为19，则根据该表可知煤粉的分类号为3。另外，在该表中，每一个分类号对应的区间起点值不属于该分类号，而区间终点值则属于该分类号。比如，如果计算得到的煤粉热值为15，则其分类号应当是5而不应当是4。

图4是实施本发明提供的方法的系统结构图。如图4所示，在实施本发明前，先要进行的准备工作是搭建实现本发明提供的方法的系统。配置一台接口机，用于接收DCS数据（对于已经配有SIS系统的电厂，可接收SIS数据）；一台数据库服务器用于运行实时/历史数据库；一台应用服务器，用于运行计算程序；一台发布服务器用于结果的发布；一台网络管理维护站。

实施该方法时，从DCS选择计算所需的测点，通过接口机将这些测点引入实时/历史数据库（如电厂已经建立了SIS系统，则可直接从SIS系统引用相关测点）。将分布式计算平台计算站、关系数据库部署在应用服务器上。将煤粉热值计算模型上载到分布式计算平台计算站里。启动煤粉热值计算服务，通过对现场数据的采集、处理、计算，得到入炉煤粉热值的在线实时数据。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种基于热力运行参数的煤粉热值在线辨识方法，其特征是所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于热力运行参数的煤粉热值在线辨识方法，其特征是所述方法的步骤5之后还包括：根据煤粉热值与煤质分类区间表获得煤质分类号。

3.根据权利要求1或2所述的基于热力运行参数的煤粉热值在线辨识方法，其特征是所述判断锅炉机组是否处于稳定状态具体是当锅炉机组的负荷大于等于锅炉机组的额定负荷的30%时，锅炉机组处于稳定状态；否则，锅炉机组处于不稳定状态。

4.根据权利要求1或2所述的基于热力运行参数的煤粉热值在线辨识方法，其特征是所述计算锅炉有效吸热量Q₁采用公式Q₁=D_gri_gr-D_gsi_gs-D_jwsi_jws+D_zr(i_zr-i_gp)；其中，D_gr为主蒸汽流量，i_gr为主蒸汽焓，D_gs为给水流量，i_gs为给水焓，D_jws为减温水流量，i_jws为减温水焓，D_zr为再热蒸汽流量，i_zr为再热蒸汽焓，i_gp为高缸排汽焓。

5.根据权利要求1或2所述的基于热力运行参数的煤粉热值在线辨识方法，其特征是所述计算排烟总热量Q₂采用公式Q₂=1.071×(1.3593+0.000188t₁)×(t₁-t₀)×Q_a；其中，Q_a为总风量，t₀为基准温度，t₁为排烟温度。