CN106845134A - 一种锅炉机组相对性能指标计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种锅炉机组相对性能指标计算方法及装置，其中，该锅炉机组相对性能指标计算方法在设置优化控制参数为氧量后，通过获取到锅炉的锅炉热效率、机组热耗和厂用电率，并对锅炉热效率、机组热耗和厂用电率进行计算得到相对供电煤耗，再获取到SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原法)入口NOx平均浓度和预置负荷设定值，对SCR入口NOx平均浓度和预置负荷设定值进行计算得到SCR脱硝成本，最后获取到标煤单价，对相对供电煤耗、SCR脱硝成本和标煤单价进行计算得到相对供电成本。

Description

一种锅炉机组相对性能指标计算方法及装置

技术领域

本发明涉及锅炉机组相对性能指标领域，尤其涉及一种锅炉机组相对性能指标计算方法及装置。

背景技术

锅炉机组性能指标一般采用性能试验的方法，通过离线计算得到，该方法得到的锅炉机组性能指标比较准确，主要用于锅炉机组的性能评价。电厂用统计的方法得到锅炉机组性能指标，用于电厂的日常管理。但是，锅炉在线燃烧优化控制系统中，需要实时得到锅炉机组的性能指标，比如氧量的在线优化控制，需要比较不同氧量下的经济性，以寻优最佳经济运行氧量，即需要进行锅炉机组性能指标的相对比较。

目前尚没有锅炉机组在线性能指标计算的相关专利，相关文献主要集中在锅炉机组性能指标的测量技术和计算方法上，这种计算得到的性能指标为绝对量，相对比较准确，但无法直接用于锅炉机组在线燃烧优化控制。

因此，提供一种通过优化控制参数的性能指标计算方法是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种锅炉机组相对性能指标计算方法及装置，在满足相对分析要求的情况下，大大减少了运算量，降低对硬件的要求。

本发明实施例提供了一种锅炉机组相对性能指标计算方法，包括：

在设置优化控制参数为氧量后，获取到锅炉在第一预置条件下的锅炉热效率、锅炉在第二预置条件下的机组热耗和锅炉在第三预置条件下的厂用电率；

获取到管道保温效率，通过预置第一公式对所述锅炉热效率、所述机组热耗、所述厂用电率和所述管道保温效率进行计算得到相对供电煤耗；

获取到SCR入口NOx平均浓度和预置负荷设定值，通过预置第二公式对所述SCR入口NOx平均浓度和所述预置负荷设定值进行计算得到SCR脱硝成本；

获取到标煤单价，通过预置第三公式对所述相对供电煤耗、SCR脱硝成本和所述标煤单价进行计算得到相对供电成本。

优选地，所述预置第一公式为：

式中，b_g为相对供电煤耗，单位为g/kWh；H_n为机组热耗，单位为kJ/kWh；η为锅炉热效率，单位为％；η₀为管道保温效率，单位为％；ξ为厂用电率。

优选地，所述预置第二公式为：

式中，f(NOx)为SCR脱硝成本，单位为元/kWh；NOx为SCR入口NOx平均浓度；P为预置负荷设定值；Pe为机组额定负荷。

优选地，所述预置第三公式为：

p(i)＝b_g×p_g+f(NOx)

式中，p(i)为相对供电成本，单位为元/kWh；b_g为相对供电煤耗，单位为g/kWh；p_g为标煤单价，单位为元/g；f(NOx)为SCR脱硝成本，元/kWh。

优选地，所述管道保温效率取固定值为99％。

优选地，本发明实施例还提供了一种锅炉机组相对性能指标计算装置，包括：

获取单元，用于在设置优化控制参数为氧量后，获取到锅炉在第一预置条件下的锅炉热效率、锅炉在第二预置条件下的机组热耗和锅炉在第三预置条件下的厂用电率；

第一计算单元，用于获取到管道保温效率，通过预置第一公式对所述锅炉热效率、所述机组热耗、所述厂用电率和所述管道保温效率进行计算得到相对供电煤耗；

第二计算单元，用于获取到SCR入口NOx平均浓度和预置负荷设定值，通过预置第二公式对所述SCR入口NOx平均浓度和所述预置负荷设定值进行计算得到SCR脱硝成本；

第三计算单元，用于获取到标煤单价，通过预置第三公式对所述相对供电煤耗、SCR脱硝成本和所述标煤单价进行计算得到相对供电成本。

优选地，所述预置第一公式为：

式中，b_g为相对供电煤耗，单位为g/kWh；H_n为机组热耗，单位为kJ/kWh；η为锅炉热效率，单位为％；η₀为管道保温效率，单位为％；ξ为厂用电率。

优选地，所述预置第二公式为：

式中，f(NOx)为SCR脱硝成本，单位为元/kWh；NOx为SCR入口NOx平均浓度；P为预置负荷设定值；Pe为机组额定负荷。

优选地，所述预置第三公式为：

p(i)＝b_g×p_g+f(NOx)

式中，p(i)为相对供电成本，单位为元/kWh；b_g为相对供电煤耗，单位为g/kWh；p_g为标煤单价，单位为元/g；f(NOx)为SCR脱硝成本，元/kWh。

优选地，所述管道保温效率取固定值为99％。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例提供了一种锅炉机组相对性能指标计算方法及装置，其中，该锅炉机组相对性能指标计算方法包括：在设置优化控制参数为氧量后，获取到锅炉在第一预置条件下的锅炉热效率、锅炉在第二预置条件下的机组热耗和锅炉在第三预置条件下的厂用电率；获取到管道保温效率，通过预置第一公式对所述锅炉热效率、所述机组热耗、所述厂用电率和所述管道保温效率进行计算得到相对供电煤耗；获取到SCR入口NOx平均浓度和预置负荷设定值，通过预置第二公式对所述SCR入口NOx平均浓度和所述预置负荷设定值进行计算得到SCR脱硝成本；获取到标煤单价，通过预置第三公式对所述相对供电煤耗、SCR脱硝成本和所述标煤单价进行计算得到相对供电成本。本发明运用相对经济性分析模型，方案实施过程中引入合理的简化计算，以及结合现场性能试验特性曲线，在满足相对分析要求的情况下，大大减少了运算量，降低对硬件的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种锅炉机组相对性能指标计算方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种锅炉机组相对性能指标计算装置的结构示意图；

图3为空预器漏风率设置的示意图；

图4为锅炉脱硝成本曲线的示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种锅炉机组相对性能指标计算方法及装置，在满足相对分析要求的情况下，大大减少了运算量，降低对硬件的要求。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种锅炉机组相对性能指标计算方法的一个实施例，包括：

101、在设置优化控制参数为氧量后，获取到锅炉在第一预置条件下的锅炉热效率、锅炉在第二预置条件下的机组热耗和锅炉在第三预置条件下的厂用电率；

本发明实施例通过将优化控制参数设置为氧气后，在第一预置条件下得到锅炉热效率，其中，第一预置条件为：

确认与氧量关系密切的锅炉机组性能指标主要包括：(1)锅炉热效率、(2)送引风机电耗、(3)NOx生成浓度。

其它因素如减温水量和汽温的变化、结渣的变化、腐蚀和磨损的变化等，在进行氧量寻优时作为限制条件进行考虑，在相对性能指标计算中则不予考虑。

不同氧量下的锅炉热效率为根据国标GB/T10184-2015的反平衡计算值，其中主要的参数选取如下：

(1)排烟温度：取SIS系统空预器出口温度测点的平均值。

(2)排烟氧量：取SIS系统省煤器出口氧量测点的平均值，然后根据空预器漏风率计算出排烟氧量，空预器漏风率可按图3进行设置。

(3)基准温度：取SIS系统两送风机入口空气温度平均值。

(4)排烟CO浓度：取SIS系统净烟气入口CO浓度值。

(5)灰渣可燃物：取飞灰可燃物在线测量数据，比例90％；炉渣可燃物取飞灰可燃物的1.2倍，比例10％。

(6)空气绝对湿度：取0.01kg/kg。

然后获取锅炉在第二预置条件下的机组热耗，其中，第二预置条件为：

在同一负荷下，当所有的参数都不变时，机组的热耗为一定值。由于本发明采用相对计算方法，即同一组工况只有氧量改变时，只影响锅炉侧的运行参数，而汽机侧的所有运行工况保持不变，即使锅炉汽温和减温水发生变化，只要该变化不主要是由氧量调整引起，可以认为机组热耗不变。

为便于控制策略实施，机组热耗Hn采用性能试验值，并只与负荷设定值P相关。即：

H_n＝f(P)。

再获取锅炉第三预置条件下的厂用电率，其中，第三预置条件为：

厂用电率表达式为：

式中：W_sy为送、引风机总电耗，单位为kW；W₀为其它所有设备的总电耗,单位为kW；M_e为机组有功功率，单位为kW。

在理论氧量调整试验工况下，W₀基本不变，O₂(i)下的厂用电率ξ(i)：

式中：W_sy(i)为O₂(i)下的送、引风机总电耗，单位为kW,由于DCS数据中只有电流值，因此W_sy(i)根据电流与功率的关系计算而得。

M_e为O₂(i)下的有功功率，取SIS的负荷设定值，单位为kW。

ξ(i)为O2(i)的厂用电率。

由于本发明用于相对性能指标比较，为得到某一工况下的厂用电率，需要设置基准厂用电率和基准送引风机总电耗，从而得到的厂用电率为：

其中基准厂用电率ξ(jz)以及基准送引风机总电耗W_sy(jz)取机组的性能试验值，并只与负荷设定值P相关。

102、获取到管道保温效率，通过预置第一公式对锅炉热效率、机组热耗、厂用电率和管道保温效率进行计算得到相对供电煤耗；

在获取到锅炉热效率、机组热耗、厂用电率和管道保温效率后，通过预置第一公式对锅炉热效率、机组热耗、厂用电率和管道保温效率进行计算得到相对供电煤耗。其中，预置第一公式为：

式中，b_g为相对供电煤耗，单位为g/kWh；H_n为机组热耗，单位为kJ/kWh；η为锅炉热效率，单位为％；η₀为管道保温效率，单位为％；ξ为厂用电率。

进一步地，管道保温效率取固定值为99％。

103、获取到SCR入口NOx平均浓度和预置负荷设定值，通过预置第二公式对SCR入口NOx平均浓度和预置负荷设定值进行计算得到SCR脱硝成本；

得到相对供电煤耗后，获取到SCR入口NOx平均浓度和预置负荷设定值，通过预置第二公式对SCR入口NOx平均浓度和预置负荷设定值进行计算得到SCR脱硝成本。为计算方便，SCR脱硝成本取图4中所示曲线和负荷率(代表烟气量)的乘积。预置第二公式为：

式中，f(NOx)为SCR脱硝成本，单位为元/kWh；NOx为SCR入口NOx平均浓度；P为预置负荷设定值；Pe为机组额定负荷。

104、获取到标煤单价，通过预置第三公式对相对供电煤耗、SCR脱硝成本和标煤单价进行计算得到相对供电成本。

得到SCR脱硝成本后，获取到标煤单价，通过预置第三公式对相对供电煤耗、SCR脱硝成本和标煤单价进行计算得到相对供电成本。其中，预置第三公式为：

p(i)＝b_g×p_g+f(NOx)

式中，p(i)为相对供电成本，单位为元/kWh；b_g为相对供电煤耗，单位为g/kWh；p_g为标煤单价，单位为元/g；f(NOx)为SCR脱硝成本，元/kWh。

本发明实施例根据优化控制的参数，比如氧量，提供了锅炉机组相对性能指标的在线计算方法，即性能指标计算中，与优化控制参数(比如氧量)密切相关的参数采用运行测量值，其它与优化控制参数(比如氧量)不相关或关联度较弱的参数采用给定值，或由给定函数得到，这种方法计算得到的锅炉机组性能指标是相对的，可用于比较优化控制参数变化导致的性能指标的相对变化，与用纯测量方法的锅炉机组性能指标有一定差别。因此，本方法主要用于锅炉机组在线优化控制系统中，是一种简单易行的性能指标计算方法。

请参阅图2，本发明实施例提供的一种锅炉机组相对性能指标计算装置的一个实施例，包括：

获取单元201，用于在设置优化控制参数为氧量后，获取到锅炉在第一预置条件下的锅炉热效率、锅炉在第二预置条件下的机组热耗和锅炉在第三预置条件下的厂用电率；

第一计算单元202，用于获取到管道保温效率，通过预置第一公式对锅炉热效率、机组热耗、厂用电率和管道保温效率进行计算得到相对供电煤耗；

第二计算单元203，用于获取到SCR入口NOx平均浓度和预置负荷设定值，通过预置第二公式对SCR入口NOx平均浓度和预置负荷设定值进行计算得到SCR脱硝成本；

第三计算单元204，用于获取到标煤单价，通过预置第三公式对相对供电煤耗、SCR脱硝成本和标煤单价进行计算得到相对供电成本。

进一步地，预置第一公式为：

式中，b_g为相对供电煤耗，单位为g/kWh；H_n为机组热耗，单位为kJ/kWh；η为锅炉热效率，单位为％；η₀为管道保温效率，单位为％；ξ为厂用电率。

进一步地，预置第二公式为：

式中，f(NOx)为SCR脱硝成本，单位为元/kWh；NOx为SCR入口NOx平均浓度；P为预置负荷设定值；Pe为机组额定负荷。

进一步地，预置第三公式为：

p(i)＝b_g×p_g+f(NOx)

式中，p(i)为相对供电成本，单位为元/kWh；b_g为相对供电煤耗，单位为g/kWh；p_g为标煤单价，单位为元/g；f(NOx)为SCR脱硝成本，元/kWh。

进一步地，管道保温效率取固定值为99％。

本发明实施例运用相对经济性分析模型，方案实施过程中引入合理的简化计算，以及结合现场性能试验特性曲线，在满足相对分析要求的情况下，大大减少了运算量，降低对硬件的要求。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种锅炉机组相对性能指标计算方法，其特征在于，包括：

在设置优化控制参数为氧量后，获取到锅炉在第一预置条件下的锅炉热效率、锅炉在第二预置条件下的机组热耗和锅炉在第三预置条件下的厂用电率；

获取到管道保温效率，通过预置第一公式对所述锅炉热效率、所述机组热耗、所述厂用电率和所述管道保温效率进行计算得到相对供电煤耗；

获取到SCR入口NOx平均浓度和预置负荷设定值，通过预置第二公式对所述SCR入口NOx平均浓度和所述预置负荷设定值进行计算得到SCR脱硝成本；

获取到标煤单价，通过预置第三公式对所述相对供电煤耗、SCR脱硝成本和所述标煤单价进行计算得到相对供电成本。

2.根据权利要求1所述的锅炉机组相对性能指标计算方法，其特征在于，所述预置第一公式为：

$b_g=\frac{H_n}{0.2931{\mathrm{\η\η}}_0(1-\mathrm{\ξ})}$

式中，b_g为相对供电煤耗，单位为g/kWh；H_n为机组热耗，单位为kJ/kWh；η为锅炉热效率，单位为％；η₀为管道保温效率，单位为％；ξ为厂用电率。

3.根据权利要求2所述的锅炉机组相对性能指标计算方法，其特征在于，所述预置第二公式为：

$f\left(NOx\right)=\frac{NOx}{500}\×0.01\×\frac{P}{Pe}$

式中，f(NOx)为SCR脱硝成本，单位为元/kWh；NOx为SCR入口NOx平均浓度；P为预置负荷设定值；Pe为机组额定负荷。

4.根据权利要求3所述的锅炉机组相对性能指标计算方法，其特征在于，所述预置第三公式为：

p(i)＝b_g×p_g+f(NOx)

式中，p(i)为相对供电成本，单位为元/kWh；b_g为相对供电煤耗，单位为g/kWh；p_g为标煤单价，单位为元/g；f(NOx)为SCR脱硝成本，元/kWh。

5.根据权利要求4所述的锅炉机组相对性能指标计算方法，其特征在于，所述管道保温效率取固定值为99％。

6.一种锅炉机组相对性能指标计算装置，其特征在于，包括：

获取单元，用于在设置优化控制参数为氧量后，获取到锅炉在第一预置条件下的锅炉热效率、锅炉在第二预置条件下的机组热耗和锅炉在第三预置条件下的厂用电率；

第一计算单元，用于获取到管道保温效率，通过预置第一公式对所述锅炉热效率、所述机组热耗、所述厂用电率和所述管道保温效率进行计算得到相对供电煤耗；

第二计算单元，用于获取到SCR入口NOx平均浓度和预置负荷设定值，通过预置第二公式对所述SCR入口NOx平均浓度和所述预置负荷设定值进行计算得到SCR脱硝成本；

第三计算单元，用于获取到标煤单价，通过预置第三公式对所述相对供电煤耗、SCR脱硝成本和所述标煤单价进行计算得到相对供电成本。

7.根据权利要求6所述的锅炉机组相对性能指标计算装置，其特征在于，所述预置第一公式为：

$b_g=\frac{H_n}{0.2931{\mathrm{\η\η}}_0(1-\mathrm{\ξ})}$

式中，b_g为相对供电煤耗，单位为g/kWh；H_n为机组热耗，单位为kJ/kWh；η为锅炉热效率，单位为％；η₀为管道保温效率，单位为％；ξ为厂用电率。

8.根据权利要求7所述的锅炉机组相对性能指标计算装置，其特征在于，所述预置第二公式为：

$f\left(NOx\right)=\frac{NOx}{500}\×0.01\×\frac{P}{Pe}$

式中，f(NOx)为SCR脱硝成本，单位为元/kWh；NOx为SCR入口NOx平均浓度；P为预置负荷设定值；Pe为机组额定负荷。

9.根据权利要求8所述的锅炉机组相对性能指标计算装置，其特征在于，所述预置第三公式为：

p(i)＝b_g×p_g+f(NOx)

式中，p(i)为相对供电成本，单位为元/kWh；b_g为相对供电煤耗，单位为g/kWh；p_g为标煤单价，单位为元/g；f(NOx)为SCR脱硝成本，元/kWh。

10.根据权利要求9所述的锅炉机组相对性能指标计算装置，其特征在于，所述管道保温效率取固定值为99％。