CN109530072A - 一种在线监测制粉系统综合能效的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在线监测制粉系统综合能效的方法，包括：在线采集机组在运行状态下的实时参数；以连续采集的运行数据中的煤粉细度(R₉₀)、磨煤机入口风量(Q_v)和磨煤机出口风温(t₂)为基准，分别通过配置的第一分析模块、第二分析模块和第三分析模块分析对应的基准数据的变化所导致的煤耗变化值；所监测的综合能效为以上所获得的煤耗变化值的总和。该方法不仅能够获得在任何一种工况下的综合能效；而且能够通过所获得的综合能效是否符合设定的指标，运用本发明的方法进行逆向推导，指导运行人员调整机组运行参数，从而降低综合能效，提高经济效益。

Description

一种在线监测制粉系统综合能效的方法

技术领域

本发明属于电力动力工程技术领域，具体涉及一种在线监测制粉系统综合能效的方法。

背景技术

电厂燃用煤质多为混合煤种，而且煤质和负荷经常性地波动，从而造成煤粉细度、磨煤机入口风量、磨煤机出口风温的运行控制值也要相应调整，以确保制粉系统运行安全并达到较高的锅炉效率和较低的一次风机与磨煤机功耗，实现机组安全高效运行。然而，要确定当前工况是否高效运行，必须要有一个实时评价指标，磨煤机运行综合能效变量是通过当前运行工况的煤粉细度、磨煤机入口风量、磨煤机出口风温控制值与基准的煤粉细度、磨煤机入口风量、磨煤机出口风温控制值的差异导致的煤耗变化来确定当前运行工况的能效状况，电厂运行人员通过综合能效变量的大小可以判断工况运行经济性的优劣，从而有目的地进行煤粉细度、磨煤机入口风量、磨煤机出口风温等运行参数的优化调整，以提高制粉系统以及锅炉的运行效率，降低辅机运行电耗。另外，基于综合能效变量开发制粉系统运行参数自动优化控制软件，可实现制粉系统实时优化调整和高效运行。

目前对于综合能效的评估运行人员一般基于理论的基础上进行分析，但是在实际的生产的过程中，由煤质的变化和机组的状况会造成实际情况与预估情况产生较大的偏差，没法进行有效的在线评估。且现有的综合能效评估指标主要通过技术人员观察机组的运行状况所评估的经验值，不能确保制粉系统运行在经济性较佳的优化工况。因此本发明设计了一种能够根据在线监测的运行数据系统化的定量的分析综合能效的方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种在线监测制粉系统综合能效的方法。

实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种在线监测制粉系统综合能效的方法，包括：在线采集机组在运行状态下的实时参数；以连续采集的运行数据中的煤粉细度(R₉₀)、磨煤机入口风量(Q_v)和磨煤机出口风温(t₂)为基准，分别通过配置的第一分析模块、第二分析模块和第三分析模块分析对应的基准数据的变化所导致的煤耗变化值；所监测的综合能效为以上所获得的煤耗变化值的总和。

作为本发明的进一步改进，所述的第一分析模块用于分析由煤粉细度的变化导致的煤耗变化值的在线采集的数据包括：煤粉细度(R₉₀)、电流(I_m)、动态分离器阻力(Δp_n)和煤质元素分析。

作为本发明的进一步改进，所述的第一分析模块分析由煤粉细度的变化导致的煤耗变化值的过程为：

S1-1：根据在线采集的煤粉细度(R₉₀)与动态分离器阻力(Δp_n)的关系Δp_n＝f_R(R₉₀)，在线计算煤粉细度在基准值条件下分离器阻力Δp_n，b；根据在线采集的煤粉细度(R₉₀)与电流(I_m)的关系I_m＝f_R(R₉₀)，在线计算煤粉细度在基准值条件下磨煤机的电流值I_m，b；

S1-2：根据煤粉细度(R₉₀)与飞灰含碳量之间的关系C＝f_R(R₉₀)，计算煤粉细度(R₉₀)在当前状态和基准值条件下下机械未完全燃烧损失的变化Δq₄，并折算基准煤耗b_R1：

S1-3：根据煤粉细度在当前状态和基准条件下的煤机功耗的变化ΔP_m折算成煤机煤耗b_R2：

ΔP_m＝1.732×X_B×U_m×(I_m-I_m，b)

S1-4：计算由分离器转速的变化所引起的一次风机功率的变化ΔP_PA，n所导致的分离器煤耗b_R3：

S1-5：计算由煤粉细度的变化导致的煤耗变化值b_R：

b_R＝b_R1+b_R2+b_R3

作为本发明的进一步改进，所述的第二分析模块用于分析由磨煤机入口风量的变化导致的煤耗变化值的在线采集的数据还包括：一次风机出口风压(p″_PA)、一次风机入口风压(p′_PA)，一次风总量(Q_PA)和一次风机电流(I_PF)。

作为本发明的进一步改进，第二分析模块分析由磨煤机入口风量的变化导致的煤耗变化值的过程为：

S2-1：分析一次风机平均效率

S2-2：获得磨煤机当前运行风量(Q_v)下与风量在基准值(Q_v,b)下一次风机功耗变化

S2-3：计算由磨煤机入口风量的变化导致的煤耗变化值

作为本发明的进一步改进，所述的第三分析模块用于分析由磨煤机出口风温的变化导致的煤耗变化值的在线采集的数据还包括：入口风量(Q_v)、给煤量(B_m)、入口风温(t₁)、和烟气氧量(O₂)。

作为本发明的进一步改进，第三分析模块分析由磨煤机入口风量的变化导致的煤耗变化值的过程为：

S3-1：分别计算磨煤机出口风温在运行状态下的各项热量值(q_a1、q_a2、q_m、q_f)

和在基准值下的各项热量值(q_a1，b、q_a2，b、q_m，b、q_f，b)

S3-2：根据热平衡原理(q_a1-q_a2-q_m-q_f)-(q_a1，b-q_a2，b-q_m，b-q_f，b)＝0，获得(t₁-t_1,b)/(t₂-t_2,b)的值，从而获得t₁-t_1,b的值；

S3-3：根据出口风温下磨煤机掺冷风系数(k_lf)与出口风温在基准值下磨煤机掺冷风系数(k_lf,b)的差值计算空预器空气量系数差值Δβ：

S3-4：计算当前出口风温下排烟温度与基准值下的排烟温度差值所导致的排烟损失的变化量Δq₂，并最终折算成由磨煤机出口风温的变化导致的煤耗变化值：

Δθ＝θ_py-θ_py，b＝-Δβ×(θ′_ky-θ_py)

Δq₂＝q₂(θ_py-θ_py，b)

作为本发明的进一步改进，用于计算煤耗变化值的总煤量(B_t)、机组负荷(P)和原煤发热量(Q_net，ar)为在线采集的数据。

作为本发明的进一步改进，所述的第一分析模块、第二分析模块或第三分析模块分析由煤粉细度、磨煤机入口风量或磨煤机出口风温的变化所导致的煤耗变化值适用于任何一种工况。

作为本发明的进一步改进，判断所获得的总和效能是否超过设定指标，并根据所述的方法进行逆向推导调整机组运行参数。

本发明的有益效果：本发明所提供的方法不仅能够在任何一种工况下系统的获得因煤粉细度、磨煤机入口风量和磨煤机出口风温的变化所导致的煤耗的变化，并由此获得综合能效；而且能够通过所获得的综合能效是否符合设定的指标，运用上述方法进行逆向推导，指导运行人员调整机组运行参数，从而降低综合能效，提高经济效益。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所设计的在线监测制粉系统综合能效的方法，主要包括以下两个步骤：

步骤一：在线采集机组在运行状态下的实时参数，主要采集的为磨煤机和锅炉的运行数据；所采集的数据如表1所示：

表1：在线采集运行数据

步骤二：分别通过配置的第一分析模块、第二分析模块和第三分析模块以连续采集的运行数据中的煤粉细度(R₉₀)、磨煤机入口风量(Q_v)和磨煤机出口风温(t₂)为基准，并对应的计算由各个基准值的变换所导致的煤耗变化值。以下为了说明的简便性，分别将各个控制值所导致的煤耗变化值定义为：煤粉细度微增煤耗分量、风量微增煤耗分量和风温微增煤耗分量。三者的总和所获得的煤耗变化值即为所监测的综合能效。

其中步骤二中分析综合能效的过程中，会根据电站锅炉性能试验规程GB/T10184-2015和应用此专利的电厂设备说明书的规范，从相关的图表系统中选定相关的物理量及对应的系数值，具体的如表2所示：

表2根据电站锅炉性能试验规程和设备说明书选取的数据

具体的分析过程为：

一、煤粉细度微增煤耗分量：所述的第一分析模块用于分析煤粉细度微增煤耗分量在线采集的数据还包括：电流(I_m)、动态分离器阻力(Δp_n)和煤质元素分析。

所述的第一分析模块分析由煤粉细度的变化导致的煤耗变化值的过程为：

S1-1：根据在线采集的煤粉细度(R₉₀)与动态分离器阻力(Δp_n)的关系Δp_n＝f_R(R₉₀)，在线计算煤粉细度在基准值条件下分离器阻力Δp_m，b；根据在线采集的煤粉细度(R₉₀)与电流(I_m)的关系I_m＝f_R(R₉₀)，在线计算煤粉细度在基准值条件下磨煤机的电流值I_m，b。

S1-2：根据煤粉细度(R₉₀)与飞灰含碳量之间的关系C＝f_R(R₉₀)，并依据电站锅炉性能试验规程计算煤粉细度(R₉₀)在当前状态下与基准值条件下机械未完全燃烧损失的变化Δq₄，并折算基准煤耗b_R1：

S1-3：根据煤粉细度在当前状态和基准条件下的煤机功耗的变化ΔP_m折算成煤机煤耗b_R2：

ΔP_m＝1.732×X_B×U_m×(I_m-I_m，b)

S1-4：计算由分离器转速的变化，即动态分离器阻力(Δp_n)，所引起的一次风机功率的变化ΔP_PA，n以及所导致的分离器煤耗b_R3：

S1-5：计算由煤粉细度的变化导致的煤耗变化值b_R：

b_R＝b_R1+b_R2+b_R3。

二、风量微增煤耗分量：所述的第二分析模块用于分析风量微增煤耗分量在线采集的数据还包括：一次风机出口风压(p″_PA)、一次风机入口风压(p′_PA)，一次风总量(Q_PA)和一次风机电流(I_PF)。

具体的过程为：

S2-1：分析一次风机平均效率

S2-2：获得磨煤机当前运行风量(Q_v)下与风量在基准值(Q_v,b)下一次风机功耗变化

S2-3：计算由磨煤机入口风量的变化导致的煤耗变化值

三、风温微增煤耗分量：所述的第三分析模块用于分析风温微增煤耗分量在线采集的数据包括：入口风量(Q_v)、给煤量(B_m)、入口风温(t₁)、和烟气氧量(q₂)。

具体的过程为：

S3-1：分别计算磨煤机出口风温在运行状态下的各项热量值(q_al、q_a2、q_m、q_f)

和在基准值下的各项热量值(q_a1，b、q_a2，b、q_m，b、q_f，b)

S3-2：根据热平衡原理(q_a1-q_a2-q_m-q_f)-(q_a1，b-q_a2，b-q_m，b-q_f，b)＝0，获得(t₁-t_1,b)/(t₂-t_2,b)的值，由于t₂-t_2,b为已知值，因而可以很容易的推算出t₁-t_1,b的值。

S3-3：根据出口风温下磨煤机掺冷风系数(k_lf)与出口风温在基准值下磨煤机掺冷风系数(k_lf,b)的差值计算空预器空气量系数差值Δβ：

S3-4：计算当前出口风温下排烟温度与基准值下的排烟温度差值所导致的排烟损失的变化量Δq₂，并最终折算成由磨煤机出口风温的变化导致的煤耗变化值：

Δθ＝θ_py-θ_py，b＝-Δβ×(θ′_ky-θ_py)

Δq₂＝q₂(θ_py-θ_py，b)

综上总结，综合能效的分析过程中，在线计算过程中所产生的作为中间值和最终值的物理量如表3所示：

表3：在线计算物理量一览表

以上分析过程中，所述的第一分析模块、第二分析模块或第三分析模块分析由煤粉细度、磨煤机入口风量或磨煤机出口风温的变化所导致的煤耗变化值适用于任何一种工况。

配置了上述综合能效分析方法的除了能够根据上述的方法分析综合能效，当所获得的综合能效超过设定指标时，还能够通过上述方法进行逆向推导，调整磨煤机或锅炉的机组运行参数。实践表明，当机组根据综合能效指标进行制粉系统的优化调整，可降低机组煤耗1.5g/(kW.h)以上，具有可观的经济效益。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种在线监测制粉系统综合能效的方法，其特征在于，包括：

在线采集机组在运行状态下的实时参数；

以连续采集的运行数据中的煤粉细度(R₉₀)、磨煤机入口风量(Q_v)和磨煤机出口风温(t₂)为基准，分别通过配置的第一分析模块、第二分析模块和第三分析模块分析对应的基准数据的变化所导致的煤耗变化值；

所监测的综合能效为以上所获得的煤耗变化值的总和。

2.根据权利要求1所述的一种在线监测制粉系统综合能效的方法，其特征在于：所述的第一分析模块用于分析由煤粉细度的变化导致的煤耗变化值的在线采集的数据包括：煤粉细度(R₉₀)、电流(I_m)、动态分离器阻力(Δp_n)和煤质元素分析。

3.根据权利要求2所述的一种在线监测制粉系统综合能效的方法，其特征在于：所述的第一分析模块分析由煤粉细度的变化导致的煤耗变化值的过程为：

S1-1：根据在线采集的煤粉细度(R₉₀)与动态分离器阻力(Δp_n)的关系Δp_n＝f_R(R₉₀)，在线计算煤粉细度在基准值条件下分离器阻力Δp_n，b；根据在线采集的煤粉细度(R₉₀)与电流(I_m)的关系I_m＝f_R(R₉₀)，在线计算煤粉细度在基准值条件下磨煤机的电流值I_m，b；

S1-2：根据煤粉细度(R₉₀)与飞灰含碳量之间的关系C＝f_R(R₉₀)，计算煤粉细度(R₉₀)在当前状态和基准值条件下机械未完全燃烧损失的变化Δq₄，并折算基准煤耗b_R1：

S1-3：根据煤粉细度在当前状态和基准条件下的煤机功耗的变化ΔP_m折算成煤机煤耗b_R2：

ΔP_m＝1.732×X_B×U_m×(I_m-I_m，b)

S1-4：计算由分离器转速的变化所引起的一次风机功率的变化ΔP_PA，n所导致的分离器煤耗b_R3：

S1-5：计算由煤粉细度的变化导致的煤耗变化值b_R：

b_R＝b_R1+b_R2+b_R3。

4.根据权利要求1所述的一种在线监测制粉系统综合能效的方法，其特征在于：所述的第二分析模块用于分析由磨煤机入口风量的变化导致的煤耗变化值的在线采集的数据还包括：一次风机出口风压(p″_PA)、一次风机入口风压(p′_PA)，一次风总量(Q_PA)和一次风机电流(I_PF)。

5.根据权利要求4所述的一种在线监测制粉系统综合能效的方法，其特征在于：第二分析模块分析由磨煤机入口风量的变化导致的煤耗变化值的过程为：

S2-1：分析一次风机平均效率

S2-2：获得磨煤机当前运行风量(Q_v)下与风量在基准值(Q_v,b)下一次风机功耗变化

S2-3：计算由磨煤机入口风量的变化导致的煤耗变化值

6.根据权利要求1所述的一种在线监测制粉系统综合能效的方法，其特征在于：所述的第三分析模块用于分析由磨煤机出口风温的变化导致的煤耗变化值的在线采集的数据还包括：入口风量(Q_v)、给煤量(B_m)、入口风温(t₁)、和烟气氧量(q₂)。

7.根据权利要求6所述的一种在线监测制粉系统综合能效的方法，其特征在于：第三分析模块分析由磨煤机入口风量的变化导致的煤耗变化值的过程为：

S3-1：分别计算磨煤机出口风温在运行状态下的各项热量值(q_a1、q_a2、q_m、q_f)

和在基准值下的各项热量值(q_a1，b、q_a2，b、q_m，b、q_f，b)

S3-2：根据热平衡原理(q_a1-q_a2-q_m-q_f)-(q_a1，b-q_a2，b-q_m，b-q_f，b)＝0，获得(t₁-t_1,b)/(t₂-t_2,b)的值，从而获得t₁-t_1,b的值；

S3-3：根据出口风温下磨煤机掺冷风系数(k_lf)与出口风温在基准值下磨煤机掺冷风系数(k_lf,b)的差值计算空预器空气量系数差值Δβ：

S3-4：计算当前出口风温下排烟温度与基准值下的排烟温度差值所导致的排烟损失的变化量Δq₂，并最终折算成由磨煤机出口风温的变化导致的煤耗变化值：

Δθ＝θ_py-θ_py，b＝-Δβ×(θ′_ky-θ_py)

Δq₂＝q₂(θ_py-θ_py，b)

8.根据权利要求2-7任一项所述的一种在线监测制粉系统综合能效的方法，其特征在于：用于计算煤耗变化值的总煤量(B_t)、机组负荷(P)和原煤发热量(Q_net，ar)为在线采集的数据。

9.根据权利要求2-7任一项所述的一种在线监测制粉系统综合能效的方法，其特征在于：所述的第一分析模块、第二分析模块或第三分析模块分析由煤粉细度、磨煤机入口风量或磨煤机出口风温的变化所导致的煤耗变化值适用于任何一种工况。

10.根据权利要求9所述的一种在线监测制粉系统综合能效的方法，其特征在于：判断所获得的总和效能是否超过设定指标，并根据所述的方法进行逆向推导调整机组运行参数。