CN109541168B - 一种煤粉经济细度在线监测与调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种煤粉经济细度在线监测与调整方法，通过采集锅炉及制粉系统运行参数，实时建立煤粉经济细度计算数学模型，实现煤粉经济细度的实时监测和自动调整。煤粉经济细度计算数学模型基于支持向量机算法，以煤粉细度等锅炉及制粉系统运行参数为输入变量，自动预测飞灰含碳量、磨煤机电流等参数，计算出锅炉机械未完全燃烧热损失、磨煤机功耗，获得锅炉机组效益最佳的煤粉经济细度，并调整动态分离器转速，使得当前运行煤粉细度达到经济煤粉细度。

Description

一种煤粉经济细度在线监测与调整方法

技术领域

本发明属于电站锅炉制粉技术领域，尤其涉及一种煤粉经济细度在线监测与调整方法。

背景技术

电站锅炉制粉系统中，煤粉细度变细会改善锅炉燃烧效率，提高机组运行经济性，但同时也会增加磨煤机功耗和一次风机功耗，降低运行经济性。因此，存在一个最佳煤粉细度，使得机组运行效益最佳，这就是煤粉经济细度。

煤粉经济细度与煤质以及机组负荷相关，对于固定煤质下经济细度可以通过试验得到一条经济细度与负荷的关系曲线，从而指导运行人员进行调整。而当前火电厂燃用煤质多为混合煤种，且煤质和负荷经常性地波动，因此无法通过试验曲线来指导煤粉细度的调整。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种煤粉经济细度在线监测与调整方法。

本发明采用如下技术方案：

在一些可选的实施例中，提供一种煤粉经济细度在线监测与调整方法，包括：

建立煤粉经济细度计算数学模型；

采集制粉系统及锅炉的运行数据，并将所述运行数据作为所述煤粉经济细度计算数学模型的输入量，通过所述煤粉经济细度计算数学模型计算得到输出量；

依据所述运行数据及所述输出量，进行计算以获得当前煤粉细度下以煤耗表征的综合能耗；

实时调整磨煤机动态分离器转速，重新计算综合能耗，直至计算出综合能耗达到最低值，控制磨煤机动态分离器至与最低综合能耗相对应的转速。

在一些可选的实施例中，所述运行数据包括：机组负荷、磨煤机给煤量、总煤量、入炉煤质元素分析成分、入炉煤可磨性指数、入炉煤低位发热量、磨煤机动态分离器转速、磨煤机入口风温、磨煤机入口风量、磨煤机出口风温、烟气氧量；所述煤粉经济细度计算数学模型的输出量包括：煤粉细度、飞灰含碳量、磨煤机电流。

在一些可选的实施例中，依据所述运行数据及所述输出量，进行计算以获得当前煤粉细度下以煤耗表征的综合能耗的过程包括：依据所述运行数据及所述输出量进行计算以获得机械未完全燃烧热损失；依据所述输出量中的磨煤机电流，并结合磨煤机电压及功率进行计算以获得磨煤机功耗；将所述机械未完全燃烧热损失及所述磨煤机功耗分别折算成煤耗并相加，获得当前煤粉细度下以煤耗表征的综合能耗。

在一些可选的实施例中，所述建立煤粉经济细度计算数学模型的过程包括：进行改变煤质和改变负荷下的制粉系统煤粉细度调整试验，并测量制粉系统煤粉细度、飞灰含碳量、磨煤机电流，以及制粉系统与锅炉的运行参数；基于支持向量机算法，以测量出的数据为样本建立煤粉经济细度计算数学模型。

在一些可选的实施例中，所述实时调整磨煤机动态分离器转速，重新计算综合能耗，直至综合能耗达到最低值的过程包括：在当前磨煤机动态分离器转速值的基础上给一个正增量，重新采集制粉系统及锅炉的运行数据并得到所述煤粉经济细度计算数学模型的输出量，计算新煤粉细度下的综合能耗；将新煤粉细度下的综合能耗与前一个煤粉细度下综合能耗的相比较；若比较结果为综合能耗下降，则继续对磨煤机动态分离器转速值给一个正向增量进行下一次计算，直到综合能耗上升时计算停止，停止计算时前一个煤粉细度即为煤粉经济细度；若比较结果为综合能耗上升，则对磨煤机动态分离器转速给一个负增量进行下一次计算，直到综合煤耗上升时停止计算，停止计算时前一个煤粉细度即为煤粉经济细度。

本发明所带来的有益效果：采集锅炉及制粉系统运行参数，实时建立煤粉经济细度计算数学模型，实现煤粉经济细度的实时监测和自动调整，使得当前运行煤粉细度达到经济煤粉细度，提升控制精度及准确度，实现机组的高效运行，以智能调整的方式代替人工干预过程，提高制粉系统经济运行水平；与运行习惯工况相比，采用在线煤粉经济细度监测和调整方法可降低机组运行煤耗0.5g/kW.h以上，具有可观的经济效益。

为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。

附图说明

图1是本发明一种煤粉经济细度在线监测与调整方法的流程示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。

如图1所示，在一些说明性的实施例中，提供一种煤粉经济细度在线监测与调整方法，通过在线采集煤质成分和锅炉相关运行参数，应用支持向量机建模在线预测不同煤粉细度下飞灰含碳量、磨煤机电流、一次风阻力等，然后计算出各煤粉细度下运行收益的变化，确定煤粉经济细度，并实时调整动态分离器转速以保持经济细度运行，实现机组高效运行。

本发明提出的煤粉经济细度在线监测与调整方法，包括：

101：建立煤粉经济细度计算数学模型。

建立煤粉经济细度计算数学模型的过程包括：

进行改变煤质和改变负荷下的制粉系统煤粉细度调整试验，并测量制粉系统煤粉细度、飞灰含碳量、磨煤机电流，以及制粉系统与锅炉的运行参数；

基于支持向量机算法，以测量出的制粉系统煤粉细度、飞灰含碳量、磨煤机电流，以及制粉系统与锅炉的运行参数为样本建立煤粉经济细度计算数学模型，预测不同工况下的煤粉细度、飞灰含碳量和磨煤机电流。

步骤101中的试验分别在35％额定负荷、50％额定负荷、75％额定负荷和100％额定负荷下进行。在各负荷下，以电厂常用入炉煤为基础，进行变煤种、变磨煤机煤量、变动态分离器转速试验，测量煤粉细度、磨煤机电流、飞灰含碳量、氧量、入炉煤煤质元素分析成分、入炉煤可磨性指数、入炉煤低位发热量、烟气氧量、磨煤机入口风量、磨煤机出口风温等运行参数。

以试验数据为样本，建立支持向量机模型，即煤粉经济细度计算数学模型，实时预测煤粉细度、飞灰含碳量和磨煤机电流。

支持向量机在解决小样本、非线性及高维模式识别中表现出许多特有的优势，并能够推广应用到函数拟合等其他机器学习问题中。在机器学习中，支持向量机是与相关的学习算法有关的监督学习模型，可以分析数据，识别模式，用于分类和回归分析。

102：连续采集制粉系统及锅炉的运行数据，并将运行数据作为煤粉经济细度计算数学模型的输入量，通过煤粉经济细度计算数学模型计算得到输出量。

运行数据包括：机组负荷P、磨煤机给煤量Bm、总煤量B_t、入炉煤质元素分析成分、入炉煤可磨性指数、磨煤机入口风量Q_v、入炉煤低位发热量Q_net,ar、磨煤机动态分离器转速n₀、磨煤机入口风温t₁、磨煤机出口风温t₂、烟气氧量O₂。利用上述这些运行数据可以准确的建立煤粉经济细度计算数学模型，使得煤粉经济细度计算数学模型更加与电站锅炉制粉系统的实际情况相符合，从而使得计算得到的最佳煤粉细度值更加准确。

煤粉经济细度计算数学模型的输出量包括：煤粉细度R_90,0、飞灰含碳量C、磨煤机电流I_m。

103：依据步骤102中采集的运行数据，以及煤粉经济细度计算数学模型的输出量进行计算，以获得机械未完全燃烧热损失q₄。

步骤103依据GB/T10184-2015电站锅炉性能试验规程进行计算。

104：依据步骤102中煤粉经济细度计算数学模型的输出量中的磨煤机电流，并结合磨煤机电压及功率，进行计算以获得磨煤机功耗P_m，公式如下：

P_m＝1.732×X_m×U_m×I_m；

其中，X_m为磨煤机功率因数，U_m为磨煤机电压，I_m为磨煤机电流。

105：将步骤103计算得到的机械未完全燃烧热损失，以及步骤104计算得出的磨煤机功耗分别折算成煤耗并相加，获得当前煤粉细度下以煤耗表征的综合能耗b_zh，公式如下：

b_zh＝b_q+b_m。

将机械未完全燃烧热损失折算成煤耗bq的公式如下：

其中，q4为机械未完全燃烧热损失，B_t为磨煤机总煤量，Q_net,ar为入炉煤低位发热量，P为机组负荷。

将磨煤机功耗折算成煤耗b_m的公式如下：

其中，P_m为磨煤机功耗，B_t为磨煤机总煤量，Q_net,ar为入炉煤低位发热量，P为机组负荷。

106：在当前磨煤机动态分离器转速值n₀的基础上给一个正增量，正增量可选为提高5％的转速，即提高后的转速n₁＝1.05n₀,以n₁代替n₀，重复步骤102至步骤105，计算新煤粉细度下的综合能耗，即得到动态分离器转速n₁对应的煤粉细度R_90,1下的综合能耗b_zh,1。

107：将新煤粉细度下的综合能耗与前一个煤粉细度下综合能耗的相比较，即比较b_zh,1与b_zh，判断新煤粉细度下的综合能耗是否小于前一个煤粉细度下综合能耗，即判断新煤粉细度下的综合能耗是否下降。

108：若比较结果为综合能耗下降，即b_zh，1＜b_zh，则继续对磨煤机动态分离器转速值给一个正向增量，即再提高5％，即提高后转速n₂＝1.1n₀，以n₂代替n₀，进行下一次计算，得到动态分离器转速n₂对应的煤粉细度R_90,2下的综合能耗b_zh,2，并比较b_zh,2与b_zh,1的大小，如b_zh，2＜b_zh，1，即综合能效下降，则再提高5％转速，即n₃＝1.15n₀，继续计算综合能耗，直到综合能耗上升时计算停止，停止计算时前一个计算得到的综合能耗即可作为最低值，此时停止计算时前一个煤粉细度即为煤粉经济细度，即直到动态分离器转速提高到n_k导致综合能耗上升时结束计算，煤粉经济细度即为动态分离器转速为n_k-1时对应的煤粉细度R_90,k-1。

109：若比较结果为综合能耗上升，即b_zh，1＞b_zh，则对磨煤机动态分离器转速给一个负增量，负增量可选为以当前工况转速n₀降低5％，即降低后转速n_-1＝0.95n₀，以n_-1代替n₀，进行下一次计算，得到动态分离器转速n_-1对应的煤粉细度R_90,-1下的综合能耗b_zh,-1，并比较b_zh,-1与b_zh的大小，如果b_zh，-1＞b_zh，即综合能耗上升，计算结束，当前工况煤粉细度R_90,0即为煤粉经济细度；如b_zh，-1＜b_zh，即综合煤耗下降，则再降低5％转速，即n_-2＝0.9n₀，继续计算综合能耗，直到动态分离器转速降低到n_-L导致综合煤耗上升时停止计算，停止计算时前一个计算得到的综合能耗即可作为最低值，此时停止计算时前一个煤粉细度即为煤粉经济细度，即煤粉经济细度即为动态分离器转速为n_-L+1时对应的煤粉细度R_90,-L+1。

110：控制磨煤机动态分离器至与最低综合能耗相对应的转速，实现锅炉制粉系统在煤粉经济细度下运行。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims (3)

1.一种煤粉经济细度在线监测与调整方法，其特征在于，用于直吹式制粉系统；包括：

建立煤粉经济细度计算数学模型；

采集制粉系统及锅炉的运行数据，并将所述运行数据作为所述煤粉经济细度计算数学模型的输入量，通过所述煤粉经济细度计算数学模型计算得到输出量；

依据所述运行数据及所述输出量，进行计算以获得当前煤粉细度下以煤耗表征的综合能耗；

实时调整磨煤机动态分离器转速，重新计算综合能耗，直至计算出综合能耗达到最低值，控制磨煤机动态分离器至与最低综合能耗相对应的转速；

所述建立煤粉经济细度计算数学模型的过程包括：

进行改变煤质和改变负荷下的制粉系统煤粉细度调整试验，并测量制粉系统煤粉细度、飞灰含碳量、磨煤机电流，以及制粉系统与锅炉的运行参数；

基于支持向量机算法，以测量出的数据为样本建立煤粉经济细度计算数学模型；

依据所述运行数据及所述输出量，进行计算以获得当前煤粉细度下以煤耗表征的综合能耗的过程包括：

依据所述运行数据及所述输出量进行计算以获得机械未完全燃烧热损失；

依据所述输出量中的磨煤机电流，并结合磨煤机电压及功率进行计算以获得磨煤机功耗；

将所述机械未完全燃烧热损失及所述磨煤机功耗分别折算成煤耗并相加，获得当前煤粉细度下以煤耗表征的综合能耗。

2.根据权利要求1所述的一种煤粉经济细度在线监测与调整方法，其特征在于，所述运行数据包括：机组负荷、磨煤机给煤量、总煤量、入炉煤质元素分析成分、入炉煤可磨性指数、入炉煤低位发热量、磨煤机动态分离器转速、磨煤机入口风温、磨煤机入口风量、磨煤机出口风温、烟气氧量；

所述煤粉经济细度计算数学模型的输出量包括：煤粉细度、飞灰含碳量、磨煤机电流。

3.根据权利要求2所述的一种煤粉经济细度在线监测与调整方法，其特征在于，所述实时调整磨煤机动态分离器转速，重新计算综合能耗，直至综合能耗达到最低值的过程包括：

在当前磨煤机动态分离器转速值的基础上给一个正增量，重新采集制粉系统及锅炉的运行数据并得到所述煤粉经济细度计算数学模型的输出量，计算新煤粉细度下的综合能耗；

将新煤粉细度下的综合能耗与前一个煤粉细度下综合能耗的相比较；

若比较结果为综合能耗下降，则继续对磨煤机动态分离器转速值给一个正向增量进行下一次计算，直到综合能耗上升时计算停止，停止计算时前一个煤粉细度即为煤粉经济细度；

若比较结果为综合能耗上升，则对磨煤机动态分离器转速给一个负增量进行下一次计算，直到综合煤耗上升时停止计算，停止计算时前一个煤粉细度即为煤粉经济细度。

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