CN110594780A - 一种燃煤电厂锅炉在线实时燃烧优化技术方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了种燃煤电厂锅炉在线实时燃烧优化技术方法，其特征在于，为开环的在线燃烧优化指导方法，不影响DCS正常运行，在对运行数据的统计和计算分析基础上，推荐新的燃烧调整方法。机组的运行人员通过直观的数据和画面对比，采纳本发明提供的新的调整方法后，使得锅炉的燃烧组织更加优化，从而让机组在运行中获得经济性提升。本发明涉及燃煤电厂燃烧调整技术领域，可作为机组日常运行中的燃烧优化指导，统计锅炉燃烧方面的主要运行调整方式，并结合在线实时数据分析推荐新的运行调整方式，使得运行过程中锅炉燃烧组织得到优化，实现运行过程中提升机组经济性的目的，这将更有利于燃煤电厂设备运行性能监测、节能减排等工作的开展。

Description

一种燃煤电厂锅炉在线实时燃烧优化技术方法

技术领域

本发明涉及一种燃煤电厂锅炉在线实时燃烧优化的技术方法，属于火力发电厂性能计算与优化技术领域。

背景技术

我国能源构成以煤炭为主，目前火电占据所有发电规模的70％左右，根据电力工业中长期发展的最新预测，到2020年，我国装机总容量将达到13.4亿千瓦，其中煤电装机总容量为9.1亿千瓦，预计到2050年，我国火电机组发电方式仍高居所有发电方式的50％。

在发电燃煤领域，目前电站锅炉燃用不同煤种时存在以下问题：

首先，燃煤电厂锅炉根据设计煤种衍生出不同的炉型、受热面布置结构、燃烧器及制粉系统的种类，锅炉燃用的最佳煤种为其设计煤种。但实际上，由于我国部分地区煤炭供应和需求一直存在着矛盾，我国煤炭资源分布与区域经济发展空间上呈现逆向分布的不均衡关系；以及煤炭供应市场变化频繁，由煤炭市场价格决定了电厂每个月甚至每周燃用的煤来源并不相同，沿海一带的电厂甚至采购海外动力煤比如印尼煤、越南煤等。

其次，机组负荷AGC(自动跟踪网调负荷发电模式)运行方式下，机组的负荷随时都在波动，在传统技术路线下，入炉煤的煤种或者不同煤种的掺配比例通常确定后即一般情况下不会发生变化，但是发电厂最有效益的配煤燃烧方式一定是多烧经济煤种(煤质较差的煤种)，那么在高负荷时由于炉膛火焰充满度高，炉膛温度高，此时多烧经济煤种是合适的；相反在低负荷时，炉膛温度低存在一定的安全风险，此时多烧优质煤种是合适的。尽管配煤比例不可能一直变，输煤的技术和实际情况也不可能实现随时配煤比例发生变化，但是做到白天和夜间的配煤不同比例调整是能实现的，那么机组的运行经济性和入炉煤种最佳比例的在线实时获得就显得很必要。

再次，电厂的煤质存在偏离设计煤质，从经济效益考虑采购不同的煤种成为现实。采购的不同煤种存在多样性、时效性等特点。尤其以时效性最为典型，比如采购印尼褐煤，每次来船的褐煤能燃用的时间周期是不同的，那么利用在线实时就可以对锅炉入炉的混煤进行最有效的监测，反之离线模式则有一定的滞后性，为用户提供更具有时效性的服务，就不必当每次入厂煤种发生变化后，电厂就会委托科研院所去进行调试服务。

最后，传统的锅炉燃烧调整试验一般是由科研院所执行，项目结束后，根据燃烧调整的技术内容编制试验报告。但是锅炉入炉煤发生局部变化后，试验报告就不能完全涵盖入炉煤变化后所需的调整；即便入炉煤不发生变化，当锅炉或者辅机进行技改后，烟风、燃烧器、制粉系统等硬件局部技改后，对锅炉制粉和燃烧也会带来一定的影响，故传统的燃烧调整试验的有一定局限性，缺乏及时的对运行人员在线就行燃烧优化的指导。

综上，在传统发电和“互联网+”相结合的大背景下，在线机组能耗实时监测等技术已有报道，当前需要尽快开发锅炉在线实时燃烧优化技术，以改善电站锅炉传统燃烧调整技术的滞后性和局限性。

发明内容

本发明的目的是：使得传统的电站锅炉燃烧调整试验转变成在线实时燃烧优化技术，实现大数据技术在燃煤电厂中的应用。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种燃煤电厂锅炉在线实时燃烧优化技术方法，其特征在于，为开环的在线燃烧优化指导方法，不影响DCS正常运行，在对运行数据的统计和计算分析基础上，推荐新的燃烧调整方法，具体包括以下步骤：

步骤1、采集锅炉和汽轮机的运行DCS数据或者SIS数据，对DCS数据或者SIS数据进行梳理和整理，形成历史数据库和在线实时数据库；

步骤2、利用历史数据库和在线实时数据库计算以下内容：

1、获得入炉煤煤质数据，利用入炉煤煤质数据计算得到燃烧侧的参数；

2、实时计算锅炉的性能，包含以下内容：

1)对锅炉受热面的壁温进行统计计算分析；

2)计算锅炉各级受热面吸热量；

3)计算锅炉主蒸汽受热面吸热量；

4)计算锅炉再热蒸汽受热面吸热量；

5)计算锅炉辐射式受热面吸热量；

6)计算锅炉对流式受热面吸热量；

7)计算锅炉半辐射半对流受热面吸热量；

8)计算锅炉减温水流量；

3、对锅炉各级受热面烟气侧放热量比例进行统计计算分析；

4、对锅炉受热面A/B侧吸热量偏差统计计算分析

5、计算风煤比、排烟温度、原煤量/吨蒸汽，原煤量/吨蒸汽表示产生一吨蒸汽所需要的原煤量；

6、计算总风量、A/B大风箱静压及阻力特性、风量系数；

7、计算主要辅机电耗水平，主要风机运行效率，系统阻力特性；

8、对锅炉的变负荷动态过程进行统计分析；

9、统计SCR入口的NO_x排放值；

10、计算锅炉燃烧侧参数；

11、不确定度分析；

12、当前运行调整方式统计；

步骤3、对步骤2获得的12点的统计和计算值，在不同的负荷段，与锅炉的设计值进行对比，根据比对结果推荐新的运行调整方式；

步骤4、在新的运行调整方式下，利用在线实时数据库中的数据实时计算得到的机组经济性指标参数，将新的运行调整方式下的机组经济性指标参数与运行调整前的机组经济性指标参数做比较，若新的运行调整方式有较好的经济性收益，则存储新的运行调整方式；反之则对新的运行方式调整再次进行调整，直到带来明显的经济性收益，将新的调整方式和带来的经济性对比显示在服务器画面上。

优选地，步骤1中，所述历史数据库和所述在线实时数据库存储在设置的就地服务器上。

优选地，步骤2中，所述锅炉燃烧侧参数包括炉膛火焰中心位置、运行中炉膛截面热负荷。

优选地，步骤2中，当前运行调整方式包括制粉、风烟的调节方式。

机组的运行人员通过直观的数据和画面对比，采纳本发明提供的新的调整方法后，使得锅炉的燃烧组织更加优化，从而让机组在运行中获得经济性提升。本发明涉及燃煤电厂燃烧调整技术领域，可作为机组日常运行中的燃烧优化指导，采用本发明提供的技术，运行中的燃煤机组重要的经济性参数和锅炉燃烧特性参数可以实时获得，在此基础上，统计锅炉燃烧方面的主要运行调整方式，并结合在线实时数据分析推荐新的运行调整方式，使得运行过程中锅炉燃烧组织得到优化，实现运行过程中提升机组经济性的目的，这将更有利于燃煤电厂设备运行性能监测、节能减排等工作的开展。

附图说明

图1为运行数据采集示意图；

图2为本发明的运行流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明提供了一种燃煤电厂锅炉在线实时燃烧优化技术方法，包括以下步骤：

步骤1、采集锅炉和汽轮机的运行DCS数据或者SIS数据，对DCS数据或者SIS数据进行梳理和整理，形成历史数据库和在线实时数据库，存储在设置的就地服务器上。在此基础上，基于数据库的数据全程自动计算机组运行经济性指标数据，如煤耗、汽轮机热耗率、锅炉效率等。

步骤2、利用历史数据库和在线实时数据库计算以下内容：

1、利用获得的入炉煤煤质数据(基于专利：一种用于燃煤电厂实时计算煤耗等经济指标的方法，专利号：ZL 2016 1 0254860.7)进行燃烧侧的主要参数计算，如烟气量、实际空气量、风量系数等。

2、对锅炉的性能进行实时计算，包含以下内容：

1)受热面壁温统计计算分析：采集各级受热面壁温，求出平均值、最大值和最小值，进而得出壁温的最大、最小偏差百分比。

2)各级受热面(水冷壁、分隔屏、末过等)吸热量。

3)主蒸汽受热面吸热量。

4)再热蒸汽受热面吸热量。

5)辐射式受热面吸热量。

6)对流式受热面吸热量。

7)半辐射半对流受热面吸热量。

8)减温水流量计算。

3、各级受热面(水冷壁、分隔屏、末过等)烟气侧放热量比例统计计算分析。

4、受热面A/B侧吸热量偏差统计计算分析。受热面A/B侧为蒸汽侧的左侧与右侧，运行中经常出现吸热量偏差，因此需要计算左右两边的吸热量。

5、风煤比、排烟温度、原煤量/吨蒸汽，其中，原煤量/吨蒸汽表示产生一吨蒸汽所需要的原煤量。

6、总风量、A/B大风箱静压及阻力特性、风量系数的计算，其中，A/B大风箱为左侧大风箱与右侧大风箱。

7、主要辅机电耗水平，主要风机运行效率(视具体条件)，系统阻力特性。

8、变负荷动态过程的统计分析：以锅炉主控指令、压力设定值、压力实际值、机组实发功率、机组实际负荷指令、负荷速率、CCS阀位给定指令为输入，对协调调整品质、负荷响应速度等(锅炉主控指令、压力设定值、压力实际值、机组实发功率、机组实际负荷指令、负荷速率、CCS阀位给定指令)进行变负荷动态过程的统计分析。

9、SCR入口NOx排放值统计。

10、计算炉膛火焰中心位置、运行中炉膛截面热负荷等燃烧侧参数。

11、不确定度分析。不确定度的含义是指由于测量误差的存在，对被测量值的不能肯定的程度。

12、当前运行调整方式统计(制粉、风烟的调节方式)。

步骤3、对步骤2获得的12点的统计和计算值，在不同的负荷段，与锅炉的设计值进行对比，根据比对结果推荐新的运行调整方式；

步骤4、在新的运行调整方式下，利用在线实时数据库中的数据实时计算得到的机组经济性指标参数，将新的运行调整方式下的机组经济性指标参数与运行调整前的机组经济性指标参数做比较，若新的运行调整方式有较好的经济性收益，则存储新的运行调整方式；反之则对新的运行方式调整再次进行调整，直到带来明显的经济性收益，将新的调整方式和带来的经济性对比显示在服务器画面上。

Claims (4)

1.一种燃煤电厂锅炉在线实时燃烧优化技术方法，其特征在于，为开环的在线燃烧优化指导方法，不影响DCS正常运行，在对运行数据的统计和计算分析基础上，推荐新的燃烧调整方法，具体包括以下步骤：

步骤1、采集锅炉和汽轮机的运行DCS数据或者SIS数据，对DCS数据或者SIS数据进行梳理和整理，形成历史数据库和在线实时数据库；

步骤2、利用历史数据库和在线实时数据库计算以下内容；

1、获得入炉煤煤质数据，利用入炉煤煤质数据计算得到燃烧侧的参数；

2、实时计算锅炉的性能，包含以下内容：

1)对锅炉受热面的壁温进行统计计算分析；

2)计算锅炉各级受热面吸热量；

3)计算锅炉主蒸汽受热面吸热量；

4)计算锅炉再热蒸汽受热面吸热量；

5)计算锅炉辐射式受热面吸热量；

6)计算锅炉对流式受热面吸热量；

7)计算锅炉半辐射半对流受热面吸热量；

8)计算锅炉减温水流量；

3、对锅炉各级受热面烟气侧放热量比例进行统计计算分析；

4、对锅炉受热面A/B侧吸热量偏差统计计算分析

5、计算风煤比、排烟温度、原煤量/吨蒸汽，原煤量/吨蒸汽表示产生一吨蒸汽所需要的原煤量；

6、计算总风量、A/B大风箱静压及阻力特性、风量系数；

7、计算主要辅机电耗水平，主要风机运行效率，系统阻力特性；

8、对锅炉的变负荷动态过程进行统计分析；

9、统计SCR入口的NO_x排放值；

10、计算锅炉燃烧侧参数；

11、不确定度分析；

12、当前运行调整方式统计；

步骤3、对步骤2获得的12点的统计和计算值，在不同的负荷段，与锅炉的设计值进行对比，根据比对结果推荐新的运行调整方式；

步骤4、在新的运行调整方式下，利用在线实时数据库中的数据实时计算得到的机组经济性指标参数，将新的运行调整方式下的机组经济性指标参数与运行调整前的机组经济性指标参数做比较，若新的运行调整方式有较好的经济性收益，则存储新的运行调整方式；反之则对新的运行方式调整再次进行调整，直到带来明显的经济性收益，将新的调整方式和带来的经济性对比显示在服务器画面上。

2.如权利要求1所述的一种燃煤电厂锅炉在线实时燃烧优化技术方法，其特征在于，步骤1中，所述历史数据库和所述在线实时数据库存储在设置的就地服务器上。

3.如权利要求1所述的一种燃煤电厂锅炉在线实时燃烧优化技术方法，其特征在于，步骤2中，所述锅炉燃烧侧参数包括炉膛火焰中心位置、运行中炉膛截面热负荷。

4.如权利要求1所述的一种燃煤电厂锅炉在线实时燃烧优化技术方法，其特征在于，步骤2中，当前运行调整方式包括制粉、风烟的调节方式。