專利名稱：基于煙氣能量平衡的爐膛出口煙溫優(yōu)化測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種信息處理技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種基于煙氣能量平衡的爐膛出口煙溫優(yōu)化測量方法。
背景技術(shù)：
鍋爐作為火電機(jī)組的重要組成部分，隨著機(jī)組容量的增加，其結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，所需檢測和控制的參數(shù)也越來越多，給其控制和優(yōu)化帶來了新的課題。爐膛作為進(jìn)入鍋爐系統(tǒng)燃料的燃燒空間與鍋爐系統(tǒng)輻射傳熱的主要受熱面，其具有體積大、輸入輸出量多且內(nèi)部工況復(fù)雜特點。爐膛熱力計算作為鍋爐熱力計算中的重要組成部分，其主要結(jié)果爐膛出口煙溫對整個鍋爐的建模、熱力計算以及效率評估具有重大意義。20世紀(jì)70年代起，國內(nèi)一些研究機(jī)構(gòu)利用各種計算語言開發(fā)了許多具有一定實用性的熱力計算系統(tǒng)，如1998年浙江大學(xué)與杭州鍋爐廠合作開發(fā)的熱力計算系統(tǒng)，應(yīng)用在杭州鍋爐廠、太原鍋爐廠廠家；2002年浙江大學(xué)與嘉興東方日立鍋爐廠聯(lián)合開發(fā)的針對燃機(jī)余熱鍋爐的熱力計算系統(tǒng)。因受開發(fā)技術(shù)、方法、語言及計算模型自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜和離散度大因素的影響，在軟件開發(fā)技術(shù)方面存在通用性、穩(wěn)定性、可擴(kuò)充性、可維護(hù)性差及計算精度低問題。由于煤種分布不同，我國鍋爐使用分布也呈現(xiàn)一定的地域性，目前的鍋爐熱力計算系統(tǒng)對煤種的選擇存在一定的局限性。經(jīng)對現(xiàn)有文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，《內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報》上的“電站鍋爐爐膛的熱力計算及仿真”在分析鍋爐熱力計算的現(xiàn)狀和熱力計算軟件的基礎(chǔ)上，針對鍋爐爐膛的熱力計算進(jìn)行歸納、總結(jié)和簡化，并提出了相關(guān)熱力計算程序。該方法具備通用性好、計算簡單特點。 但該方法由于只采用單向能量平衡算法，缺乏有效地現(xiàn)場數(shù)據(jù)驗證或者是多種方法結(jié)果比對，說服力不夠。華中科技大學(xué)煤燃燒國家重點實驗室周懷春提出一種鍋爐及加熱爐溫度場可視化及鍋爐及加熱爐溫度場可視化及燃燒監(jiān)控技術(shù)，基于熱輻射圖像處理溫度檢測原理和技術(shù)對大型鍋爐爐內(nèi)二維/三維溫度進(jìn)行檢測。該方法具備檢測精度高的特點，且能對爐內(nèi)三維溫度場進(jìn)行全面地檢測，但其相關(guān)技術(shù)因需要加入特殊的熱輻射檢測儀表，對鍋爐爐膛的檢測系統(tǒng)提出了較高的要求，暫時無法大范圍推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種基于煙氣能量平衡的爐膛出口煙溫優(yōu)化測量方法，通過機(jī)組中和模型參數(shù)相關(guān)的實際運(yùn)行數(shù)據(jù)，根據(jù)爐膛燃燒與輻射能量平衡，過熱器煙氣側(cè)與工質(zhì)側(cè)能量平衡，再熱器煙氣側(cè)與工質(zhì)側(cè)能量平衡以及尾煙氣能量衡算，從煙氣側(cè)正反兩個方向?qū)t膛煙溫進(jìn)行了優(yōu)化測量，并分別測量結(jié)果的基礎(chǔ)上復(fù)合計算最終煙溫結(jié)果。在實際運(yùn)行中可根據(jù)機(jī)組運(yùn)行狀況修正方法參數(shù)，使得該發(fā)明方法具有較好的通用性與魯棒性，且對實際現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)要求較低，適用于火力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況檢測與燃燒狀況的優(yōu)化。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括以下步驟步驟一設(shè)置包括爐膛體積、換熱面積以及各級換熱器的換熱面積、金屬質(zhì)量的鍋爐爐膛及煙道特性，通過OPC通訊協(xié)議，建立OPC客戶端向DCS自帶的OPC服務(wù)器端發(fā)送數(shù)據(jù)請求，進(jìn)行實時采樣獲取鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行五點平滑處理。所述的采樣的時間間隔為5秒；步驟二 在現(xiàn)場控制系統(tǒng)工程師站上建立科學(xué)計算平臺與人機(jī)交互平臺，即利用 Matlab建立數(shù)據(jù)處理平臺，基于Matlab自帶的OPC客戶端用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收與處理。步驟三基于鍋爐爐膛的燃燒放熱平衡與水冷壁輻射換熱平衡，計算出爐膛出口煙溫T1 ；基于鍋爐煙道的尾煙氣能量、再熱器能量平衡以及過熱器能量平衡，利用煙氣物性參數(shù)庫，計算出爐膛出口煙溫T2,具體步驟包括a)利用正向燃煤在爐膛中放熱與傳熱平衡，計算出爐膛出口溫度T1b)利用反向煙氣在各級換熱器中的產(chǎn)熱平衡，利用尾氣能量加上各級換熱器傳遞熱量計算出爐膛出口煙氣能量，并利用煙氣物性反推爐膛出口煙溫T2步驟四根據(jù)正向燃燒放熱平衡與反向過熱器再熱器熱交換平衡計算得到爐膛出口煙溫T1與T2，采用線性疊加的方式，即T = BXVbXT2計算出最終爐膛煙溫結(jié)果，其中系數(shù)a取0.3，系數(shù)b取0.7。步驟五根據(jù)實際燃料特性以及爐膛、煙道、換熱器特性隨著時間推移所發(fā)生的變化修正方法執(zhí)行中爐膛換熱系數(shù)等各組參數(shù)，即對優(yōu)化測量方法進(jìn)行參數(shù)滾動更新，具體是a)每天利用最新煤質(zhì)在線分析值對煙氣物性參數(shù)庫進(jìn)行更新；b)每次大修以后對爐膛換熱系數(shù)等各種參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下三個優(yōu)點一是無需新增硬件投入，只需利用現(xiàn)有檢測系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)以及部分火力發(fā)電系統(tǒng)的化驗數(shù)據(jù)，避免了新增投資與技術(shù)改造；二是根據(jù)不同型號以及規(guī)模的火力發(fā)電系統(tǒng)，只需通過修正部分涉及到鍋爐結(jié)構(gòu)的參數(shù)，無需對模型結(jié)果推倒重來；三是采用了兩種不同的煙氣側(cè)能量平衡，貫穿了整個煙氣通道，覆蓋了多種不確定性，并能進(jìn)行互相校驗。本發(fā)明的結(jié)果更有助于對鍋爐整體運(yùn)行情況的進(jìn)行判斷以及進(jìn)一步優(yōu)化。


圖1為煙氣物性曲線圖。圖2為爐膛出口煙溫最終計算結(jié)果與負(fù)荷數(shù)據(jù)對照圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。本實施例中的鍋爐滿足以下條件該鍋爐為負(fù)荷300MV、亞臨界、自然循環(huán)、中間再熱、雙拱單爐膛、“W”火焰燃燒方式、固態(tài)排渣、全鋼架懸吊式燃煤汽包爐。本實施例包括以下步驟
步驟一設(shè)置鍋爐爐膛以及煙道特性，并設(shè)定燃煤的成分與低位發(fā)熱量，特性參數(shù)如表1 表1鍋爐物理特性參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種基于煙氣能量平衡的爐膛出口煙溫優(yōu)化測量方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一設(shè)置包括爐膛體積、換熱面積以及各級換熱器的換熱面積、金屬質(zhì)量的鍋爐爐膛及煙道特性，通過OPC通訊協(xié)議，建立OPC客戶端向DCS自帶的OPC服務(wù)器端發(fā)送數(shù)據(jù)請求，進(jìn)行實時采樣獲取鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行五點平滑處理；步驟二 在現(xiàn)場控制系統(tǒng)工程師站上建立科學(xué)計算平臺與人機(jī)交互平臺，即利用 Matlab建立數(shù)據(jù)處理平臺，基于Matlab自帶的OPC客戶端用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收與處理；步驟三基于鍋爐爐膛的燃燒放熱平衡與水冷壁輻射換熱平衡，計算出爐膛出口煙溫 T1 ；基于鍋爐煙道的尾煙氣能量、再熱器能量平衡以及過熱器能量平衡，利用煙氣物性參數(shù)庫，計算出爐膛出口煙溫T2;步驟四根據(jù)正向燃燒放熱平衡與反向過熱器再熱器熱交換平衡計算得到爐膛出口煙溫T1與T2，采用線性疊加的方式，即T = aXT1+bXT2計算出最終爐膛煙溫結(jié)果，其中系數(shù) a取0.3，系數(shù)b取0.7 ；步驟五根據(jù)實際燃料特性以及爐膛、煙道、換熱器特性隨著時間推移所發(fā)生的變化修正方法執(zhí)行中爐膛換熱系數(shù)等各組參數(shù)，即對優(yōu)化測量方法進(jìn)行參數(shù)滾動更新。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于煙氣能量平衡的爐膛出口煙溫優(yōu)化測量方法，其特征是，所述的采樣的時間間隔為5秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于煙氣能量平衡的爐膛出口煙溫優(yōu)化測量方法，其特征是，所述的步驟三具體包括a)利用正向燃煤在爐膛中放熱與傳熱平衡，計算出爐膛出口溫度T1b)利用反向煙氣在各級換熱器中的產(chǎn)熱平衡，利用尾氣能量加上各級換熱器傳遞熱量計算出爐膛出口煙氣能量，并利用煙氣物性反推爐膛出口煙溫T2
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于煙氣能量平衡的爐膛出口煙溫優(yōu)化測量方法，其特征是，所述的步驟五具體包括a)每天利用最新煤質(zhì)在線分析值對煙氣物性參數(shù)庫進(jìn)行更新；b)每次大修以后對爐膛換熱系數(shù)等各種參數(shù)進(jìn)行重新設(shè)置。
全文摘要
一種信息處理技術(shù)領(lǐng)域的基于煙氣能量平衡的爐膛出口煙溫優(yōu)化測量方法，通過機(jī)組中和模型參數(shù)相關(guān)的實際運(yùn)行數(shù)據(jù)，根據(jù)爐膛燃燒與輻射能量平衡，過熱器煙氣側(cè)與工質(zhì)側(cè)能量平衡，再熱器煙氣側(cè)與工質(zhì)側(cè)能量平衡以及尾煙氣能量衡算，從煙氣側(cè)正反兩個方向?qū)t膛煙溫進(jìn)行了優(yōu)化測量，并分別測量結(jié)果的基礎(chǔ)上復(fù)合計算最終煙溫結(jié)果。在實際運(yùn)行中可根據(jù)機(jī)組運(yùn)行狀況修正方法參數(shù)，使得該發(fā)明方法具有較好的通用性與魯棒性，且對實際現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)要求較低，適用于火力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況檢測與燃燒狀況的優(yōu)化。
文檔編號G01K13/02GK102252779SQ20111010788
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者仲兆準(zhǔn), 史元浩, 呂鵬宏, 王斌, 王景成, 章云鋒 申請人:上海交通大學(xué)