基於制粉系統熱平衡的入爐煤收到基水分在線辨識方法
2023-08-03 08:34:11
專利名稱：基於制粉系統熱平衡的入爐煤收到基水分在線辨識方法
技術領域：
本發明屬於電站煤質在線辨識技術領域，特別涉及基於制粉系統熱平衡的入爐煤收到基水分在線辨識方法。
背景技術：
針對當前「能源緊缺，市場煤，計劃電」的現狀，電廠用煤大多表現為來源多樣且煤質多變，入爐煤的各項性能指標遠遠偏離設計煤種；另一方面，越來越多的電廠通過開展配煤摻燒工作挖潛增效，「爐前摻混，全倉配煤」和「分倉配煤，爐內摻燒」是目前常見的兩種主流摻燒方式，前者適用於煤種特性相近情形有利於煤粉的著火和燃燒的穩定，後者多應用於煤種特性尤其是可磨性差異較大情形保證了合理的煤粉細度和均勻度，配煤摻燒的廣泛應用使得實際入爐煤質的波動情況更為複雜難控。對入爐煤質的監測，目前電廠基本停留在人工取樣、制樣、化驗的水平，存在著嚴重的滯後和採樣誤差，根本無法滿足運行人員需要實時把握入爐煤質情況從而優化操作指導運行的迫切要求，因此，對煤質的在線辨識一直是亟待解決的難點問題，應用場景的日趨複雜也對該課題提出了更高的要求和挑戰。入爐煤收到基水分是燃煤的主要性能指標，對鍋爐運行的安全性和經濟性影響很大。如燃煤中的水分較高，則燃燒時放出的有效熱量減少，鍋爐排煙溫度升高，鍋爐效率降低，引風機電耗增加，影響制粉系統乾燥出力，造成黏結堵塞等不良後果。目前用於快速測定煤炭水分的方法有紅外法、電導法、電容法、微波法和中子活化法等。其中廣泛採用的主要是微波法，市場佔有率在85%以上。其次是電容法，市場佔有率12%左右。對入爐煤收到基水分的在線辨識，主要通過安裝基於上述測量原理的儀器設備實現，這種硬監測方式的不足在於I)硬體設備價格昂貴，需要佔用電廠大量資金成本；2)電廠的工作環境惡劣，對在線監測儀器的精密性和耐用性要求較高；3)測量結果所依賴的煤樣漫反射或透射信號很弱，現場煤粉的細度、堆積密度厚度等狀況對在線監測結果的準確性影響非常大。4)對「分倉配煤，爐內摻燒」應用場景，設備採樣點需隨摻燒煤種數量而變化，導致系統複雜成本過高；隨著近幾年國內實時資料庫技術和軟測量技術的成熟，部分學者利用實時資料庫中存儲的制粉系統在線測量輔助變量和離線分析信息，通過現場採集、流程模擬、熱平衡機理分析或試驗測試的方法進行辨識建摸，以解決入爐煤收到基水分的在線辨識問題。這些軟測量方法雖比硬監測方式在資金成本上有明顯優勢，但多傾向於理論研究分析，工程實際應用少，缺乏對電廠複雜應用場景的全面考慮，沒有形成一套完備的在線辨識系統。不足之處包括 I)對熱平衡機理的適用條件範圍不明確，沒有考慮實際エ況波動對理論計算結果的影響；
2)—般只以單臺磨為對象進行收到基水分建模求解，沒有考慮多臺磨理論結果的綜合處理應用；3)沒有結合電廠的具體配煤摻燒方案進行整體的建模分析，無法實現對各配煤種類和混煤的收到基水分的在線辨識；4)沒有進行入爐煤收到基水分類別的評判分析，僅靠計算出的水分實時值一般很難直接應用於DCS閉環控制、性能指標計算或經濟性分析中。
發明內容
本發明針對上述缺陷公開了基於制粉系統熱平衡的入爐煤收到基水分在線辨識方法。本發明基於制粉系統的熱平衡機理分析，採用多磨優選綜合優化策略，緊密結合燃煤電廠主流的配煤摻燒方式，提供了一套完整的可同時反映入爐煤收到基水分實時值及類別特徵的在線辨識系統。本發明適用於燃煤發電機組。基於制粉系統熱平衡的入爐煤收到基水分在線辨識方法包括以下步驟I)電廠針對燃煤機組所採用的配煤摻燒方案分為兩種，在第一種配煤摻燒方案中，採用「爐前摻混，全倉配煤」;在第二種配煤摻燒方案中，採用「分倉配煤，爐內摻燒」；對於第一種配煤摻燒方案，第I磨煤機至第M磨煤機磨製的煤種均為混煤，混煤是煤種經過摻混後形成的；M取3至10 ;對於第二種配煤摻燒方案，配煤的低位熱值為V，當V≥5000大卡時，配煤為高卡煤；當4500大卡 95 %且St. 5min. ±2%≥90% ；其中，
權利要求
1.基於制粉系統熱平衡的入爐煤收到基水分在線辨識方法，其特徵在於，包括以下步驟 1)電廠針對燃煤機組所採用的配煤摻燒方案分為兩種，在第一種配煤摻燒方案中，採用「爐前摻混，全倉配煤」;在第二種配煤摻燒方案中，採用「分倉配煤，爐內摻燒」； 對於第一種配煤摻燒方案，第I磨煤機至第M磨煤機磨製的煤種均為混煤，混煤是煤種經過摻混後形成的；M取3至10 ; 對於第二種配煤摻燒方案，配煤的低位熱值為V，當V > 5000大卡時，配煤為高卡煤；當4500大卡< V〈5000大卡時，配煤為中卡煤；當V〈4500大卡時，配煤為低卡煤；1大卡=、4.185kJ/kg ;獲得第j磨煤機磨製的配煤的種類，確定需要辨識的每種配煤的數量，j取I至M ; 2)設置起算條件對熱平衡機理的適用範圍進行約束，對於第j磨煤機，j取I至M，設置以下三個起算條件 第一個起算條件為 第j磨煤機的磨煤出力Bm彡5. 56kg/s ； 第二個起算條件為第j磨煤機的入口風煤比も滿足I. 5 < gl 95 %且St. 5min. ±2%≥ 90% ； 其中，
2.根據權利要求I所述的基於制粉系統熱平衡的入爐煤收到基水分在線辨識方法，其特徵在於，所述第j磨煤機磨製煤種的收到基水分Hij的計算過程如下 .21)進入第j磨煤機的總熱量qin與帶出第j磨煤機的總熱量相同，即qin= qout ;以每kg煤為基準，進行步驟22)和步驟23)的計算；. 22)qin = qagl+qmac+qle+qs 上式中，Qagl為乾燥劑帶入第j磨煤機的熱量，Qfflac為第j磨煤機工作時機械摩擦加入的熱量，Qle為第j磨煤機漏入冷空氣的物理熱，qs為第j磨煤機密封風物理熱；Qagl = Sl^CaglXt1, 上式中，A為第j磨煤機入口風煤比，gl = mf/Bffl ；mf為第j磨煤機入口一次風流量，單位為kg/s ；Bm為第j磨煤機的磨煤出力，單位為kg/s山為第j磨煤機入口一次風溫度，單位為。C ；Cagl指當溫度為h時下乾燥劑的平均質量比熱容，単位為kX/(kg · V )
3.根據權利要求I所述的基於制粉系統熱平衡的入爐煤收到基水分在線辨識方法，其特徵在於，所述選出磨煤機組合包括以下步驟 31)對於每種配煤，根據步驟I)獲取此種配煤對應的磨煤機，對應的磨煤機是指對此種配煤進行磨製的磨煤機，選取這些磨煤機前3個月的歷史數據，當每個磨煤機的給煤量大於5. 56kg/s時，以該磨煤機的給煤量向下取整為橫坐標,不同的給煤量在向下取整後能夠形成η組相同的數值，對於每組相同的數值，求取對應的磨煤機的入口風煤比平均值，以該平均值為縱坐標，分別繪製每個磨煤機的風煤比特性曲線；該給煤量下的磨煤機的入口風煤比平均值的計算過程為對該磨煤機的給煤量向下取整後，對相同的給煤量下的磨煤機的入口風煤比求平均值； 32)對於步驟31)中對應的磨煤機，進行這些磨煤機風煤比特性曲線的對比，通過曲線觀察和數學建模判定相結合的方式找出相互平行的2 3條曲線，然後將這些曲線相對應的磨煤機作為優選後的磨煤機組合。
4.根據權利要求3所述的基於制粉系統熱平衡的入爐煤收到基水分在線辨識方法，其特徵在於，所述曲線觀察和數學建模的具體過程如下 首先將步驟31)中所有的風煤比特性曲線進行，兩兩組合，分別計算各組合的偏差序列；對於G1 = Ia1, a2, . . . , an}, G2 = {b1； b2, . . . , bj，G1指組合中第一曲線的η組相同的數值所構成的集合，G2指組合中第二曲線的η組相同的數值所構成的集合叫為組合中第一曲線所對應的第i組相同的數值，h為組合中第二曲線所對應的第i組相同的數值，i取I全 η ;設 Ci = , 則偏差序列DEVg1, G2 — ^1> 其次，設C=Zif=I Ci,則標準差 odbv^=j~S(Ci"e)2 將每個組合的cjDEVgi,G2的值從小到大進行排列； 最後，在上述排列中，將前兩個數值對應的曲線組合選取出來，然後結合曲線觀察確定優選後的磨煤機組合。
全文摘要
本發明公開了電站煤質在線辨識技術領域的基於制粉系統熱平衡的入爐煤收到基水分在線辨識方法。本發明基於制粉系統的熱平衡機理分析，採用多磨優選綜合優化策略，緊密結合燃煤電廠主流的配煤摻燒方式，提供了一套完整的可同時反映入爐煤收到基水分實時值及類別特徵的在線辨識系統。本發明的有益效果為提高了辨識結果的準確性和穩定性；提高了最終辨識結果的準確性和可靠性。有效消除了辨識類別突變的異常情況。
文檔編號G01N33/22GK102645523SQ201210144930
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月10日 優先權日2012年5月10日
發明者吉雲, 唐浩源, 景超, 谷薇, 黃孝彬 申請人:北京華電天仁電力控制技術有限公司