[發(fā)明專利]一種火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910272800.8
• 申請日: 2009-11-17
• 公開（公告）號: CN101701719A
• 公開（公告）日: 2010-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李曉明;李晶
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: F23N5/00
• 分類號: F23N5/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務(wù)所 42001
• 代理人: 黃瑞棠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及火力發(fā)電控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方法及其裝置。

背景技術(shù)

目前國內(nèi)的電力供應(yīng)主要以火電為主。根據(jù)中國電力網(wǎng)數(shù)據(jù)，以2008年1-6月份為例，全國規(guī)模以上發(fā)電廠發(fā)電量為16803.19億千瓦時，其中火電為144149.83億千瓦時。火力發(fā)電廠在運行時需要消耗大量的煤。我國一般情況下，一臺12.5萬kW的機組標(biāo)準(zhǔn)煤耗為380g/kWh，一臺30萬kW機組的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)電煤耗為330g/kWh。先進國家30萬kW機組的標(biāo)準(zhǔn)僅為每千瓦時300克左右的煤耗水平，可見，我國火力發(fā)電廠的煤耗有較大的降耗空間。有效降低發(fā)電煤耗，對于火力發(fā)電廠節(jié)能減排及降低運行費用均具有重大意義。

目前國內(nèi)外尚未見對于鍋爐燃燒模式的系統(tǒng)性研究。對于爐膛火焰圖像燃燒模式的研究，僅見文獻[1]，其中對典型的四角切圓燃燒的火焰特征進行研究，提出了若干反映實時燃燒狀態(tài)特征參數(shù)和模式識別的措施，但未能進一步提出給煤和進風(fēng)的模式進行研究，也未能提出具體的燃燒控制措施。

國內(nèi)對煤燃燒的研究主要集中于火焰溫度場的研究，其目的主要是進行火焰測溫和鍋爐燃燒診斷，以改進鍋爐結(jié)構(gòu)或進風(fēng)方式，如在文獻[2]中。

通過高爐紅外圖像建立料面溫度場是判斷高爐煤氣流分布形態(tài)，以進行溫度標(biāo)定。在文獻[3]中，作者在1臺670t/h電站鍋爐上安裝了1套三維溫度場可視化監(jiān)測系統(tǒng)，以進行應(yīng)用于燃燒診斷的爐膛內(nèi)三維溫度場在線監(jiān)測。在文獻[4]中，作者在煤粉試驗爐上進行了三維溫度場重建，同時進行燃燒穩(wěn)定性、經(jīng)濟性和清潔性的判斷。

以目前的技術(shù)手段，對爐膛內(nèi)火焰的檢測技術(shù)已經(jīng)比較完善。在文獻[5]中，?作者對火焰檢測技術(shù)進行了綜述，并敘述了當(dāng)前最新采用的新型數(shù)字火檢和圖像火檢技術(shù)。

在目前已達(dá)到實用化的技術(shù)中，文獻[6]描述了一種基于數(shù)字視頻圖像處理和傳像光纖，開發(fā)了一套煤粉火焰監(jiān)視系統(tǒng)。對火焰的記錄及事故回放提供了依據(jù)。在文獻[7]中，對數(shù)字圖像處理技術(shù)在電站鍋爐爐膛火焰處理上的應(yīng)用進行了綜述，并對鍋爐爐膛火焰圖像處理技術(shù)在電站鍋爐爐膛溫度場構(gòu)建、燃燒診斷及優(yōu)化燃燒控制等應(yīng)用進行了闡述。文獻[8]提供了一種利用輻射信號作為中間控制量、以鍋爐蒸汽壓力作為外回路被控制量的鍋爐燃燒優(yōu)化控制反饋系統(tǒng)，該系統(tǒng)也根據(jù)爐膛內(nèi)火焰圖像提供了基于溫度的燃燒狀態(tài)綜合圖像，以提供給運行人員參考。

綜上所述，國內(nèi)對于爐膛內(nèi)的火焰燃燒已有相當(dāng)程度的研究，對爐膛燃燒診斷具有一定的工程實踐，對爐膛內(nèi)溫度監(jiān)測已具有實際的實踐檢驗。對于燃燒控制也有一定的研究。但缺少針對燃燒模式的系統(tǒng)性研究，以及為降低煤耗而采取的工程措施及與此相關(guān)的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方法及其裝置，旨在解決不同的煤質(zhì)、不同負(fù)荷條件下，通過實時工況分析、圖像分析和譜分析，實時確定最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案，并由運行人員實施相應(yīng)的控制，從而減低發(fā)電煤耗，減少燃燒排放量。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一、火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方法(簡稱方法)

本方法包括下列步驟：

①燃燒信息和運行工況信息的同步實時數(shù)據(jù)和圖像采集；

②燃燒信息和運行工況信息的分析與優(yōu)化；

③最佳燃燒工況信息和最佳燃燒火焰信息的確定；

④最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成；

⑤最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案實施。

二、火電廠最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制裝置(簡稱裝置)

本裝置包括現(xiàn)有的鍋爐、汽機和發(fā)電機的信號系統(tǒng)及控制執(zhí)行機構(gòu)，同步實?時數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)，操作與控制系統(tǒng)和操作監(jiān)視單元；

設(shè)置有節(jié)煤發(fā)電控制決策系統(tǒng)；

鍋爐、汽機和發(fā)電機的信號系統(tǒng)及控制執(zhí)行機構(gòu)，同步實時數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)，節(jié)煤發(fā)電控制決策系統(tǒng)，操作監(jiān)視單元，操作與控制系統(tǒng)和鍋爐、汽機和發(fā)電機的信號系統(tǒng)及控制執(zhí)行機構(gòu)依次閉環(huán)連接組成自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)鍋爐、汽機和發(fā)電機的燃燒信息和運行工況信息的同步實時數(shù)據(jù)和圖像采集、燃燒信息和運行工況信息的分析與優(yōu)化、最佳燃燒工況信息和最佳燃燒火焰信息的確定、最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案生成和最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案實施；

同步實時數(shù)據(jù)和圖像采集系統(tǒng)的輸出端連接操作監(jiān)視單元輸入端，實現(xiàn)鍋爐、汽機和發(fā)電機運行工況的實時監(jiān)視；

節(jié)煤發(fā)電控制決策系統(tǒng)的輸出端連接操作與控制系統(tǒng)的輸入端，實現(xiàn)最佳燃燒節(jié)煤發(fā)電控制方案的實時監(jiān)視。