[發明專利]基于制粉系統熱平衡的入爐煤收到基水分在線辨識方法

有效

• 申請號: 201210144930.5
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN102645523A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 黃孝彬;谷薇;景超;吉云;唐浩源
• 申請（專利權）人: 北京華電天仁電力控制技術有限公司
• 主分類號: G01N33/22
• 分類號: G01N33/22
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本發明屬于電站煤質在線辨識技術領域，特別涉及基于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，前者適用于煤種特性相近情形有利于煤粉的著火和燃燒的穩定，后者多應用于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復雜難控。

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，存在著嚴重的滯后和采樣誤差，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，應用場景的日趨復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，影響制粉系統干燥出力，造成黏結堵塞等不良后果。目前用于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。其中廣泛采用的主要是微波法,市場占有率在85%以上。其次是電容法,市場占有率12%左右。對入爐煤收到基水分的在線辨識，主要通過安裝基于上述測量原理的儀器設備實現，這種硬監測方式的不足在于:

1）硬件設備價格昂貴，需要占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，設備采樣點需隨摻燒煤種數量而變化，導致系統復雜成本過高；

隨著近幾年國內實時數據庫技術和軟測量技術的成熟，部分學者利用實時數據庫中存儲的制粉系統在線測量輔助變量和離線分析信息，通過現場采集、流程模擬、熱平衡機理分析或試驗測試的方法進行辨識建模，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，但多傾向于理論研究分析，工程實際應用少，缺乏對電廠復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：

1）對熱平衡機理的適用條件范圍不明確，沒有考慮實際工況波動對理論計算結果的影響；

2）一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于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于制粉系統熱平衡的入爐煤收到基水分在線辨識方法。本發明基于制粉系統的熱平衡機理分析，采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征的在線辨識系統。本發明適用于燃煤發電機組。

基于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：

1）電廠針對燃煤機組所采用的配煤摻燒方案分為兩種，在第一種配煤摻燒方案中，采用：“爐前摻混，全倉配煤”；在第二種配煤摻燒方案中，采用：“分倉配煤，爐內摻燒”；

對于第一種配煤摻燒方案，第1磨煤機至第M磨煤機磨制的煤種均為混煤，混煤是煤種經過摻混后形成的；M取3至10；

對于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磨煤機磨制的配煤的種類，確定需要辨識的每種配煤的數量，j取1至M；

2）對于第j磨煤機，j取1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B_m≥5.56kg/s；

第二個起算條件為：第j磨煤機的入口風煤比g₁滿足1.5≤g₁≤3.5；