[发明专利]大型燃煤机组在线监测与优化控制系统及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域，特别是涉及一种大型燃煤机组在线监测与优化控制系统以及一种大型燃煤机组在线监测与优化控制系统的实现方法。

背景技术

高效率和低污染是电力发展永恒的主题。随着技术进步，目前我国的电站锅炉的发展也步入了大容量、高参数化和低排放阶段。但由于我国电站锅炉具有煤质多变，负荷大范围变化的特点，同时锅炉对象具有典型的大惯性、大延迟以及模型参数随工况显著时变的特点，因此当负荷发生变化时，燃料量、引风量、送风量应同时协调动作，达到既要适应负荷变化、又要使燃料量、送风量成一定比例，还要使炉膛负压保持一定的数值；当生产负荷相对稳定时，应保持燃料量、送风量的相对稳定，并能迅速消除外界干扰对它们各自的影响。

由于燃煤锅炉的燃烧产物中NOx（氮氧化物）、飞灰含碳量以及烟气过氧量的排放特性复杂，受到多种因素的制约，诸如煤种、锅炉热负荷、风煤比、配风方式、炉膛温度等，因而难以用基于机理的简洁明确的数学模型描述，往往需要采用实炉测试方法加以确定，并由测试结果逐渐摸索降低NOx排放、提高锅炉燃烧效率的方法。但是，现场实炉测试工作量大，测试工况有限，且各种影响参数相互叠加，造成数据分析上存在困难，致使不能根据测试结果获得有关特性系数的估算公式和比较明确的数学模型。因而，试验结果也不具备良好的通用性，不能将其进一步推广用以描述不同条件下的锅炉燃烧过程。工况不同时，锅炉的热效率不同，烟气成分、传热情况也有很大不同，造成锅炉燃烧特性的不同，具有较强的非线性、时变性，锅炉各参数间相互影响，具有很强的耦合性。锅炉燃用煤种和操作参数千变万化，无法保证其在试验工况下运行，因此无法根据试验工况预测模拟其他操作工况下的NOx排放特性，不利于燃煤锅炉通过燃烧调整降低NOx排放和提高锅炉的燃烧经济性。大型锅炉的燃烧优化问题中(降低NOx排放量和提高锅炉的燃烧效率)，需要模型描述燃烧过程，提供寻优过程中对NOx排放、燃烧效率等指标的预测，但是锅炉燃烧特性的复杂性却为建模带来了很大的难度。总的说来，试验手段加上合理的模型演算以及DCS（Distributed Control System，集散控制系统）数据对提高锅炉效率与降低NOx排放是非常有帮助的。

然而，单纯的燃烧优化调整测试不能自动寻找燃烧最优条件，单纯根据运行数据建立的模型也无法准确辨识特定参数对燃烧的影响大小。因此，如何更好地调整锅炉运行参数以降低NOx排放量和提高锅炉效率，成为亟待解决的问题。

发明内容

基于此，本发明提供一种大型燃煤机组在线监测与优化控制系统及其实现方法，能够提高锅炉效率并降低NOx排放，保证锅炉自动运行在最低发电能耗和最低污染物状态。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种大型燃煤机组在线监测与优化控制系统的实现方法，包括以下步骤：

对大型燃煤机组的锅炉进行燃烧特性分析，并进行锅炉燃烧优化调整试验，获得锅炉运行关键参数；

确定所述锅炉运行关键参数与锅炉效率和NOx排放之间的关系，并根据所述关系建立优化控制模型；

对所述优化控制模型进行训练，得到最高锅炉效率下的锅炉运行参数的具体优化数值。

一种大型燃煤机组在线监测与优化控制系统，包括：

参数获取模块，用于对大型燃煤机组的锅炉进行燃烧特性分析，并进行锅炉燃烧优化调整试验，获得锅炉运行关键参数；

关系建立模块，用于确定所述锅炉运行关键参数与锅炉效率和NOx排放之间的关系，并根据所述关系建立优化控制模型；

优化数值计算模块，用于对所述优化控制模型进行训练，得到最高锅炉效率下的锅炉运行参数的具体优化数值。

由以上方案可以看出，本发明的一种大型燃煤机组在线监测与优化控制系统及其实现方法，能够建立锅炉运行的关键参数与锅炉效率和NOx排放之间的关系，并据此建立优化控制模型，然后通过对该优化控制模型的训练得到最高锅炉效率下的锅炉运行参数的具体优化数值，运行人员只需要依照这些具体优化数值来进行锅炉燃烧调整，就可以在保证低NOx排放的基础上提高锅炉效率。本发明不管是在开环模式还是闭环模式下均能保证锅炉自动运行在最低发电能耗和最低污染物状态，有效的提高了电厂运行的经济性。

附图说明

图1为本发明的一种大型燃煤机组在线监测与优化控制系统的实现方法的流程示意图；

图2为本发明的整体实施方案示意图；

图3为本发明的NOx排放与锅炉效率的关系模型示意图；

图4为本发明的BP网络模型结构示意图；