電站鍋爐入爐煤質(zhì)在線監(jiān)測與燃燒優(yōu)化運行系統(tǒng)方案

1、電站鍋爐入爐煤質(zhì)在線監(jiān)測與燃燒運行優(yōu)化系統(tǒng)廣州市峻宇計算機科技有限公司2008年6月一、概述目前國內(nèi)火電廠入爐煤質(zhì)的監(jiān)測主要采用取樣、秤重、烘燒、灼燒、氧彈分析等手段與方法，一個煤樣從取樣到提供分析結(jié)果往往需要幾個小時，具有嚴重的滯后性，煤質(zhì)采樣分析結(jié)果往往不能反映鍋爐的實際入爐煤質(zhì)，不利于鍋爐的燃燒運行調(diào)整，影響鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性?；痣姍C組的運行經(jīng)濟性最終體現(xiàn)在發(fā)電煤耗上。由于缺乏對入爐煤熱值的在線監(jiān)測，無法進行連續(xù)的熱值統(tǒng)計和實時發(fā)電煤耗計算。不利于機組運行經(jīng)濟性分析，以及節(jié)能降耗措施的實施與評估，也不能適應未來競價上網(wǎng)運行機制的要求。電站鍋爐入爐煤質(zhì)在線監(jiān)測與燃燒運行優(yōu)化系統(tǒng)CQM

2、S采用先進的人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡技術，利用電廠常規(guī)的煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)和鍋爐運行歷史數(shù)據(jù)，建立煤質(zhì)在線監(jiān)測數(shù)學模型，通過鍋爐運行數(shù)據(jù)分析計算入爐煤質(zhì)，實現(xiàn)入爐煤質(zhì)的在線軟監(jiān)測，并進一步實現(xiàn)燃燒運行優(yōu)化，在線指導鍋爐燃燒運行調(diào)整。二、系統(tǒng)功能1入爐煤的熱值及工業(yè)成分在線軟測量入爐煤質(zhì)的變化最終會反映在鍋爐的運行參數(shù)數(shù)據(jù)中。在鍋爐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不變的條件下，鍋爐運行參數(shù)與入爐煤質(zhì)之間有著復雜的內(nèi)在關系。CQMS利用電廠常規(guī)的煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)和鍋爐運行歷史數(shù)據(jù)，采用人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡技術，建立鍋爐運行參數(shù)與入爐煤質(zhì)之間的關系模型，實現(xiàn)煤的熱值、揮發(fā)份、灰份和水份的在線監(jiān)測。根據(jù)煤質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果對煤的著火及燃燒穩(wěn)定性和煤的燃

3、盡特性進行在線分析。系統(tǒng)以一段時間內(nèi)（如5分鐘，時間可調(diào)整）的移動平均值提供入爐煤質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，并以曲線方式顯示，便于用戶監(jiān)視入爐煤質(zhì)的變化趨勢。2煤質(zhì)變動異常警示燃燒工況的異常往往是由于入爐煤質(zhì)變化，而運行人員未察覺，未能進行及時的燃燒調(diào)整引起的。系統(tǒng)對入爐煤質(zhì)的變化趨勢進行監(jiān)測，當入爐煤質(zhì)變化幅度達到預警值時向用戶報警，以提醒運行人員加強燃燒監(jiān)視與調(diào)整，避免燃燒惡化影響鍋爐運行安全。3實時性能計算系統(tǒng)基于入爐煤質(zhì)軟測量，實時計算鍋爐效率及機組實時發(fā)電煤耗?？筛鶕?jù)用戶的要求進行熱值統(tǒng)計、班組考核和實時發(fā)電成本計算。4燃燒優(yōu)化操作指導 鍋爐的負荷和入爐煤質(zhì)對燃燒工況有很大影響，隨著負荷和入爐煤質(zhì)

4、的變化，運行人員應及時進行燃燒調(diào)整，才能獲得最佳的運行爐效。系統(tǒng)根據(jù)鍋爐運行歷史數(shù)據(jù)，在線分析當前負荷和入爐煤質(zhì)工況條件下，各種燃燒運行方式的經(jīng)濟性，從而找出最佳的燃燒運行參數(shù)（如最佳煙氣含氧量等），提供給運行人員作燃燒調(diào)整參考。5系統(tǒng)自適應本系統(tǒng)是采用人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡技術，根據(jù)鍋爐運行數(shù)據(jù)來建立煤質(zhì)計算模型的。隨著時間的推移，鍋爐設備運行特性以及現(xiàn)場測點精度會有變化。為解決這些變化對系統(tǒng)產(chǎn)生影響，采用自適應技術，根據(jù)最新的鍋爐測點數(shù)據(jù)，在線自動完成對煤質(zhì)監(jiān)測模型的校正，保證本系統(tǒng)能適應鍋爐運行條件的變化，使監(jiān)測系統(tǒng)長期可靠有效。6使用安全、投資小、運行維護成本低煤質(zhì)監(jiān)測分硬件測量和軟測量兩類

5、。硬件測量一般要在現(xiàn)場安置放射源，對人身安全有隱患。另外，硬件測量系統(tǒng)價格昂貴，后期的運行維護成本高。近年來，人工智能技術的發(fā)展為煤質(zhì)的軟測量提供了一個有效途徑，由于其使用安全、投資小、運行維護成本低，正在為工程應用所接受。三、系統(tǒng)實施方案1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)配置一臺計算機通過網(wǎng)絡與SIS或DCS連接，獲取機組實時數(shù)據(jù)。CQMS計算機與SIS或DCS的數(shù)據(jù)通信是單向的（系統(tǒng)只讀數(shù)據(jù)不寫數(shù)據(jù)），以保證SIS或DCS的運行安全。電廠應提供SIS或DCS的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信接口軟件（模塊）。CQMS計算機將計算結(jié)果通過網(wǎng)絡發(fā)送到客戶端，供用戶監(jiān)控使用。2數(shù)據(jù)采集根據(jù)電廠提供的SIS或DCS的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信接口，開

6、發(fā)數(shù)據(jù)采集軟件，并到現(xiàn)場安裝，采集1-2個月的機組運行實時數(shù)據(jù)，同時電廠提供數(shù)據(jù)采集期間的入爐煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)（化學車間提供）。3建立模型及軟件集成根據(jù)所采集到的數(shù)據(jù)建立初始監(jiān)測模型，在此基礎上進行應用系統(tǒng)軟件集成，需1-2個月時間。4系統(tǒng)現(xiàn)場安裝試運行系統(tǒng)到現(xiàn)場安裝，并進行調(diào)試、完善、試運行。5系統(tǒng)驗收 與電廠討論確定系統(tǒng)驗收條件和方法，并對系統(tǒng)進行測試驗收。四、經(jīng)濟效益分析1直接經(jīng)濟效益鍋爐的運行經(jīng)濟性與司爐的燃燒運行經(jīng)驗密切相關。不同司爐的運行水平客觀上存在差異，即使是同一司爐，受主觀因素的影響，在不同的時間，其運行水平也可能存在差異，因此憑經(jīng)驗進行的鍋爐燃燒調(diào)整操作具有一定的隨意性。司爐的

7、燃燒運行經(jīng)驗蘊涵在鍋爐運行數(shù)據(jù)中。本系統(tǒng)具有燃燒優(yōu)化功能，能根據(jù)鍋爐運行歷史數(shù)據(jù)，在線分析出不同負荷、不同入爐煤質(zhì)工況條件下，最佳的燃燒運行參數(shù)（如最佳煙氣含氧量等）。其實質(zhì)就是從鍋爐運行歷史數(shù)據(jù)中提取運行水平較高的司爐的運行經(jīng)驗。以某電廠300MW機組為例，對同一負荷、同一入爐煤質(zhì)工況，鍋爐運行效率最大相差約0.6%，預計通過燃燒優(yōu)化可提高鍋爐的整體運行水平，爐效可提高約0.3%，年節(jié)約標煤2139.9噸，年直接經(jīng)濟效益128.4萬元。以某電廠300MW機組設計參數(shù)為依據(jù)，爐效提高0.3%的經(jīng)濟效益估算如下：1 100%負荷耗煤133.89T/H，煤熱值為20306KJ/Kg，爐效為91.3

8、2%，折算成標煤，年耗標煤為：B=133.98*24*365*20306/29270=814227.5噸標煤/年2 考慮80%的負荷率，爐效提高0.3%節(jié)省標煤為：噸標煤/年3 平均標煤價格按每噸600元計算，年節(jié)約燃料費用為：600*2139.9=128.4萬元/年2.間接經(jīng)濟效益 近年來，由于動力煤供需關系失衡，導致許多電廠鍋爐入爐煤質(zhì)波動較大且頻繁。由于缺少入爐煤質(zhì)的在線監(jiān)測，運行人員很難根據(jù)煤質(zhì)變化及時進行燃燒調(diào)整，導致鍋爐燃燒效率降低，甚至燃燒工況惡化，威脅鍋爐運行安全。本系統(tǒng)對入爐煤質(zhì)的變化趨勢進行監(jiān)測，當入爐煤質(zhì)有較大變化時，及時提醒運行人員注意，加強燃燒監(jiān)視與調(diào)整，必然會提高鍋

9、爐運行效率，避免燃燒惡化導致事故發(fā)生，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益。 由于煤炭價格的上漲，各電廠對機組運行的經(jīng)濟性日益重視。機組運行經(jīng)濟性最終體現(xiàn)在發(fā)電煤耗上。本系統(tǒng)基于入爐煤熱值在線監(jiān)測，可進行連續(xù)的熱值統(tǒng)計和實時發(fā)電煤耗計算，必將對機組運行經(jīng)濟性分析，節(jié)能降耗措施的實施與評估，具有較好的推動作用，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益。另外，本系統(tǒng)的實施對未來電廠競價上網(wǎng)也具有重要的意義。五、CQMS應用實例應用實例為1025t/h中間儲倉式乏氣送粉雙爐膛結(jié)構(gòu)四角切圓燃燒鍋爐，四層一次風（甲、乙、丙、?。?，五層二次風（A、B、C、D、E），兩層燃燼風（OFA、OFB）。下面兩圖為煤質(zhì)軟測量測試結(jié)果。共取了160個工況點，藍線為煤質(zhì)實驗室分析值，綠線為軟測量值。煤的熱值測量標準差為0.543MJ/Kg，平均相對誤差為2.5