一种燃气-蒸汽联合循环机组燃烧温度智能监测方法技术

一种燃气‑蒸汽联合循环机组燃烧温度智能监测方法，包括：连续采集压气机、燃机的运行数据，在线计算燃机排烟中的氮气浓度以及各气体比焓与温度的回归关系式；建立在线采集数据的三级有效性检查；建立工质平衡模型，依据转子冷却风、喷嘴冷却风和静叶冷却风的比例确定进入燃烧室的空气量和排出燃烧室的烟气量，同时确定燃机进、出口烟气量；建立燃烧室的热平衡模型，计算燃烧室的净输入热量；建立压气机、燃烧室和燃机系统热平衡模型，并与燃烧室热平衡模型联立求解压气机进口空气流量和进入燃机的烟气比焓，由燃机进口烟气比焓计算出燃烧温度并实时输出。本发明专利技术可以提高燃机运行安全性、操控性以及实现性能在线监测，为优化运行提供支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气-蒸汽联合循环机组燃烧温度智能监测方法
本专利技术属于电力及动力工程
，具体涉及一种燃气-蒸汽联合循环机组燃烧温度智能监测方法。
技术介绍
燃气-蒸汽联合循环发电机组的燃烧温度是该循环达到的最高温度，亦即燃机入口烟气温度。通过实时监测该温度值可以直观评价燃烧室及燃机的安全状况，同时也是联合循环效率在线监测所必需的重要参数。在燃机启停操作和低氮燃烧优化过程中，通过燃烧温度的控制可以确保燃机运行安全稳定，提高运行经济性和环保性。由于系统燃烧温度高，一般在1300℃以上，直接测量困难，运行人员一般监控燃机排气温度，并基于该温度进行燃烧方式控制和运行调整，但该温度受到空气量、负荷和烟气物性等参数影响，不能准确评估燃烧室和第一级叶片的安全状况，因此实现燃烧温度的准确监测可以提高燃机运行安全性、操控性以及实现性能在线监测，为优化运行提供支撑。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种燃气-蒸汽联合循环机组燃烧温度智能监测方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种燃气-蒸汽联合循环机组燃烧温度智能监测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：连续采集压气机、燃机的运行数据，在线计算燃机排烟中的氮气浓度以及建立空气、氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气比焓与温度的回归关系式；步骤2：基于数据检索和支持向量机建立在线采集数据的三级有效性检查；步骤3：根据压气机、燃烧室和燃机系统流程建立工质平衡模型，依据转子冷却风、喷嘴冷却风和静叶冷却风的比例确定进入燃烧室的空气量和排出燃烧室的烟气量，同时确定燃机进、出口烟气量；步骤4：建立燃烧室的热平衡模型，计算燃烧室的净输入热量；建立压气机、燃烧室和燃机系统热平衡模型，并与燃烧室热平衡模型联立求解压气机进口空气流量和进入燃机的烟气比焓，由燃机进口烟气比焓计算出燃机进口烟气温度，即燃烧温度，将燃烧温度计算值实时输出，实现在线监测。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：进一步地，所述步骤1中，压气机、燃机的运行数据包括：燃料流量；大气压力；压气机进口压力；压气机出口压力；燃机进口压力；燃机排气压力；压气机进口空气温度；压气机排气温度；燃烧参比温度；燃机排烟温度；燃机负荷；燃料低位热值；燃机排烟中二氧化碳、氧气、水蒸气的气体浓度。进一步地，所述步骤1中，在线计算燃机排烟中的氮气浓度以及建立空气、氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气比焓与温度的回归关系式，具体如下：燃机排烟中气体浓度总和为100％，计算出排烟中氮气浓度：式中，分别表示氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气的气体浓度；依据物质比焓表回归二氧化碳、氧气、水蒸气、氮气的比焓随温度变化的关系式：式中，分别表示氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气的比焓，表示温度，f表示比焓随温度变化的关系式。进一步地，所述步骤2中，三级有效性检查依次包括量程范围检查、数据波动检查和参数关系检查。进一步地，所述量程范围检查具体如下：设定下量程裕度S1和上量程裕度S2，当监测参数值高于下量程裕度与量程值的乘积S1×SP并且低于量程值减去量程值与上量程裕度乘积后的差值(1-S2)×SP时为有效，否则参数失效报警。进一步地，所述数据波动检查具体如下：设定检查周期，应用对比检索方法搜寻参数在给定周期内最大波动值和最小波动值，该参数当前监测值在最小值和最大值之间范围内为有效，否则参数失效报警。进一步地，所述数据波动检查具体如下：设定检查周期，应用对比检索方法搜寻参数在给定周期内最大波动值和最小波动值，该参数当前监测值在最小值和最大值之间范围内为有效，否则参数失效报警。进一步地，所述参数关系检查具体如下：应用支持向量机算法建立相关参数的预测模型，如监测值与预测值相符，则监测结果有效，否则参数失效报警。进一步地，所述步骤3具体如下：1)根据燃机设计参数确定静叶冷却风比例B1、转子冷却风比例B2和第一级喷嘴冷却风B3，然后按下式计算静叶冷却风流量Wjc、转子冷却风流量Wzc和第一级喷嘴冷却风流量Wnc：式中，Wci表示压气机进气流量；2)根据质量平衡计算燃烧室进口空气流量Wbi、燃烧室出口烟气流量Wbe、燃机进口烟气流量Wti和燃机出口烟气流量Wte：式中，WF表示燃料(天然气)流量。进一步地，所述步骤4具体如下：1)进行燃烧室热平衡计算，计算燃烧室输入热量Qci和输出热量Qco，其中，输入热量包括燃机进口空气焓、燃机进口燃料焓，燃料燃烧释放的化学，输出热量为燃机出口烟气焓：Qci＝Wbi×(Hbi-HA，R)+WF×(HF-HF，R)+WF×LHV×ηb(5)Qco＝(Wbi+WF)×(Hbe-HG；R)(6)式中，Hbi表示燃烧室入口空气比焓，HA，R表示燃烧参比温度下空气比焓，HF表示燃料比焓，HF，R表示燃烧参比温度下燃料比焓，LHV表示燃料低位热值，ηb表示燃烧室燃烧效率，Hbe表示燃烧室出口烟气比焓；根据输入热量与输出热量相等Qco＝Qci，获得燃烧室净输入热量Qbi的计算表达式：Qbi＝Wbi×(Hbe-Hbi)+WF×(Hbe-HF)(7)联立式(3)、(4)、(5)、(6)变换得到燃烧室净输入热量Qbi：Qbi＝(Wci-Wjc-Wzc-Wnc)×(HG，R-HA，R)+WF×(HG，R-HF，R)+WF×LHV×ηb(8)2)进行压气机-燃烧室-燃机系统热平衡计算，即系统输入热量包括压气机入口空气焓Hci、燃烧室净输入热量Qbi、燃料焓；系统输出热量包括燃机排烟焓Hte、燃机输出功率对应热量、转子冷却风的冷却器带走热量；系统输入热量之和与系统输出热量之和相等：Wci×Hci+WF×HF+Qbi＝(Wci+WF)×Hte+Wzc×(Hce-Hze)+P/ηtj(9)式中，Hce表示压气机排气比焓，Hze表示转子冷却风比焓，P表示燃机负荷，ηtj表示燃气轮机机械效率；联立式(8)、(9)求解得到Wci和Qbi的值，并将Wci和Qbi的值代入式(6)计算排烟焓Hbe；3)由于燃机进口烟气由燃烧室出口烟气和第一级喷嘴冷却风混合而成，因此热平衡方程如下：Wbe×Hbe+Wnc×Hnc＝Wti×Hti(10)式中，Hnc表示第一级喷嘴冷却风比焓，Hti表示燃机进口烟气比焓；求解上述方程得到燃机进口烟气比焓Hti，根据如下烟气比焓计算公式计算出燃机进口烟气温度Tti：式中，Tti表示燃机进口烟气温度。本专利技术的有益效果是：本专利技术能够实现燃烧温度的准确监测，提高燃机运行安全性、操控性以及实现性能在线监测，为优化运行提供支撑。附图说明图1是燃机系统工质流程图。具体实施方式现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。一种燃气-蒸汽联合循环机组燃烧温度智能监测方法，包含以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气-蒸汽联合循环机组燃烧温度智能监测方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1：连续采集压气机、燃机的运行数据，在线计算燃机排烟中的氮气浓度以及建立空气、氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气比焓与温度的回归关系式；/n步骤2：基于数据检索和支持向量机建立在线采集数据的三级有效性检查；/n步骤3：根据压气机、燃烧室和燃机系统流程建立工质平衡模型，依据转子冷却风、喷嘴冷却风和静叶冷却风的比例确定进入燃烧室的空气量和排出燃烧室的烟气量，同时确定燃机进、出口烟气量；/n步骤4：建立燃烧室的热平衡模型，计算燃烧室的净输入热量；建立压气机、燃烧室和燃机系统热平衡模型，并与燃烧室热平衡模型联立求解压气机进口空气流量和进入燃机的烟气比焓，由燃机进口烟气比焓计算出燃机进口烟气温度，即燃烧温度，将燃烧温度计算值实时输出，实现在线监测。/n

【技术特征摘要】
1.一种燃气-蒸汽联合循环机组燃烧温度智能监测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：连续采集压气机、燃机的运行数据，在线计算燃机排烟中的氮气浓度以及建立空气、氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气比焓与温度的回归关系式；
步骤2：基于数据检索和支持向量机建立在线采集数据的三级有效性检查；
步骤3：根据压气机、燃烧室和燃机系统流程建立工质平衡模型，依据转子冷却风、喷嘴冷却风和静叶冷却风的比例确定进入燃烧室的空气量和排出燃烧室的烟气量，同时确定燃机进、出口烟气量；
步骤4：建立燃烧室的热平衡模型，计算燃烧室的净输入热量；建立压气机、燃烧室和燃机系统热平衡模型，并与燃烧室热平衡模型联立求解压气机进口空气流量和进入燃机的烟气比焓，由燃机进口烟气比焓计算出燃机进口烟气温度，即燃烧温度，将燃烧温度计算值实时输出，实现在线监测。


2.如权利要求1所述的一种燃气-蒸汽联合循环机组燃烧温度智能监测方法，其特征在于：所述步骤1中，压气机、燃机的运行数据包括：燃料流量；大气压力；压气机进口压力；压气机出口压力；燃机进口压力；燃机排气压力；压气机进口空气温度；压气机排气温度；燃烧参比温度；燃机排烟温度；燃机负荷；燃料低位热值；燃机排烟中二氧化碳、氧气、水蒸气的气体浓度。


3.如权利要求1所述的一种燃气-蒸汽联合循环机组燃烧温度智能监测方法，其特征在于：所述步骤1中，在线计算燃机排烟中的氮气浓度以及建立空气、氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气比焓与温度的回归关系式，具体如下：
燃机排烟中气体浓度总和为100％，计算出排烟中氮气浓度：



式中，分别表示氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气的气体浓度；
依据物质比焓表回归二氧化碳、氧气、水蒸气、氮气的比焓随温度变化的关系式：



式中，分别表示氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气的比焓，表示温度，f表示比焓随温度变化的关系式。


4.如权利要求1所述的一种燃气-蒸汽联合循环机组燃烧温度智能监测方法，其特征在于：所述步骤2中，三级有效性检查依次包括量程范围检查、数据波动检查和参数关系检查。


5.如权利要求4所述的一种燃气-蒸汽联合循环机组燃烧温度智能监测方法，其特征在于：所述量程范围检查具体如下：设定下量程裕度S1和上量程裕度S2，当监测参数值高于下量程裕度与量程值的乘积S1×SP并且低于量程值减去量程值与上量程裕度乘积后的差值(1-S2)×SP时为有效，否则参数失效报警。


6.如权利要求4所述的一种燃气-蒸汽联合循环机组燃烧温度智能监测方法，其特征在于：所述数据波动检查具体如下：设定检查周期，应用对比检索方法搜寻参数在给定周期内最大波动值和最小波动值，该参数当前监测值在最小值和最大值之间范围内为有效，否则参数失效报警。


7.如权利要求4所述的一种燃气-蒸汽联合循环机组燃烧温度智能监测方法，其特征在于：所述参数关系检查具体如下：应用支持向量机算法建立相关参数的预测模型，如监测值与预测值相符，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张泰岩，梁绍华，姚永灵，卢承斌，刘晓锋，彭辉，徐斌，何小锋，孙子文，牛淼淼，
申请(专利权)人：江苏方天电力技术有限公司，南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32