基于精确测量系统的锅炉燃烧优化控制系统和优化控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种锅炉燃烧优化控制系统及方法。在对燃煤机组煤粉进行均衡分配改造的基础上，采用测量器件对风、粉、灰等参数进行精确测量，利用所采集的锅炉的实时历史数据，以工况优化为基本优化手段，通过数据的深层次分析和挖掘来解析运行的历史行为，建立燃烧过程的运行操作参数、状态输入参数与锅炉效率、ＮＯｘ等参数之间的数学模型，获得机组运行模式知识库，进行全厂节能减排综合评估和诊断，分析机组运行潜力，提供用于优化操作的知识库和规律，针对不同燃烧指标或指标组合进行锅炉燃烧参数配置的优化，能实现多重优化目标的优化，分类提出降耗与减排实施方案和措施。本发明专利技术方法既可实现闭环优化控制也可实现在线优化指导。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锅炉优化燃烧
，具体涉及一种基于对锅炉燃烧参数的精确测 量、历史寻优和闭环控制的优化控制系统和优化控制方法，适用于燃煤发电机组。
技术介绍
当前，各燃煤发电厂面临着节能和降低NOx排放的双重压力。通过燃烧调整降低 NOx排放同时降低煤耗是公认的最佳解决方法。但是，目前对燃烧过程的控制还是停留在非 常落后的总量参数控制方法上，如通过锅炉出口氧量和蒸汽参数等，这种控制方式为锅炉 燃烧优化调整留下很大潜力。锅炉燃烧优化控制是实现火电厂节能减排的重要技术途径。对于大型燃煤锅炉， 运行中燃料的分配是否均勻，配风是否合理，将直接影响到机组运行的经济性、安全性和环 保水平。而目前优化燃烧方法主要存在以下问题1.煤粉分配存在不均衡当煤粉离开磨煤机通过弯曲的管道到达燃烧器时，会形成绳状。如果分层状态的 煤粉进入燃烧器，导致各燃烧器之间的煤粉质量流量存在较大偏差，最多达30%以上，就会 出现火焰不稳定，燃烧不均勻等系列问题。2.无法对风粉两相流进行在线测量并进行调整目前对于大型煤粉锅炉一般都采用直吹式制粉系统。一台磨煤机配置一组燃烧 器。但是过去由于无法对风粉两相流进行在线测量并进行调整，使用给煤机转速来代替到 每个燃烧器的煤量，然后决定对应给煤机所需的风量。这种方式没有考虑磨煤机，分离器和 煤粉管的不同特性和非线性，这样导致了在同样的给煤机转速时到每个燃烧器煤粉量有很 大的区别，以至于煤量和风量不能得到正确地匹配。3.缺少精确的、充分的测量手段国内电厂的飞灰含碳和风、粉在线检测存在安装率不高、准确性和稳定性差的问 题，缺乏反映锅炉燃烧状态的风、粉、灰等参数的精确测量手段，这些都直接影响优化燃烧 建模和优化结果的准确性。4.闭环控制与最优运行调整的结合程度不够在无法做到完全自动化的复杂系统中，人的操作调整和控制系统自动调整均具有 重要的作用，应该紧密结合。如在燃烧优化控制投入的情况下，如果运行人员根据经验或导 航判断当前二次风速太高或太低，则可通过氧量手动站进行氧量的设定值改变即可改变各 层风速(根据最优运行调整决策系统)。5.燃烧优化理论与方法的实现传统意义上的优化理论依赖于建立系统的模型和优化算法。复杂系统建模困难， 优化过程的计算成本往往使现实与理论相去甚远。采用人工智能的方法来实现燃烧系统的优化是另一条途径。考虑到在线计算的困难性以及不具备直接测量值与优化目标之间的相 关性分析，因此人工智能的燃烧优化方法也难以实现。一方面，随着测量技术的迅猛发展，国内外出现了越来越多且精确的测量和控制 器件，有效解决了测量和控制精度问题，对燃烧过程的重要参数的在线准确测量和控制提 供了可能。另一方面，随着近几年国内数据库技术的成熟，基于海量数据处理的数据挖掘、数 据融合，成为解决众多实际问题的有效工具。利用实时历史数据库中存储的机组海量运行 数据，将会成为国内发电企业优化燃烧研究的必然趋势。
技术实现思路
为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术公开了一种锅炉燃烧优化的方法。在对 燃煤机组煤粉进行均衡分配改造的基础上，采用测量器件对风、粉、灰等参数进行精确测 量，利用所采集的锅炉的实时历史数据，以工况优化为基本优化手段，通过数据的深层次分 析和挖掘来解析运行的历史行为，建立燃烧过程的运行操作参数、状态输入参数与锅炉效 率、NOx等参数之间的数学模型，获得机组运行模式知识库，进行全厂节能减排综合评估和 诊断，分析机组运行潜力，提供用于优化操作的知识库和规律，针对不同燃烧指标或指标组 合进行锅炉燃烧参数配置的优化，能实现多重优化目标的优化，分类提出降耗与减排实施 方案和措施。本专利技术方法既可实现闭环优化控制也可实现在线优化指导。为实现本专利技术目的，本专利技术具体采用以下技术方案。一种基于精确测量系统的锅炉燃烧优化控制系统，包括磨煤机、煤粉管道、省煤 器、空气预热器、燃烧器、一次风管道、二次风管道，其特征在于所述优化控制系统还包括煤粉分散器、煤粉控制装置、煤粉浓度测量装置、风量风 速测量装置、飞灰含碳在线测量装置、燃尽风调整装置、数据库服务器和应用服务器；将磨煤机出口处的多路煤粉管道进行改造，汇总成一段总的煤粉管道，在所述一 段总的管道上依次加装煤粉分散器和煤粉控制装置，该煤粉控制装置的出口端连接通往各 燃烧器进口的多路煤粉管道，通过煤粉分散器和煤粉控制装置对煤粉流量进行均衡分配；在各燃烧器进口的多路煤粉管道安装所述煤粉浓度测量装置；在一次风管道、二次风管道和燃尽风管道分别设置风量风速测量装置；在所述省煤器和空气预热器之间安装飞灰含碳在线测量装置；所述煤粉浓度测量装置、风量风速测量装置、飞灰含碳在线测量装置将测量信号 传输至数据库服务器，所述数据库服务器与所述应用服务器相连；所述应用服务器还与燃尽风调整装置、煤粉控制阀门装置相连，根据所测量的煤 粉浓度、风量风速、飞灰含碳量和预定的氮氧化物排放水平、锅炉效率调整进入每个燃烧器 的煤粉流量和锅炉燃尽风量所占总风量的比例以及各燃尽风门的开度。本专利技术还公开了一种基于上述锅炉燃烧优化控制系统的锅炉燃烧优化控制方法， 其特征在于，所述方法包括以下步骤(1)采用煤粉分散和煤粉控制阀门装置对煤粉流量进行均衡分配改造；(2)在燃烧器进口多路煤粉管道上加装煤粉浓度测量系统，采用非插入式的静电 负荷检测装置在线测量煤粉浓度与煤粉流速；(3)根据步骤( 所获得的煤粉浓度测量数据，判断各煤粉管道中煤粉分配是否 均勻，若不满足均勻条件，通过煤粉控制阀门装置对进入每个燃烧器煤粉流量进行调整。(4)采用在管道界面上多点阵列分布测点，用差压法在一次风管道和二次风管道 分别设置风量风速测量装置，在线测量磨煤机入口一次风量和风速、二次风量和风速、燃尽 风量和风速；(5)采用飞灰含碳在线测量装置对烟气飞灰含碳量进行在线监测；(6)采集对步骤(2)、⑷、(5)所构成的精确测量系统的数据、分散控制系统(DCS) 数据以及煤质数据，保存至数据库服务器，在实时历史数据库中记录机组运行过程信息；(7)在应用服务器中综合考虑NOx排放和锅炉效率的平衡，建立锅炉运行操作量、 运行状态量和NOx排放与锅炉效率的燃烧模型，寻找各个典型工况下的最优值，建立各个 工况最佳运行操作模式库；(8)所述应用服务器根据所述各个工况最佳运行操作模式库，通过燃尽风调整装 置对燃尽风的占总风量的比例以及各燃尽风门的开度进行调整，完成燃烧优化的闭环控 制。本专利技术可以获得锅炉效率与氮氧化物排放多目标优化的运行方案，实现锅炉污染 物排放最低(预设值)时的锅炉优化运行方案，或者获得锅炉效率最大时的优化运行方案。具有如下优化效果(1)降低NOx排放，在不采取其它脱硝设备、工艺的情况下，可将NOx排放降低 10% 30%。(2)在保持NOx达到最低(预定)的排放水平前提下，尽可能降低损失提高效率， 平均降低能耗0. 4% 0. 75%，能显著降低机组煤耗。附图说明图1为现有磨煤机出口煤粉管路图2为煤粉分配均衡改造示意图3为本专利技术的基于精确测量的锅炉燃烧优化控制系统硬件示意图4为燃烧优化模型；图5为闭环控制示意图6为网络拓扑图7为基于精确测量的锅炉燃烧优化控制方法流程示意图。具体实施方式下面根据说明书附图，结合优选实施例对本专利技术的技术方案进一步详细说明。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于精确测量系统的锅炉燃烧优化控制系统，包括磨煤机、煤粉管道、省煤器、空气预热器、燃烧器、一次风管道、二次风管道，其特征在于：所述优化控制系统还包括煤粉分散器、煤粉控制装置、煤粉浓度测量装置、风量风速测量装置、飞灰含碳在线测量装置、燃尽风调整装置、数据库服务器和应用服务器；将磨煤机出口处的多路煤粉管道进行改造，汇总成一段总的煤粉管道，在所述一段总的管道上依次加装煤粉分散器和煤粉控制装置，该煤粉控制装置的出口端连接通往各燃烧器进口的多路煤粉管道，通过煤粉分散器和煤粉控制装置对煤粉流量进行均衡分配；在各燃烧器进口的多路煤粉管道安装所述煤粉浓度测量装置；在一次风管道、二次风管道和燃尽风管道分别设置风量风速测量装置；在所述省煤器和空气预热器之间安装飞灰含碳在线测量装置；所述煤粉浓度测量装置、风量风速测量装置、飞灰含碳在线测量装置将测量信号传输至数据库服务器，所述数据库服务器与所述应用服务器相连；所述应用服务器还与燃尽风调整装置、煤粉控制阀门装置相连，根据所测量的煤粉浓度、风量风速、飞灰含碳量和预定的氮氧化物排放水平、锅炉效率，调整进入每个燃烧器的煤粉流量和锅炉燃尽风量所占总风量的比例以及各燃尽风门的开度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄振江，吉云，祝敬伟，李宁，
申请(专利权)人：北京华电天仁电力控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]