專利名稱：基于熱力運行參數(shù)的煤粉熱值在線辨識方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力/熱力能源管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于熱力運行參數(shù)的煤粉熱值在線辨識方法。
背景技術(shù)：
由于一次能源結(jié)構(gòu)的原因，我國的電力生產(chǎn)以燃煤發(fā)電為主要形式。煤粉熱值是燃煤的主要指標，及時掌握煤粉熱值是電廠管理人員、運行人員做好日常相關(guān)工作的基礎(chǔ)。但電站鍋爐煤粉熱值的實時檢測一直是一個難題。目前電廠大多仍采用人工或機械采樣、縮分、制樣、化驗的煤質(zhì)監(jiān)督方法，歷時一兩天才能得到化驗結(jié)果，在煤種變化較大的情況下，存在著嚴重的滯后(化驗周期)和采樣誤差，對鍋爐安全運行及優(yōu)化調(diào)整影響很大。隨著電煤價格矛盾的日益突出，電廠用煤來源和成份復(fù)雜多變，傳統(tǒng)的煤質(zhì)化驗 的方法越來越難滿足生產(chǎn)管理及現(xiàn)場運行的需求。常用的煤粉熱值實時測量技術(shù)主要是雙能量射線透射測量的方法，即利用射線測試煤的灰分，再以煤中灰分和熱值之間有的相關(guān)性，通過回歸方程由灰分值計算出煤發(fā)熱量。這種方法的灰分檢測值已存在誤差，再由灰分計算得到熱值，其可靠性難以保證。且這種方法存在著檢測裝置的元件壽命短、放射源存在危險、系統(tǒng)資本投入較大等問題，故在國內(nèi)電廠中應(yīng)用較少。隨著電廠自動化的發(fā)展，DCS(Distributed Control System,分布式控制式系統(tǒng))、SIS (Supervisory Information System in Plant Level,火電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng))和MIS (Management Information System,信息管理系統(tǒng))在火電廠中得到普遍應(yīng)用，機組運行數(shù)據(jù)可以方便地獲得，這些運行數(shù)據(jù)蘊含著豐富的機組狀態(tài)信息。通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的二次計算處理，可以計算導出煤粉熱值，彌補了化驗周期之間的數(shù)據(jù)缺失，為生產(chǎn)管理和現(xiàn)場運行人員提供了及時的煤質(zhì)信息，有利于燃燒工況的調(diào)整，從而提高鍋爐效率，達到節(jié)能減排、安全生產(chǎn)的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提出一種基于熱力運行參數(shù)的煤粉熱值在線辨識方法，用以解決常用的煤粉熱值辨識方法存在的問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是，一種基于熱力運行參數(shù)的煤粉熱值在線辨識方法，其特征是所述方法包括步驟I :采集分布式控制式系統(tǒng)DCS或者火電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)SIS中的數(shù)據(jù)并對采集的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理；步驟2 :判斷鍋爐機組是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，當鍋爐機組處于穩(wěn)定狀態(tài)時，則執(zhí)行步驟3;否則，結(jié)束計算過程；步驟3 :分別計算鍋爐有效吸熱量Q1、排煙總熱量Q2、未完全燃燒熱損失q34和散熱損失q5 ;
步驟4 :根據(jù)公式Qb=(QfQ2)/(1-0. Olq34-O. Olq5-O. Olq6)計算單位時間的燃料總熱量Qb ;其中，Q6為灰渣物理熱損失且為常數(shù)；步驟5 :根據(jù)公式Qnet.m=KQb/Bv計算煤粉熱值Qnet.m ;其中，K為效率系數(shù)，Bv為給煤量。所述方法的步驟5之后還包括根據(jù)煤粉熱值與煤質(zhì)分類區(qū)間表獲得煤質(zhì)分類號。所述判斷鍋爐機組是否處于穩(wěn)定狀態(tài)具體是當鍋爐機組的負荷大于等于鍋爐機組的額定負荷的30%時，鍋爐機組處于穩(wěn)定狀態(tài)；否則，鍋爐機組處于不穩(wěn)定狀態(tài)。
所述計算鍋爐有效吸熱量Q1米用公式Qi=Dgligl~Dgsigs_DjWSijWS+Dzr(izl~igp);其中，Dgr為主蒸汽流量，igr為主蒸汽焓，Dgs為給水流量，igs為給水焓，Djws為減溫水流量，iJWS為減溫水焓，Dzr為再熱蒸汽流量，izr為再熱蒸汽焓，igp為高缸排汽焓。所述計算排煙總熱量Q2 采用公式 Q2=L 071 X (I. 3593+0. 000188、) X (t「t0) XQa ；其中，Qa為總風量，t0為基準溫度，為排煙溫度。本發(fā)明能夠根據(jù)現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)實時計算煤粉熱值，進一步還可以進行煤質(zhì)分類，提高了煤粉熱值辨識效率，減少了投資成本，降低了系統(tǒng)和人員面臨的危險。


圖I是鍋爐熱平衡原理圖；圖2是基于熱力運行參數(shù)的煤粉熱值在線辨識方法流程圖；圖3是煤粉熱值與煤質(zhì)分類區(qū)間表；圖4是實施本發(fā)明提供的方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細說明。應(yīng)該強調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。本發(fā)明以熱平衡原理為理論基礎(chǔ)。圖I是鍋爐熱平衡原理圖，如圖I所示，鍋爐輸入的總熱量應(yīng)當?shù)扔阱仩t輸出的總熱量和損失的總熱量之和。鍋爐輸出的總熱量和損失的總熱量包括鍋爐有效利用的熱量、排煙損失的熱量、化學未完全燃燒損失的熱量、機械未完全燃燒損失的熱量、散熱損失的熱量和灰渣物理熱損失的熱量。圖2是基于熱力運行參數(shù)的煤粉熱值在線辨識方法流程圖。如圖2所示，以熱平衡原理為基礎(chǔ)，基于熱力運行參數(shù)的煤粉熱值在線辨識方法包括步驟I :采集分布式控制式系統(tǒng)DCS或者火電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)SIS中的數(shù)據(jù)并對采集的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。預(yù)處理即對采集的數(shù)據(jù)進行取平均、求和、剔除壞點等處理。包括“多點對一”處理、“多點條件選擇”處理和“剔除壞點”處理。其中，“多點對一”處理是多個測點最后要合成到一個測點，如主蒸汽壓力有兩個測點，分別為主蒸汽壓力測點I和主蒸汽壓力測點2，這時候需要對這兩個測點求平均，得到主蒸汽壓力。“多點條件選擇”處理時根據(jù)計算需要設(shè)定選擇條件，從多個測點中選出計算需要的點?！疤蕹龎狞c”是剔除從DCS或SIS系統(tǒng)選出來的明顯是表計測量有問題的點，也就是數(shù)值明顯偏離對應(yīng)參數(shù)范圍的點，即表計測量有問題的點。數(shù)據(jù)進行預(yù)處理是現(xiàn)行的分布式控制式系統(tǒng)DCS或者火電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)SIS自動進行的。步驟2 :判斷鍋爐機組是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，當鍋爐機組處于穩(wěn)定狀態(tài)時，則執(zhí)行步驟3;否則，結(jié)束計算過程。判斷鍋爐機組是否處于穩(wěn)定狀態(tài)根據(jù)鍋爐機組當前的運行負荷確定，當鍋爐機組的負荷大于等于鍋爐機組的額定負荷的30%時，鍋爐機組處于穩(wěn)定狀態(tài)；否則，鍋爐機組處于不穩(wěn)定狀態(tài)。 步驟3 :分別計算鍋爐有效吸熱量Q1、排煙總熱量Q2、未完全燃燒熱損失q34和散熱損失q5。計算鍋爐有效吸熱量Q1米用公式Qi=Dgrigr-Dgsigs-DJwsiJws+Dzr(izr-igp) (I)式(I)中，Q1為鍋爐有效吸熱量,單位為兆瓦(MW) ;Dgr為主蒸汽流量,單位為千克/秒(kg/s) ；igr為主蒸汽焓，單位為兆焦/千克(MJ/kg) ;Dgs為給水流量，單位為千克/秒(kg/s) ；igs為給水焓,單位為兆焦/千克(MJ/kg) ；DJWS為減溫水流量,單位為千克/秒(kg/s) ；ijws為減溫水洽，單位為兆焦/千克(MJ/kg) ；Dzr為再熱蒸汽流量,單位為千克/秒(kg/s)；izr為再熱蒸汽焓，單位為兆焦/千克(MJ/kg);、為高缸排汽焓，單位為兆焦/千克(MJ/kg)。計算排煙總熱量Q2采用公式Q2=L 071 X (I. 3593+0. OOOlSSt1) X (trt0) XQa (2)式(2 )中,Qa為總風量,單位為千克/秒(kg/s )；t0為基準溫度,單位為攝氏度(°C ); 為排煙溫度，單位為攝氏度rc )。未完全燃燒損失q34的擬合的方法是，以不同工況下鍋爐主蒸汽流量設(shè)計值為X軸，以相應(yīng)工況下未完全燃燒熱損失設(shè)計值為y軸，利用excel軟件的“插入圖表”方法擬合得到的未完全燃燒損失q34 (%)。未完全燃燒損失q34屬于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明不再贅述。散熱損失屯(％)采用鍋爐熱力實驗規(guī)程推薦方法計算。步驟4 :根據(jù)公式Qb=(QfQ2)/(1-0. Olq34-O. Olq5-O. Olq6)計算單位時間的燃料總熱量Qb ;其中，Q6為灰渣物理熱損失且為常數(shù)。單位時間的燃料總熱量Qb的單位為兆瓦(麗)，q6通常取值為0. 2%。步驟5 :根據(jù)公式Qnrt.a,=KQb/Bv計算煤粉熱值Qnrt.a,;其中，K為效率系數(shù)，Bv為給煤量。煤粉熱值Qnet.m的單位為兆瓦(MW)，效率系數(shù)K通常取值為I。給煤量(即進入爐膛的總煤量)的數(shù)值取自DCS (或SIS)。步驟6 :根據(jù)煤粉熱值與煤質(zhì)分類區(qū)間表獲得煤質(zhì)分類號。圖3是煤粉熱值與煤質(zhì)分類區(qū)間表，如圖3所示，當獲得煤粉熱值后，可以根據(jù)該表，找到煤粉對應(yīng)的煤質(zhì)分類號，從而確定煤質(zhì)的種類。比如，如果計算得到的煤粉熱值為19，則根據(jù)該表可知煤粉的分類號為3。另外，在該表中，每一個分類號對應(yīng)的區(qū)間起點值不屬于該分類號，而區(qū)間終點值則屬于該分類號。比如，如果計算得到的煤粉熱值為15，則其分類號應(yīng)當是5而不應(yīng)當是4。圖4是實施本發(fā)明提供的方法的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。如圖4所示，在實施本發(fā)明前，先要進行的準備工作是搭建實現(xiàn)本發(fā)明提供的方法的系統(tǒng)。配置一臺接口機，用于接收DCS數(shù)據(jù)(對于已經(jīng)配有SIS系統(tǒng)的電廠，可接收SIS數(shù)據(jù));一臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用于運行實時/歷史數(shù)據(jù)庫；一臺應(yīng)用服務(wù)器，用于運行計算程序；一臺發(fā)布服務(wù)器用于結(jié)果的發(fā)布；一臺網(wǎng)絡(luò)管理維護站。實施該方法時，從DCS選擇計算所需的測點，通過接口機將這些測點引入實時/歷史數(shù)據(jù)庫(如電廠已經(jīng)建立了 SIS系統(tǒng)，則可直接從SIS系統(tǒng)引用相關(guān)測點)。將分布式計算平臺計算站、關(guān)系數(shù)據(jù)庫部署在應(yīng)用服務(wù)器上。將煤粉熱值計算模型上載到分布式計算平臺計算站里。啟動煤粉熱值計算服務(wù)，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、處理、計算，得到入爐煤粉熱值的在線實時數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠根據(jù)現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)實時計算煤粉熱值，進一步還可以進行煤質(zhì)分類，提高了煤粉熱值辨識效率，減少了投資成本，降低了系統(tǒng)和人員面臨的危險。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種基于熱力運行參數(shù)的煤粉熱值在線辨識方法，其特征是所述方法包括 步驟I :采集分布式控制式系統(tǒng)DCS或者火電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)SIS中的數(shù)據(jù)并對采集的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理； 步驟2 :判斷鍋爐機組是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，當鍋爐機組處于穩(wěn)定狀態(tài)時，則執(zhí)行步驟3 ；否則，結(jié)束計算過程； 步驟3 :分別計算鍋爐有效吸熱量Q1、排煙總熱量Q2、未完全燃燒熱損失q34和散熱損失Q5 ； 步驟4 :根據(jù)公式Qb=(QjQ2)/(1-0. Olq34-O. Olq5-O. Olq6)計算單位時間的燃料總熱量Qb ;其中，Q6為灰洛物理熱損失且為常數(shù)； 步驟5 :根據(jù)公式Qnrti=KQb/Bv計算煤粉熱值Qnrt.m ;其中，K為效率系數(shù)，Bv為給煤量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于熱力運行參數(shù)的煤粉熱值在線辨識方法，其特征是所述方法的步驟5之后還包括根據(jù)煤粉熱值與煤質(zhì)分類區(qū)間表獲得煤質(zhì)分類號。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于熱力運行參數(shù)的煤粉熱值在線辨識方法，其特征是所述判斷鍋爐機組是否處于穩(wěn)定狀態(tài)具體是當鍋爐機組的負荷大于等于鍋爐機組的額定負荷的30%時，鍋爐機組處于穩(wěn)定狀態(tài)；否則，鍋爐機組處于不穩(wěn)定狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于熱力運行參數(shù)的煤粉熱值在線辨識方法，其特征是所述計算鍋爐有效吸熱量Q1米用公式0ι _Ο>Ε；; >Ε；+Οζ1· (izl~igp);其中，Dgr為主蒸汽流量，igr為主蒸汽焓，Dgs為給水流量，igs為給水焓，Djws為減溫水流量，iJWS為減溫水焓，Dzr為再熱蒸汽流量，izr為再熱蒸汽焓，Igp為高缸排汽焓。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于熱力運行參數(shù)的煤粉熱值在線辨識方法，其特征是所述計算排煙總熱量Q2采用公式Q2=L 071 X (I. 3593+0. 000188、) X (t「t0) XQa ;其中，Qa為總風量，t0為基準溫度，ti為排煙溫度。
全文摘要
本發(fā)明公開了電力/熱力能源管理技術(shù)領(lǐng)域中的一種基于熱力運行參數(shù)的煤粉熱值在線辨識方法。包括采集DCS或者SIS中的數(shù)據(jù)并對采集的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理；判斷鍋爐機組是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，當鍋爐機組處于穩(wěn)定狀態(tài)時，分別計算鍋爐有效吸熱量、排煙總熱量、未完全燃燒熱損失和散熱損失；計算單位時間的燃料總熱量；計算煤粉熱值；根據(jù)煤粉熱值與煤質(zhì)分類區(qū)間表獲得煤質(zhì)分類號。本發(fā)明提高了煤粉熱值辨識效率，減少了投資成本，降低了系統(tǒng)和人員面臨的危險。
文檔編號G01N25/22GK102661974SQ20121014495
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者景超, 王永剛, 黃孝彬 申請人:北京華電天仁電力控制技術(shù)有限公司