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。火電機組的運行經(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(yīng)未來競價上網(wǎng)運行機制的要 求。電站鍋爐入爐

2、煤質(zhì)在線監(jiān)測與燃燒運行優(yōu)化系統(tǒng) CQMS 采用先進的人工智能 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 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(xué)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(dǎo)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(fù)雜的內(nèi)在關(guān)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(luò)技術(shù), 建立鍋 爐運行參數(shù)與入爐煤質(zhì)之間的關(guān)系模型, 實現(xiàn)煤的熱值、 揮

3、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(yù)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。 可根據(jù)用戶的要求進行

4、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(dǎo)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)的變 化, 運行人員應(yīng)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(yīng)本系統(tǒng)是采用人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù), 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(shè)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(yīng)技術(shù), 根據(jù)最新的鍋爐測點數(shù)據(jù), 在

5、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(yīng)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。 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(shù)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(yīng)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(luò)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) ,

6、以保證 SIS 或 DCS 的運行安全。電廠應(yīng)提供 SIS 或 DCS 的網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(luò)數(shù)據(jù)通信接口, 開發(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(xué)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(chǔ)上進行應(yīng)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,

7、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(guān)。 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

8、相差約 0.6%,預(yù)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(shè)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 91.32%,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:0.3814227.50.80.82139.991.32BB =噸標煤 /年 3.平均標煤價格按每噸

9、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(guān)系失衡, 導(dǎo)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(dǎo)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, 必然會提高鍋爐運行效率, 避免燃燒惡化導(dǎo)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(yīng)用實例應(yīng)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(fēng)(甲、乙、丙、丁 ,五層二次風(fēng)(A 、 B 、 C 、 D 、 E ,兩層燃燼風(fēng)(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