专利名称：基于烟气能量平衡的炉膛出口烟温优化测量方法
技术领域：
本发明涉及的是一种信息处理技术领域的方法，具体是一种基于烟气能量平衡的炉膛出口烟温优化测量方法。
背景技术：
锅炉作为火电机组的重要组成部分，随着机组容量的增加，其结构越来越复杂，所需检测和控制的参数也越来越多，给其控制和优化带来了新的课题。炉膛作为进入锅炉系统燃料的燃烧空间与锅炉系统辐射传热的主要受热面，其具有体积大、输入输出量多且内部工况复杂特点。炉膛热力计算作为锅炉热力计算中的重要组成部分，其主要结果炉膛出口烟温对整个锅炉的建模、热力计算以及效率评估具有重大意义。20世纪70年代起，国内一些研究机构利用各种计算语言开发了许多具有一定实用性的热力计算系统，如1998年浙江大学与杭州锅炉厂合作开发的热力计算系统，应用在杭州锅炉厂、太原锅炉厂厂家；2002年浙江大学与嘉兴东方日立锅炉厂联合开发的针对燃机余热锅炉的热力计算系统。因受开发技术、方法、语言及计算模型自身结构复杂和离散度大因素的影响，在软件开发技术方面存在通用性、稳定性、可扩充性、可维护性差及计算精度低问题。由于煤种分布不同，我国锅炉使用分布也呈现一定的地域性，目前的锅炉热力计算系统对煤种的选择存在一定的局限性。经对现有文献检索发现，《内蒙古农业大学学报》上的“电站锅炉炉膛的热力计算及仿真”在分析锅炉热力计算的现状和热力计算软件的基础上，针对锅炉炉膛的热力计算进行归纳、总结和简化，并提出了相关热力计算程序。该方法具备通用性好、计算简单特点。 但该方法由于只采用单向能量平衡算法，缺乏有效地现场数据验证或者是多种方法结果比对，说服力不够。华中科技大学煤燃烧国家重点实验室周怀春提出一种锅炉及加热炉温度场可视化及锅炉及加热炉温度场可视化及燃烧监控技术，基于热辐射图像处理温度检测原理和技术对大型锅炉炉内二维/三维温度进行检测。该方法具备检测精度高的特点，且能对炉内三维温度场进行全面地检测，但其相关技术因需要加入特殊的热辐射检测仪表，对锅炉炉膛的检测系统提出了较高的要求，暂时无法大范围推广。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于烟气能量平衡的炉膛出口烟温优化测量方法，通过机组中和模型参数相关的实际运行数据，根据炉膛燃烧与辐射能量平衡，过热器烟气侧与工质侧能量平衡，再热器烟气侧与工质侧能量平衡以及尾烟气能量衡算，从烟气侧正反两个方向对炉膛烟温进行了优化测量，并分别测量结果的基础上复合计算最终烟温结果。在实际运行中可根据机组运行状况修正方法参数，使得该发明方法具有较好的通用性与鲁棒性，且对实际现场监测系统要求较低，适用于火力发电系统的运行状况检测与燃烧状况的优化。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤步骤一设置包括炉膛体积、换热面积以及各级换热器的换热面积、金属质量的锅炉炉膛及烟道特性，通过OPC通讯协议，建立OPC客户端向DCS自带的OPC服务器端发送数据请求，进行实时采样获取锅炉运行数据，对数据进行五点平滑处理。所述的采样的时间间隔为5秒；步骤二 在现场控制系统工程师站上建立科学计算平台与人机交互平台，即利用 Matlab建立数据处理平台，基于Matlab自带的OPC客户端用于实现数据接收与处理。步骤三基于锅炉炉膛的燃烧放热平衡与水冷壁辐射换热平衡，计算出炉膛出口烟温T1 ；基于锅炉烟道的尾烟气能量、再热器能量平衡以及过热器能量平衡，利用烟气物性参数库，计算出炉膛出口烟温T2,具体步骤包括a)利用正向燃煤在炉膛中放热与传热平衡，计算出炉膛出口温度T1b)利用反向烟气在各级换热器中的产热平衡，利用尾气能量加上各级换热器传递热量计算出炉膛出口烟气能量，并利用烟气物性反推炉膛出口烟温T2步骤四根据正向燃烧放热平衡与反向过热器再热器热交换平衡计算得到炉膛出口烟温T1与T2，采用线性叠加的方式，即T = BXVbXT2计算出最终炉膛烟温结果，其中系数a取0.3，系数b取0.7。步骤五根据实际燃料特性以及炉膛、烟道、换热器特性随着时间推移所发生的变化修正方法执行中炉膛换热系数等各组参数，即对优化测量方法进行参数滚动更新，具体是a)每天利用最新煤质在线分析值对烟气物性参数库进行更新；b)每次大修以后对炉膛换热系数等各种参数进行重新设置。与现有技术相比，本发明具备以下三个优点一是无需新增硬件投入，只需利用现有检测系统所获得的数据以及部分火力发电系统的化验数据，避免了新增投资与技术改造；二是根据不同型号以及规模的火力发电系统，只需通过修正部分涉及到锅炉结构的参数，无需对模型结果推倒重来；三是采用了两种不同的烟气侧能量平衡，贯穿了整个烟气通道，覆盖了多种不确定性，并能进行互相校验。本发明的结果更有助于对锅炉整体运行情况的进行判断以及进一步优化。
图1为烟气物性曲线图。图2为炉膛出口烟温最终计算结果与负荷数据对照图。
具体实施例方式下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。本实施例中的锅炉满足以下条件该锅炉为负荷300MV、亚临界、自然循环、中间再热、双拱单炉膛、“W”火焰燃烧方式、固态排渣、全钢架悬吊式燃煤汽包炉。本实施例包括以下步骤
步骤一设置锅炉炉膛以及烟道特性，并设定燃煤的成分与低位发热量，特性参数如表1 表1锅炉物理特性参数
权利要求
1.一种基于烟气能量平衡的炉膛出口烟温优化测量方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一设置包括炉膛体积、换热面积以及各级换热器的换热面积、金属质量的锅炉炉膛及烟道特性，通过OPC通讯协议，建立OPC客户端向DCS自带的OPC服务器端发送数据请求，进行实时采样获取锅炉运行数据，对数据进行五点平滑处理；步骤二 在现场控制系统工程师站上建立科学计算平台与人机交互平台，即利用 Matlab建立数据处理平台，基于Matlab自带的OPC客户端用于实现数据接收与处理；步骤三基于锅炉炉膛的燃烧放热平衡与水冷壁辐射换热平衡，计算出炉膛出口烟温 T1 ；基于锅炉烟道的尾烟气能量、再热器能量平衡以及过热器能量平衡，利用烟气物性参数库，计算出炉膛出口烟温T2;步骤四根据正向燃烧放热平衡与反向过热器再热器热交换平衡计算得到炉膛出口烟温T1与T2，采用线性叠加的方式，即T = aXT1+bXT2计算出最终炉膛烟温结果，其中系数 a取0.3，系数b取0.7 ；步骤五根据实际燃料特性以及炉膛、烟道、换热器特性随着时间推移所发生的变化修正方法执行中炉膛换热系数等各组参数，即对优化测量方法进行参数滚动更新。
2.根据权利要求1所述的基于烟气能量平衡的炉膛出口烟温优化测量方法，其特征是，所述的采样的时间间隔为5秒。
3.根据权利要求1所述的基于烟气能量平衡的炉膛出口烟温优化测量方法，其特征是，所述的步骤三具体包括a)利用正向燃煤在炉膛中放热与传热平衡，计算出炉膛出口温度T1b)利用反向烟气在各级换热器中的产热平衡，利用尾气能量加上各级换热器传递热量计算出炉膛出口烟气能量，并利用烟气物性反推炉膛出口烟温T2
4.根据权利要求1所述的基于烟气能量平衡的炉膛出口烟温优化测量方法，其特征是，所述的步骤五具体包括a)每天利用最新煤质在线分析值对烟气物性参数库进行更新；b)每次大修以后对炉膛换热系数等各种参数进行重新设置。
全文摘要
一种信息处理技术领域的基于烟气能量平衡的炉膛出口烟温优化测量方法，通过机组中和模型参数相关的实际运行数据，根据炉膛燃烧与辐射能量平衡，过热器烟气侧与工质侧能量平衡，再热器烟气侧与工质侧能量平衡以及尾烟气能量衡算，从烟气侧正反两个方向对炉膛烟温进行了优化测量，并分别测量结果的基础上复合计算最终烟温结果。在实际运行中可根据机组运行状况修正方法参数，使得该发明方法具有较好的通用性与鲁棒性，且对实际现场监测系统要求较低，适用于火力发电系统的运行状况检测与燃烧状况的优化。
文档编号G01K13/02GK102252779SQ20111010788
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月28日 优先权日2011年4月28日
发明者仲兆准, 史元浩, 吕鹏宏, 王斌, 王景成, 章云锋 申请人:上海交通大学
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