基于燃煤发热量辨识的火力电站锅炉效率在线监测系统

摘要

一种信息处理技术领域的基于燃煤发热量辨识的火力电站锅炉效率在线监测系统，包括：数据采集模块、数据预处理模块、燃煤及烟气特性模块和锅炉效率计算模块。本发明通过OPC接口与集散控制系统服务器进行连接，以获取所需的机组实际运行数据，并将其存储于上位机实时数据库中。在上位机系统中对实时数据进行预处理后，对锅炉各个受热面采用了烟气侧与工质侧的动态能量平衡，通过软测量的方法对于炉膛内燃煤的实际发热量进行辨识，得到校正后的实际的燃煤低位发热量；同时利用每天的煤质工业分析数据对涉及到效率计算的燃煤元素成分进行校正；最终实现锅炉效率的在线监测。

主权项

1.一种基于燃煤发热量辨识的火力电站锅炉效率在线监测系统，其特征在于，包括：数据采集模块、数据预处理模块、燃煤及烟气特性模块和锅炉效率计算模块，其中：数据采集模块与底层机组DCS控制系统服务器相连接实时采集需要的机组运行数据，数据预处理模块与数据采集模块相连将其得到的机组实时运行数据进行滤波和坏点去除处理，然后将处理后的数据传输给效率计算模块，燃煤及烟气特性模块将初始设置的燃煤成分及烟气数据进行基本热力学计算得到烟气及工质物性参数数据提供效率计算模块的调用，效率计算模块与数据预处理模块及燃煤及烟气特性模块相连并以数据预处理模块处理后的机组实时数据为基础，调用燃煤及烟气特性模块计算出锅炉的热效率；所述的燃煤及烟气特性模块提供基本的燃煤及烟气特性数据，该燃煤及烟气特性模块包括：基准燃煤成分设定单元、燃煤成分校正单元以及烟气物性计算单元，其中：基准燃煤成分设定单元通过对系统实际运行机组燃料进行调研预先设定具有代表性的机组燃煤的基准燃煤成分数据；燃煤成分校正单元以上述基准燃煤成分设定为基准，利用机组每天的燃煤工业成分分析值来校正燃煤的元素成分数值：其中：X_i，ar为计算用燃煤的元素成分数值，为季度化验的元素成分分析基准值，W_ar为工业分析值，基水分，A_ar为工业分析值，基灰分，为季度化验的收到基水分，为季度化验的收到基灰分；烟气物性计算单元利用上述校正过的燃煤元素成分进行标准热力学计算得到烟气物性数据用于后续效率计算；所述的锅炉效率计算模块利用经过数据预处理模块处理后的锅炉运行数据结合燃煤及烟气物性模块数据求取锅炉的各项热损失计算得到锅炉的效率，该锅炉效率计算模块包括：初始变量设置单元、燃煤低位发热量辨识单元以及锅炉反平衡效率计算单元，其中：初始变量设置单元根据机组型号设置包括锅炉炉膛在内的各受热面的尺寸特性以及烟道特性，包括炉膛体积、水冷壁吸热特性、烟气流通面积以及各级换热器管径管程；燃煤低位发热量辨识单元是基于锅炉的动态能量平衡，通过求取烟气经过各级换热器损失的热量来辨识出进入炉膛燃煤的实际发热量，进而求得燃煤的低位发热量，具体为：炉膛内燃煤的实际发热量Q_r＝锅炉水冷壁吸收的热量Q_slb+炉膛出口的高温烟气的热量Q_hs，其中的炉膛出口高温烟气的热量Q_hs＝经过各级换热器烟气的能量降低+排烟的低温烟气热量Q_wy；因此上述公式分解为：炉膛内燃煤的实际发热量Q_r＝锅炉水冷壁吸收热量Q_slb+水冷壁以及工质蓄热变化ΔQ_slb+各受热面工质吸热Q_q+各段受热面工质蓄热ΔQ_q+金属蓄热变化ΔQ_j+尾烟气热量Q_wy；另外有：1)进入炉膛的燃煤发热值其中：Q_rdw表示辨识得到的燃煤实际发热值；B为进入炉膛燃料量；Q_r表示炉膛内燃煤的实际发热量；2)各级换热器动态换热量为：Q_y＝Q_q±ΔQ_j±ΔQ_q，其中：Q_y表示各换热面烟气的放热量；Q_q工质侧工质吸热量，ΔQ_j为蒸汽蓄热变化量，ΔQ_q蒸汽侧吸热变化量；根据锅炉反平衡效率计算单元以上一单元辨识出的燃煤实际低位发热值为基准运用反平衡方法求取锅炉的各项热损失，从而得到锅炉效率：η＝(100-q₂-q₃-q₄-q₅-q₆)×100％，其中：q₂为排烟损失、q₃为燃煤锅炉的化学未完全燃烧热损失、q₄为机械未完全燃烧热损失、q₅为锅炉散热损失、q₆为锅炉灰渣物理热损失。