火電機組摻煤燃燒優(yōu)化系統(tǒng)設計方案1、前言51.1項目背景51.2現(xiàn)狀和問題61.3本方案優(yōu)勢62、技術要求72.1規(guī)范與標準72.2系統(tǒng)設計技術要求83、技術選用114、系統(tǒng)概述114.1系統(tǒng)建設目標114.2系統(tǒng)總體架構124.3系統(tǒng)結構組成125、業(yè)務應用設計135.1智能摻配135.2上煤監(jiān)視155.2.3輸入與輸出175.3燃燒優(yōu)化175.3.4輸入與輸出185.4鍋爐燃燒監(jiān)測195.4.5輸入與輸出205.5購煤建議205.6對比分析216、業(yè)務流程設計227、系統(tǒng)管理設計248、項目實施計劃249、項目組成員及項目投資預算25在已知各種能源資源中，煤炭資源最為豐富。2007年探明中國煤的保有量為11800億噸，占全世界的13.5%,可開采200年以上。2011年中國能源消費總量超過34億噸標準煤，其中原煤產(chǎn)量35.2億噸?；鹆Πl(fā)電是我國的用煤大戶，且用煤比例逐年增加。在我國能源消費總量中，煤炭占70%以上，比世界平均水平高40個百分點。而電力行業(yè)煤炭消費量占總消費量的50%以上。按2011年發(fā)電量4.7萬億千瓦時，火力發(fā)電占69%,6千kW以上發(fā)電機組平均供電煤耗329克/kWh計算，一年所需煤量約為10.669億噸。經(jīng)濟要發(fā)展，電力要先行。然而，發(fā)電需求增大，勢必煤炭消耗增大，形成資源競爭；發(fā)電效率不高，則能源利用率不高，能量損失嚴重，如電廠的供電煤耗：2011年日本達到接近300克/kWh,我國為329克/kWh;污染排放量大，治理壓力和代價大，技目前，火電企業(yè)70%～80%的發(fā)電成本用來買煤，所以在市場經(jīng)濟的環(huán)境下，實現(xiàn)控制燃煤價格是促進電力企業(yè)生產(chǎn)良性循環(huán)的基本保證。同時，隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展和煤炭供應的變化，無法保證大容量鍋爐能夠完全燃用設計煤種，因此調(diào)配燃煤來降低發(fā)電成本并兼顧安全生產(chǎn)已經(jīng)成為各個地區(qū)當前和以后電力燃料管理、運行管理工作的主要任務。如果合理的將不同類、不同性質的煤種按照一定比例進行摻配，在保證機組安全運行的條件下平均下來，可以使煤價降電廠燃煤鍋爐在設計時一般是根據(jù)特定的煤種進行設計的。根據(jù)設計煤不同，鍋爐的爐型、結構、燃燒器以及制粉系統(tǒng)的選擇不同，而且投產(chǎn)后鍋爐的運行方式也不同。設計煤種作為設計鍋爐時的依據(jù)，對鍋爐的適應性最好。而如果鍋爐燃煤的煤質超出設定范圍，將會給鍋爐運行的安全、經(jīng)濟性帶來很大的影響。但是，隨著國內(nèi)電煤供應形勢的日益緊張以及國內(nèi)大型燃煤電廠的不斷增多，目前越來越多的電廠在生產(chǎn)運行時很難燃用設計煤種，而且燃煤采購已經(jīng)從國內(nèi)延伸到國外。在現(xiàn)有燃煤條件下，為最大限度地保證鍋爐燃燒的穩(wěn)定性、經(jīng)濟性、安全性及環(huán)保要求，摻煤摻燒已經(jīng)成為火電廠的必然選擇。1)鍋爐容量大燃煤量大，一臺600MW機組每天燒約5000噸(80多車皮),約5500大卡/千克的煤。2)煤—爐耦合性強，鍋爐設計是基于設計煤種和校核煤種進行的。若燃用設計煤種(或燃煤特性在設計范圍內(nèi)),鍋若燃用非設計煤種(如劣質煤),會使鍋爐燃燒效果變差，煤種(如優(yōu)質煤),雖然運行經(jīng)濟性和安全性得到加強，將到設計要求。3)來煤現(xiàn)狀是：煤炭需求量大，但資源與開采有限，且分1)電站鍋爐供煤不穩(wěn)定。2)發(fā)電裝機容量增大，煤的耗量增加，因而很難保證燒單一煤3)煤的運輸能力不足，不得不混燒。4)為使量大、價低的劣質煤得到利用，往往將其與優(yōu)質煤5)實際燃用煤種與設計煤種不符，為了滿足運行要求，往由于摻煤的使用日益廣泛，摻煤的反應特性可能給鍋爐運行帶來一系列的問題：諸如燃燒穩(wěn)定性變差、燃燒效率降低、發(fā)電煤耗增加、汽溫難控制、鍋爐積灰和結渣、爐膛高溫腐1.3本方案優(yōu)勢1)拓寬鍋爐對煤種的適應范圍，提高購煤的靈活性，降低電廠生產(chǎn)成本，為摻煤摻燒工作提供動態(tài)優(yōu)化分析平臺；2)從預判結渣、壁溫超溫、高溫腐蝕等方面提供安全性指導，確保摻煤摻燒工作的安全性；3)考慮鍋爐本體以及送、引風機、制粉系統(tǒng)、脫硫、脫硝、除塵等輔機系統(tǒng)的運行特性，在不同工況下分析爐側、機側和輔機的綜合熱經(jīng)濟性能；4)從安全性、經(jīng)濟性、環(huán)保性三方面給出最佳運行建議指2、技術要求2.1規(guī)范與標準此次項目所提供火電機組摻煤燃燒優(yōu)化系統(tǒng)符合國家和行GB475商品煤樣采取方法GB/T19494.3—2004煤炭機械化采樣精密度測定和偏倚試驗煤中各種形態(tài)硫的測定方法煤中全硫的測定方法煤的發(fā)熱量測定方法GB476-2001煤的元素分析方法GB/T2112007煤中全水份的測定方法GB/T212-2008煤的工業(yè)分析方法GB3797-89電控設備第二部分裝有電子器件的電控設備GB/T15145-94微機線路保護裝置通用技術條件GB1497-85低壓電器基本標準DL5027-93電力設備典型消防規(guī)程DL/T924-2005火力發(fā)電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)技術條件DRZ/TO2-2004火力發(fā)電廠廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)實時/歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)準則測試規(guī)范國家經(jīng)貿(mào)委第30號令電網(wǎng)和電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)及調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡安全防護規(guī)定GB/T5031-2000建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范、施工及驗收規(guī)范GB4208-1993外殼防護等級(IP代碼)電站汽輪機熱力性能驗收試驗規(guī)程信息技術軟件生存周期過程計算機軟件產(chǎn)品開發(fā)文件編制指南GB/T9385計算機軟件需求說明編制指南GB/T9386計算機軟件測試文件編制規(guī)范GB/T10184電站鍋爐性能試驗規(guī)范GB/T12504計算機軟件質量保證計劃規(guī)范計算機軟件配置管理計劃規(guī)范計算機軟件配置可靠性可可維護性管理軟件支持環(huán)境信息技術軟件包質量要求和測試計算機信息系統(tǒng)安全防護等級劃分準則GB50229-2006火力發(fā)電廠與變電所設計防火規(guī)范DL/T467磨煤機試驗規(guī)程DL/T950-2005電廠標識系統(tǒng)設計導則除上述標準外，還符合下列組織頒布的相關標準或與之相當?shù)钠渌鼑H組織相關標準：IEC國際電工學會AIEE美國電氣工程師協(xié)會ANSI美國國家標準化協(xié)會ICEA絕緣電纜工程師協(xié)會NEBB美國國家環(huán)保局NEC美國國家電氣標準ISO國際標準化組織TCP/IP網(wǎng)絡通訊協(xié)議2.2系統(tǒng)設計技術要求現(xiàn)代信息技術的發(fā)展，是現(xiàn)代科學技術發(fā)展中最活躍的領域，新產(chǎn)品、新技術層出不窮。每一個新技術的出現(xiàn)都對我們的工作方式產(chǎn)生極大的影響，對我們工作效率的提高起到極大的推動作用。因此本系統(tǒng)必須采用先進的技術和設備，這一方面反映了系統(tǒng)所具有的先進水平，又使得系統(tǒng)具有強所以，在投資費用許可的情況下應當充分利用現(xiàn)代最新技術、最可靠的成果，以使該系統(tǒng)在盡可能長的時間內(nèi)與社會發(fā)展相適應。從長期的觀點看，這也是最節(jié)省經(jīng)費的。系統(tǒng)的設計不局限于當前的使用條件和規(guī)模，系統(tǒng)設計具有超前意識，可以與已建系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)兼容，保證系統(tǒng)建成時處于國內(nèi)先進水平，同時，保留接口，以便于新軟件、系統(tǒng)的增必須考慮采用成熟的技術與產(chǎn)品，確保設備以及系統(tǒng)的穩(wěn)定。在設備選型和系統(tǒng)的設計中各方面都盡量減少故障的發(fā)可維護性是當今應用系統(tǒng)成功與否的很重要的因素。可維護隨著科學技術的高速發(fā)展和社會進步同時，對系統(tǒng)安全的考慮，應當引起足夠重視。如果不采取有效措施，系統(tǒng)的安全將會受到損害。因此，必須采取多種手段防止各種形式與途該系統(tǒng)作為數(shù)字鄒電的重要組成部分，涉及到各個方面，對于本系統(tǒng)這樣的工程必須對這些因素統(tǒng)籌考慮，以構成一個有機的火電機組摻煤燃燒優(yōu)化系統(tǒng)。為保證各供應商產(chǎn)品的協(xié)同運行，同時考慮到投資者的長遠利益，本系統(tǒng)必須是開放系統(tǒng)，并結合相關的國際標準或工7、可擴充性本系統(tǒng)考慮今后發(fā)展的需要，因而必須具有在系統(tǒng)產(chǎn)品系列、容量與處理能力等方面的擴充與換代的可能，這種擴充不僅充分保護了原有投資，而且具有較高的綜合性價比。由于本系統(tǒng)是一個綜合性系統(tǒng)，在系統(tǒng)設計和建設初期應著手參考各方面的標準與規(guī)范，并且應遵從該規(guī)范各項技術規(guī)定，并做好系統(tǒng)的標準化設計與管理工作。系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺選用ASP.NET語言開發(fā)。系統(tǒng)計算引擎為魯能軟件ACS計算平臺，采用Matlab系統(tǒng)數(shù)值模擬引擎采用Fluent軟件。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用PI實時數(shù)據(jù)庫、MicrosoftSQL2005系統(tǒng)模型編制標準參見2.1條。系統(tǒng)摻煤模型采用華北電力大學混煤燃燒分析模型。4.1系統(tǒng)建設目標該系統(tǒng)作為數(shù)字電廠的重要組成部分，要滿足生產(chǎn)決策、生產(chǎn)管理、燃料管理以及經(jīng)濟分析的需求，能夠實現(xiàn)“橫向集成、縱向貫通”,并且能夠綜合考慮到數(shù)字鄒電的中長期發(fā)展計劃，在系統(tǒng)功能、系統(tǒng)結構、系統(tǒng)性能等各個方面適應未來業(yè)務發(fā)展的需要，最大程度地保護當前的投資。開發(fā)建設該系統(tǒng)的具體目標是：2、提供支持摻煤煤質的燃燒優(yōu)化方案；3、提供滿足發(fā)電計劃的優(yōu)化煤炭采購建議方案；6、提供數(shù)據(jù)展示、記錄、查詢功能。4.2系統(tǒng)總體架構系統(tǒng)結構示意圖5、業(yè)務應用設計計劃負荷變動計劃負荷變動系統(tǒng)功能結構圖錄查詢”三個子模塊，主要功能描述如下。自動智能摻配程序依據(jù)煤場可用存煤、機組運行情況、計劃負荷、設定的摻配指標(安全、經(jīng)濟、環(huán)保)權重以及相應方案提供第二天的摻配方案，中期方案提供后7天的摻配方配后煤質(計算)、取煤時間、摻配煤上煤時間等。近期摻配方案在采用后形成記錄(內(nèi)容見①)。如摻配方案未采用，需要填入不采用原因，并產(chǎn)生記錄(內(nèi)容見②)。近期摻配方案在每天17點自動生成，如在21點前無操作(采用、棄用),且在無摻配人工干預操作的前提下，自動記錄中期摻配方案每周產(chǎn)生一次，存儲時間為7天，滾動存儲。7天負荷及煤場現(xiàn)存煤情況提供為滿足特定條件的進煤計自動智能摻配方案生成后如與最近生產(chǎn)安排相矛盾，或由于某些特定情況需要人工干預方案，可在此進行人工干預設置。在此可以重新設定摻配指標的權重、選取特定某一煤種、重設約束條件等。人工干預完成后系統(tǒng)重新完成摻配優(yōu)化計算，并出具最終摻配方案。同時系統(tǒng)會自動提供歷史相近條件下的摻配方案以供參考。參用人工摻配方案后自動智能摻配方案自動棄用，采用方案產(chǎn)生記錄(內(nèi)容見①)。每一次摻配方案采用后都會記錄在系統(tǒng)內(nèi)，并提供查詢功能。記錄存儲時間為3年，滾動存儲。采用方案記錄內(nèi)容①包括：記錄時間、摻配方案內(nèi)容、方案批準人、批準時間、批準人所用計算機IP、方案執(zhí)行人、執(zhí)未采用方案記錄內(nèi)容②包括：記錄時間、摻配方案內(nèi)容、方案廢棄人、廢棄時間、廢棄原因、所用計算機IP。1、燃料管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)：可取用存煤煤質、存煤2、鍋爐靜態(tài)數(shù)據(jù)：燃燒器數(shù)據(jù)、鍋爐尺寸、受5.2上煤監(jiān)視機組正常運行期間應當保持煤位高度以保證運行安全，因此新上的燃煤從進入煤倉到進入爐膛之間有4-8小時(直吹鍋爐約4小時，中間儲倉約8小時)的滯后。如果同一煤倉中先后上的煤種不同，就會出現(xiàn)分層的情況，進而影響到鍋爐的運行；另外由于煤倉煤位和粉倉粉位的變化，造成輸煤皮帶稱測量的入爐煤量與鍋爐實際燃燒的煤量不一致，因此平臺中提供了煤倉動態(tài)監(jiān)控功能，能實時監(jiān)測加入煤倉中的各該模塊直觀展示各煤倉現(xiàn)存煤煤量情況。根據(jù)預計負荷、用煤速度以及存煤量，計算該存煤預計用盡時間，提示進行上煤操作以及提示運行人員注意運行控制方式調(diào)整。煤倉存煤數(shù)據(jù)通過煤倉料位計進行校核，校核周期為30分鐘(每次上煤前進行一次校核)。顯示內(nèi)容包括：預計負荷、現(xiàn)用煤煤量、現(xiàn)用煤速率、預計燒盡時間、煤倉總煤量等。提供報警功能，在料位低于設定值時進行報警；在現(xiàn)用煤預計燒盡前60分鐘提供倒計時提示，參用頁面及動態(tài)框兩種提示模式。該項報警內(nèi)容只顯示，不提供記錄查詢功能。該功能模塊根據(jù)摻配方案記錄日計劃用煤煤質情況、日入爐煤化驗煤質情況、日入爐煤反算煤質情況，形成跟蹤監(jiān)視，煤質對比曲線、煤質對比表等。該功能需要的數(shù)據(jù)源包括：5、設備可靠性數(shù)據(jù)；6、生產(chǎn)決策管理數(shù)據(jù)；3、上煤監(jiān)視功能展示、配置、查詢頁面。5.3燃燒優(yōu)化智能摻配得到的上煤方案只能具體到煤倉上什么煤種及上煤量，而無法精確到在每個負荷段的燃煤量及如何調(diào)整。燃燒優(yōu)化模塊就是為了實現(xiàn)更加精細摻燒這一目標，其主要對給煤機、磨煤機、燃燒器的運行方式進行優(yōu)化。以提高磨煤機安全性和經(jīng)濟性為目標，對磨煤機進出口溫度、風煤比、煤粉細度進行優(yōu)化。根據(jù)混煤的特性參數(shù)，針對制粉系統(tǒng)進行運行優(yōu)化。主要功能包括：磨煤出力和干燥匹配相應的通過磨煤機的風量和旁路風量，以獲得最優(yōu)一次風量，目標是在保證一次風管道不積粉的前提下，獲得最佳的風粉比；結合磨煤機形式，依據(jù)混煤燃燒特性參數(shù)，基于煤粉經(jīng)濟細度，給出磨煤機粗粉分離器擋板開度的指示要調(diào)整不同層燃燒器的投運方式。目的是通過改變火焰中心的對低負荷情況，減少不完全燃燒熱損失；根據(jù)混煤特性及燃燒器類型，并結合負荷等參數(shù)，給出各層6、一二次風(管道、風箱)風量和擋板開度的9、一次風管道的設計要求，如最低一次風速、1、對應負荷及煤質的調(diào)整方案；方案包括參數(shù)優(yōu)化值及建議調(diào)整措施。2、燃燒優(yōu)化功能展示、配置、查詢頁面。5.4鍋爐燃燒監(jiān)測鍋爐燃燒監(jiān)測模塊為了實現(xiàn)更加精細摻燒這一目標，其主要對鍋爐運行參數(shù)及運行狀態(tài)進行監(jiān)測。頁面顯示內(nèi)容包括：鍋爐運行主要數(shù)據(jù)、性能數(shù)據(jù)、負荷曲線、環(huán)保參數(shù)、煤質數(shù)據(jù)、安全參數(shù)等。頁面監(jiān)視內(nèi)容提供歷史回查功能、多參數(shù)趨勢分析功能，并提供頁面打印功能。主要以超限報警的功能形式對存在安全隱患的參數(shù)進行報警及記錄。超限情況根據(jù)具體需求可實現(xiàn)實時報警、后臺記錄、記錄按需查詢(時間、班組、范圍)等功能。監(jiān)視每臺機組的運行狀況，包括鍋爐運行數(shù)據(jù)、輔機運行數(shù)據(jù)、煤