1、火力發(fā)電廠節(jié)能減排技術(shù),華北電力大學(xué) 韓璞 教授 TEL,華北電力大學(xué) 杰德控制系統(tǒng)工程研究中心 學(xué)術(shù)帶頭人：韓 璞 教 授 主 任： 董 澤 教 授/博士 副主任： 王東風 副教授/博士 翟永杰 副教授/博士 成 員：焦嵩鳴副教授/博士 孫海蓉副教授/博士 張 悅講 師/博士 黃 宇講 師/博士生 張 妍 講 師/博士生 孫 明講 師/博士生 王旭光講 師/博士 冉 鵬講 師/博士生 程海燕講 師/博士生,在讀碩士：70人 在讀博士：19人,火力發(fā)電廠,火力發(fā)電廠優(yōu)化運行目標,1、控制系統(tǒng)優(yōu)化,常規(guī)控制器： PID 最優(yōu)控制 自適應(yīng)控制 預(yù)測控制 魯棒控制,智能控制

2、器： 專家控制 模糊控制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,目標函數(shù) 衰減率： 限制條件：,建模與優(yōu)化方法： 經(jīng)典：飛升曲線法建模、廣義頻率特性法優(yōu)化PID參數(shù) 現(xiàn)代：智能建模與優(yōu)化遺傳、蟻群、粒子群、混沌,智能建模與PID控制器參數(shù)優(yōu)化,CAE2000計算機輔助工程系統(tǒng),功能,數(shù)據(jù)采集與分析處理,控制系統(tǒng)仿真,現(xiàn)代控制器研究,經(jīng)典控制理論分析,控制系統(tǒng)CAD常用算法,控制系統(tǒng)計算機輔助教學(xué),應(yīng)用實例 某電廠300MW熱電機組主汽溫系統(tǒng) 試驗方法：利用機組變負荷數(shù)據(jù) 辨識算法： PSO算法求得數(shù)學(xué)模型 優(yōu)化算法：,外回路kp=1.27 Ti=235 內(nèi)回路kp=10 Ti=220 (原參數(shù)：外回路kp=0.1 T

3、i=220 內(nèi)回路kp=1 Ti=450),綠色曲線負荷從274.836MW264.899MW (9.937MW) 汽溫波動(設(shè)定值540)：534.048549.204 (15.156) 負荷從285.336 MW258.278MW (27.058MW) 汽溫波動(設(shè)定值540)：542.692537.955 (4.737),2、優(yōu)化協(xié)調(diào)控制,火電單元機組負荷控制原理框圖,控制算法：解耦、PID 優(yōu)化算法：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),最小煤耗量,最小排放量,（1）廠級負荷優(yōu)化分配,3、負荷優(yōu)化分配,最小煤耗量,最小排放量,（2）機組級負荷優(yōu)化分配,4、仿真訓(xùn)練,運行人員培訓(xùn) 設(shè)計改造方案論證 控制系統(tǒng)研究 事

4、故再現(xiàn),5、運行監(jiān)控,生產(chǎn)過程信息監(jiān)測和統(tǒng)計 實時性能計算分析和操作指導(dǎo) 設(shè)備壽命監(jiān)測和管理 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷 廠級優(yōu)化負荷分配,RD6DB,6、燃燒優(yōu)化運行系統(tǒng),優(yōu)化目標 最高的燃燒效率節(jié)煤 最低的氮氧化物排放量減排 最佳的防結(jié)渣運行方式降耗 最小的爐膛出口煙溫偏差以防止受熱面爆管降耗,1）監(jiān)控爐膛出口溫度 防止過熱器結(jié)焦和管壁過熱 防止啟動時升溫太快和燒壞再熱器管（干燒） 監(jiān)控爐膛水冷壁的吸熱量情況，指導(dǎo)吹灰和調(diào)整風量 減少過熱器和再熱器噴水量（300MW，再熱噴水減少 10t/h，降低煤耗1.91g/kwh）,爐膛溫度測量的重要性,2）矯正燃燒不均衡 防止兩側(cè)煙溫、汽溫偏差 防止一

5、側(cè)水冷壁磨損、結(jié)焦 防止汽包水位兩側(cè)嚴重偏差 防止局部過熱而流渣 3）提高燃燒效率 均衡風量分配 優(yōu)化風煤比，減少過量空氣 控制火焰中心高度,4）降低污染物排放 防止局部火焰過熱，降低NOX生成（1482時NOX成指數(shù)級增加） 減少脫硝系統(tǒng)運行成本,激光測量系統(tǒng)溫度、O2、CO,聲波測溫系統(tǒng),2310 F,Transmitter 發(fā)射器,Receiver 接收器,Furnace Cavity 爐膛,2290F,2316F,2411F,2303F,2535F,燃燒優(yōu)化系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu),燃燒優(yōu)化步驟,1）利用歷史數(shù)據(jù)站存儲的大量來自DCS的運行數(shù)據(jù)以及新的機組特性試驗數(shù)據(jù)，分析建立鍋爐燃燒優(yōu)化操作變量

6、、干擾變量與反應(yīng)鍋爐燃燒經(jīng)濟性、安全運行、污染物排放的控制目標量之間的多變量非線性動力學(xué)人工智能模型。,2）利用遺傳算法和模擬退火方法等全局尋優(yōu)算法對鍋爐的最佳燃燒工況進行尋優(yōu)，獲得不同煤種下各燃燒參數(shù)的最佳設(shè)定值,3）把優(yōu)化出的結(jié)果進行分離，送回DCS，作為相應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)定值,燃燒優(yōu)化內(nèi)容, 煙氣氧量的優(yōu)化 飛灰含碳量的優(yōu)化 一次風優(yōu)化分配 不同的負荷和煤種具有不同的最佳一次風風速和風溫。系統(tǒng)根據(jù)鍋爐的負荷和煤種，實時優(yōu)化各層一次風風壓和風溫 二次風優(yōu)化分配 層二次風的配風方式對燃燒工況有很大影響。系統(tǒng)根據(jù)鍋爐的負荷和煤種，實時優(yōu)化層二次風的風量分配 吹灰優(yōu)化 根據(jù)爐膛排煙溫度等參數(shù)的歷史

7、數(shù)據(jù)和實時參數(shù)確定合理的吹灰周期,系統(tǒng)實施,系統(tǒng)分為如下幾個階段實施： 1）與DCS連接讀取DCS數(shù)據(jù) 2）鍋爐燃燒調(diào)整試驗與數(shù)據(jù)采集 3）建立燃燒優(yōu)化模型 4）模型的評估與調(diào)整 5）系統(tǒng)運行與模型的在線調(diào)整,、來自DCS數(shù)據(jù)(注：其中x29-x33可以沒有) x1鍋爐效率h x2氮氧化物NOx x3機組負荷 x4主汽壓 x5蒸汽流量 x6排煙溫度 x7飛灰含碳量LOI x8主汽溫 x9再熱汽溫 x10入爐總煤量 x11入爐總空氣量 x12循環(huán)水溫度 x13環(huán)境溫度 x14磨煤機A開度給煤量給粉機轉(zhuǎn)速 x15磨煤機B開度給煤量給粉機轉(zhuǎn)速 x16磨煤機C開度給煤量給粉機轉(zhuǎn)速 x17磨煤機D開度給

8、煤量給粉機轉(zhuǎn)速 x18磨煤機E開度給煤量給粉機轉(zhuǎn)速 x19磨煤機F開度給煤量給粉機轉(zhuǎn)速 x20磨煤機A通風量一次風量A x21磨煤機B通風量一次風量B x22磨煤機C通風量一次風量C x23磨煤機D通風量一次風量D x24磨煤機E通風量一次風量E x25磨煤機F通風量一次風量F x26煤低位發(fā)熱量Qnet,ar x27揮發(fā)分Var x28灰分Aar x29碳Car,x30氫Har x31氧Oar x32氮Nar x33全硫分 x34全水分 x35二次風A流量 x36二次風B流量 x37二次風C流量 x38二次風D流量 x39二次風E流量 x40二次風F流量 x41燃盡風A流量 x42燃盡風B流

9、量 x43氧量A x44氧量B x45燃燒器擺角 x46爐膛風箱差壓 x47磨煤機A開度給煤量給粉機轉(zhuǎn)速偏置 x48磨煤機B開度給煤量給粉機轉(zhuǎn)速偏置 x49磨煤機C開度給煤量給粉機轉(zhuǎn)速偏置 x50磨煤機D開度給煤量給粉機轉(zhuǎn)速偏置 x51磨煤機E開度給煤量給粉機轉(zhuǎn)速偏置 x52磨煤機F開度給煤量給粉機轉(zhuǎn)速偏置 x53減溫水流量A x54減溫水流量B x55再熱汽溫A x56再熱減溫水流量A x57再熱汽溫B x58再熱減溫水流量B,2、來自爐膛監(jiān)測點數(shù)據(jù) y00-y15爐膛高度1(中部)處D0-D16點溫度 y16-y31爐膛高度2/出口處D16-D31點溫度,3、送至DCS數(shù)據(jù) z二次風門A開

10、度流量定值 z2二次風門B開度流量定值 z3二次風門C開度流量定值 z4二次風門D開度流量定值 z5二次風門E開度流量定值 z6二次風門F開度流量定值 z7燃盡風門A開度流量定值 z8燃盡風門B開度流量定值 z9氧量定值 z10 燃燒器擺角,預(yù)期效果,鍋爐效率提高0.5%-1% 全年節(jié)省燃煤1% 負荷響應(yīng)速率由1%提高到3%（20MW/min），且主汽壓力波動小于0.5MPa 鍋爐NOX的平均排放量降低25%。 主汽溫度控制在5401.5波動范圍內(nèi) 其他： (1) 減少非停而產(chǎn)生的效益 (2) 延長檢修周期而產(chǎn)生的效益 (3) 污染物減排帶來的效益,安全性分析,系統(tǒng)在預(yù)先確定的最大值最小值范圍內(nèi)尋找最佳的配風配煤方式，使優(yōu)化結(jié)果保持在允許的安全范圍內(nèi)，確保鍋爐運行的安全性。最大值最小值范圍的限定是動態(tài)的，一般隨負荷的不同而變化。 鍋爐運行優(yōu)化控制系統(tǒng)僅僅是在原DCS控制系統(tǒng)的設(shè)定值上增加一個偏置值，為DCS指明一