燃煤電站鍋爐燃燒過程吹灰優(yōu)化與燃燒優(yōu)化控制.pdf

1、隨著我國“十二五規(guī)劃”中對節(jié)能減排要求的不斷提高，火力發(fā)電作為我國能源消耗和污染物排放大戶，其節(jié)能減排的責任和潛力同樣巨大。鍋爐是火力發(fā)電的核心設備之一，在這種背景下，燃煤電站鍋爐對于安全穩(wěn)定、高效清潔的生產(chǎn)目標的需求變得尤為迫切。本文的主要研究工作正是從這種需求出發(fā)，以安全、高效、清潔為目標，針對燃煤電站鍋爐燃燒過程中存在的一些具有節(jié)能潛力的環(huán)節(jié)和問題，采用改進的優(yōu)化控制方法和控制邏輯來解決和改善這些問題，以提高整個機組的控制品質(zhì)和經(jīng)

2、濟性。在這其中，對鍋爐燃燒狀況的實時監(jiān)測和性能評估是實施優(yōu)化策略和先進控制的基礎，因而本文的研究首先從對鍋爐燃燒過程的關鍵參數(shù)監(jiān)測問題出發(fā)，而后在此基礎上針對影響鍋爐安全高效生產(chǎn)的灰污沉積、吹灰優(yōu)化以及燃燒控制問題提出控制方案和優(yōu)化策略予以解決，以滿足整個燃煤電站鍋爐燃燒系統(tǒng)對于控制品質(zhì)和經(jīng)濟性的需求。本文研究工作主要包括以下幾個方面：
　?。?）首先對鍋爐燃燒過程中的關鍵參數(shù)的在線監(jiān)測問題進行了研究。針對入爐燃煤熱值難以在線獲取

3、的問題，采用動態(tài)能量平衡方法從工質(zhì)側(cè)吸熱和煙氣放熱量動態(tài)在線計算出入爐燃煤的低位發(fā)熱量；用軟測量方法對空氣預熱器漏風率在線監(jiān)測對其生產(chǎn)狀態(tài)進行在線評估；建立了用于在線熱力學計算的煙氣和工質(zhì)物性參數(shù)庫；燃煤低位發(fā)熱量的在線計算結(jié)果與離線數(shù)據(jù)的比較可以看出該方法能夠較為準確的把握入爐燃煤熱值的波動；實現(xiàn)了對鍋爐熱效率的在線實時獲取，為后續(xù)的優(yōu)化控制工作奠定基礎。
　　（2）針對影響鍋爐整體熱效率的灰污沉積問題，提出一種綜合的方法對鍋爐

4、受熱面的熱傳遞效率監(jiān)測和吹灰優(yōu)化策略進行研究。主要包括采用動態(tài)能量平衡方法，考慮負荷波動下金屬壁和工質(zhì)蓄熱動態(tài)對熱平衡的影響，建立了對鍋爐對流受熱面和空氣預熱器熱傳遞效率的監(jiān)測模型，以及采用反推法由爐膛入口煙溫來計算爐膛熱有效系數(shù)對爐膛的平均熱傳遞效率進行評估；同時，針對實際對象計算過程中出現(xiàn)的尾部煙道煙氣分配問題及再熱蒸汽流量問題，采用軟測量建模實現(xiàn)了在線計算。在上述研究工作的基礎上，提出一種基于最小成本原理以及吹灰收益最大化為目標的

5、綜合吹灰優(yōu)化策略對對象機組的吹灰周期和吹灰持續(xù)時長進行優(yōu)化，制定了相應的吹灰操作策略，能夠?qū)C組現(xiàn)有吹灰操作進行評估的基礎上給出最佳吹灰時間點和最佳吹灰時長的優(yōu)化操作策略。
　?。?）針對電站鍋爐燃燒系統(tǒng)主蒸汽壓力控制回路的大時滯問題，采用Smith預估控制解決滯后問題，由于對象模型在負荷下參數(shù)時變從而模型不匹配導致控制品質(zhì)變差，引入滑?？刂品椒▉硖幚砟Ｐ筒黄ヅ鋯栴}，提出了一種滑模預估控制方法對主蒸汽壓力進行控制，仿真結(jié)果顯示了方

6、法的有效性。
　　（4）針對燃燒系統(tǒng)風煤控制回路的控制問題，提出一種改進的基于雙交叉限制的優(yōu)化控制結(jié)構(gòu)，能夠在負荷小范圍波動時等同于平行結(jié)構(gòu)，而在負荷大范圍波動時等同于雙交叉限制結(jié)構(gòu)；同時，在負荷急劇變化的情形下內(nèi)部的風煤比校正因子能夠較快的適應負荷的劇烈變動，從而能夠在保證響應速度的前提下對固有控制結(jié)構(gòu)中的不完全燃燒問題進行有效抑制，提高燃燒品質(zhì)的同時不需要額外的硬件設備，具有較高的工程實用價值。
　?。?）最后，將機組的