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(guó)“十二五規(guī)劃”中對(duì)節(jié)能減排要求的不斷提高，火力發(fā)電作為我國(guó)能源消耗和污染物排放大戶，其節(jié)能減排的責(zé)任和潛力同樣巨大。鍋爐是火力發(fā)電的核心設(shè)備之一，在這種背景下，燃煤電站鍋爐對(duì)于安全穩(wěn)定、高效清潔的生產(chǎn)目標(biāo)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(biāo)，針對(duì)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(jìn)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(gè)機(jī)組的控制品質(zhì)和經(jīng)

2、濟(jì)性。在這其中，對(duì)鍋爐燃燒狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和性能評(píng)估是實(shí)施優(yōu)化策略和先進(jìn)控制的基礎(chǔ)，因而本文的研究首先從對(duì)鍋爐燃燒過程的關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)測(cè)問題出發(fā)，而后在此基礎(chǔ)上針對(duì)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(gè)燃煤電站鍋爐燃燒系統(tǒng)對(duì)于控制品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)性的需求。本文研究工作主要包括以下幾個(gè)方面：
　?。?）首先對(duì)鍋爐燃燒過程中的關(guān)鍵參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)問題進(jìn)行了研究。針對(duì)入爐燃煤熱值難以在線獲取

3、的問題，采用動(dòng)態(tài)能量平衡方法從工質(zhì)側(cè)吸熱和煙氣放熱量動(dòng)態(tài)在線計(jì)算出入爐燃煤的低位發(fā)熱量；用軟測(cè)量方法對(duì)空氣預(yù)熱器漏風(fēng)率在線監(jiān)測(cè)對(duì)其生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行在線評(píng)估；建立了用于在線熱力學(xué)計(jì)算的煙氣和工質(zhì)物性參數(shù)庫(kù)；燃煤低位發(fā)熱量的在線計(jì)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(zhǔn)確的把握入爐燃煤熱值的波動(dòng)；實(shí)現(xiàn)了對(duì)鍋爐熱效率的在線實(shí)時(shí)獲取，為后續(xù)的優(yōu)化控制工作奠定基礎(chǔ)。
　?。?）針對(duì)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(duì)鍋爐

4、受熱面的熱傳遞效率監(jiān)測(cè)和吹灰優(yōu)化策略進(jìn)行研究。主要包括采用動(dòng)態(tài)能量平衡方法，考慮負(fù)荷波動(dòng)下金屬壁和工質(zhì)蓄熱動(dòng)態(tài)對(duì)熱平衡的影響，建立了對(duì)鍋爐對(duì)流受熱面和空氣預(yù)熱器熱傳遞效率的監(jiān)測(cè)模型，以及采用反推法由爐膛入口煙溫來計(jì)算爐膛熱有效系數(shù)對(duì)爐膛的平均熱傳遞效率進(jìn)行評(píng)估；同時(shí)，針對(duì)實(shí)際對(duì)象計(jì)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(cè)量建模實(shí)現(xiàn)了在線計(jì)算。在上述研究工作的基礎(chǔ)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(biāo)的

5、綜合吹灰優(yōu)化策略對(duì)對(duì)象機(jī)組的吹灰周期和吹灰持續(xù)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行優(yōu)化，制定了相應(yīng)的吹灰操作策略，能夠?qū)C(jī)組現(xiàn)有吹灰操作進(jìn)行評(píng)估的基礎(chǔ)上給出最佳吹灰時(shí)間點(diǎn)和最佳吹灰時(shí)長(zhǎng)的優(yōu)化操作策略。
　?。?）針對(duì)電站鍋爐燃燒系統(tǒng)主蒸汽壓力控制回路的大時(shí)滯問題，采用Smith預(yù)估控制解決滯后問題，由于對(duì)象模型在負(fù)荷下參數(shù)時(shí)變從而模型不匹配導(dǎo)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(yù)估控制方法對(duì)主蒸汽壓力進(jìn)行控制，仿真結(jié)果顯示了方

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