【技术实现步骤摘要】
基于循环流化床锅炉工作特性在线节能监测方法
本专利技术属于电厂性能监测的领域，涉及一种循环流化床锅炉节能监测技术，基于建立描述循环流化床锅炉工作过程整体模型的节能监测方法。
技术介绍
循环流化床锅炉技术是近十几年来迅速发展的一项高效低污染清洁燃烧技术。但随着燃烧煤种的变化和新能源发电并网的冲击，循环流化床机组的运行工况通常不满足设计工况，而变工况运行对机组的安全经济运行有很大影响，因此非常必要对实际工况下机组的运行状况进行在线的节能监测，帮助运行人员了解机组的运行状态，帮助工程人员分析机组的节能空间，为机组的运行优化提供技术支撑。当前，循环流化床锅炉电站监测水平大有提高，通过外加设备，传感器等对状态参数进行直接测量，是一种非常直观有效的状态监测方法，但是炉膛内燃烧的恶劣环境对于设备提出了更高的要求，通常测量值存在精度不高，测量结果代表性不强的现象，此外传感器等硬件设备的发展极大依赖于材料学科等相关学科的发展，开发过程及其漫长，另外在实际中对于炉膛内某些表征局部特征的技术参数直接进行测量非常困难。因此，本专利技术提供了一种基于循环流化床锅炉工作特性在线节能监测方法，...
【技术保护点】
1.一种基于循环流化床锅炉工作特性在线节能监测方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)、采集实时监测数据进行粗大误差剔除处理从循环流化床锅炉sis系统中实时获取各监测测量数据包括入炉煤速率，排烟处氧量，一二次风比例和烟气侧、蒸汽侧参数，确定每个数据的偏差量ΔZ和偏差量的方差δ，用3δ准则确定比例带范围，从而判别粗大误差进行剔除；(2)、建立循环流化床锅炉整体数学模型，用建立的循环流化床整体数学模型计算运行参数应达值，运行参数包括炉膛内温度参数，炉膛尾部烟道各受热面进出口温度参数，炉膛内压力参数；模型计算时输入初始数据包括实时监测数据以及煤质信息，灰库信息，炉膛结构参数；先计算...
【技术特征摘要】
1.一种基于循环流化床锅炉工作特性在线节能监测方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)、采集实时监测数据进行粗大误差剔除处理从循环流化床锅炉sis系统中实时获取各监测测量数据包括入炉煤速率，排烟处氧量，一二次风比例和烟气侧、蒸汽侧参数，确定每个数据的偏差量ΔZ和偏差量的方差δ，用3δ准则确定比例带范围，从而判别粗大误差进行剔除；(2)、建立循环流化床锅炉整体数学模型，用建立的循环流化床整体数学模型计算运行参数应达值，运行参数包括炉膛内温度参数，炉膛尾部烟道各受热面进出口温度参数，炉膛内压力参数；模型计算时输入初始数据包括实时监测数据以及煤质信息，灰库信息，炉膛结构参数；先计算流体动力学模型，即求解物料平衡、焦炭颗粒质量守恒、气体质量守恒三组方程式，求解每组方程都需要用到一组假设值作为迭代计算的设定值，物料平衡计算时假设每个小室不同粒径档不同年龄档物料颗粒的质量分数，向上、向下的物料流率以及返料流率；气固两相满足平衡后计算小室的能量平衡，尾部对流受热面能量平衡，判别尾部烟道中温度分布是否收敛，当温度相对误差满足设定值时得出炉膛小室温度和尾部烟道各受热面进出口温度值，求解平衡的过程中需要求解小室能量守恒和尾部烟道各受热面能量守恒方程式，求解每组方程用到一组假设值作为迭代计算的设定值，尾部烟道各受热面能量守恒计算时假设每个受热面进出口温度值采用实时监测数据烟气侧参数作为假设值；最后计算系统能量平衡，判别炉膛小室的温度是否满足相对误差设定值，满足时输出所有计算的结果；(3)循环流化床锅炉在线节能监测依据整体数学模型计算得到的不同部位监测变量应达值，即炉膛温度值、炉膛压力值、尾部烟道中各受热面进出口温度值调用到界面显示，也把sis系统中采集的相同部位实际测量值从数据库调用到界面显示，比较实际测量值和监测变量应达值的偏差，通过比较偏差的大小，判别机组运行是否处于经济状态，实现在线节能监测，了解同等运行条件下机组理想参数应达值，对比实际参数值了解运行状态，同时可以监测锅炉机组不同部位性能。2.根据权利要求1所述的基于循环流化床锅炉工作特性在线节能监测方法，其特征在于：还包括(4)、由计算的参数应达值计算节能监测指标利用飞灰含碳量、底渣含碳量、空气预热器出口烟气温度的参数计算值按循环流化床锅炉性能计算公式计算锅炉的各项热损失，锅炉热效率；利用入炉煤速率，煤质信息计算发电标准煤耗量；比较这些指标和电厂计算指标之间的偏差大小，通过这些指标更加直观反映机组的运行状态，帮助判别机组节能空间。3.根据权利要求1所述的基于循环流化床锅炉工作特性在线节能监测方法，其特征在于：步骤(1)具体如下：(1)、采集实时监测数据并对其进行粗大误差剔除处理从循环流化床锅炉机组sis系统中动态获取监测测量数据，这些数据分为两类：一类作为模型计算输入值，一类作为迭代初值；模型计算输入值包括：入炉煤速率，煤质信息，煤粒度分布信息，排烟处氧量，一二次风比例；迭代初值包括锅炉烟气侧参数值和锅炉蒸汽侧参数值；其中，锅炉烟气侧参数值作为对比实测值，烟气侧参数包括：低温过热器入口烟气温度、出口烟气温度；低温再热器入口烟气温度、出口温度；省煤器出口烟气温度；空气预热器出口烟气温度；一次风空气预热器出口温度；二次风空气预热器出口温度；蒸汽侧参数包括：饱和蒸汽压力、饱和蒸汽温度；低温过热器出口蒸汽温度；中温过热器入口蒸汽温度、出口蒸汽温度；高温过热器入口蒸汽温度、出口蒸汽温度；低温再热器入口蒸汽温度、出口蒸汽温度；低温再热器入口蒸汽压力；高温再热器入口蒸汽温度、出口蒸汽温度；过热器一级减温水流量；二级减温水流量；过热器减温水温度、过热器一级减温水压力、二级减温水压力；再热器减温水流量；再热器减温水压力、温度；给水流量；给水的压力、温度；高温过热器出口蒸汽压力、高温再热器出口蒸汽压力；通过对数据负荷区间分段，对区间内数据进行最小二乘法拟合，统计、均值和标准差的计算，确定每个数据的偏差量ΔZ和偏差量的方差δ，用3δ准则确定每个监测数据随锅炉负荷筛选数据的比例带范围；比例带确定后，通过判别实时采集的监测参数是否超过或者低于比例带确定的参数上、下限而筛选数据将满足条件的数据保存到数据库表中，取各负荷区间段满足条件的数据分别计算每个参数平均值，将它们作为该区间段的稳态在线数据带入模型计算。4.根据权利要求1所述的基于循环流化床锅炉工作特性在线节能监测方法，其特征在于：步骤(2)具体如下：(2)、建立循环流化床锅炉整体数学模型，用建立的循环流化床整体数学模型计算运行参数应达值，运行参数包括炉膛内温度参数，炉膛尾部烟道各受热面进出口温度参数，炉膛内压力参数；2.1、本次建立的机理模型为一维小室模型，沿气固的主要流动方向将循环流化床燃烧系统划分为一系列的小室；2.2、先求解小室的物料平衡，再计算小室的能量平衡；2.2.1、建立每个小室的物料平衡方程，求解每个小室不同档粒度颗粒，不同年龄档颗粒的流率以及每个小室向下的流率和循环流率：第i小室，第j粒径档，第k年龄档的物料平衡满足如下方程式：Wfa,i,j,k+Wcir,i,j,k-Wb,i,j,k+Wb,i-1,j,k-We,i,j,k+We,i+1,j,k+Rshift,i,j,k+mtk-1→tk-mtk→tk+1＝0…………(1)，式(1)中，Wfa,i,j,k为输入第i小室第j粒径档的物料流率，包括灰颗粒流率和石灰石颗粒流率，Wfa,i,j,k＝AMINjWFAi；Wcir,i,j,k为循环回第i小室第j粒径档第k年龄档的物料流率，Wcir,i,j,k＝BEDnavrBEDnzze,j,kWRAi；Wb,i,j,k为从第i小室到第i+1小室第j粒径档第k年龄档返混的物料流率，Wb,i,j,k＝BEDb,iBEDi,j,k；Wb,i-1,j,k为从第i-1小室到第i小室第j粒径档第k年龄档返混的物料流率，Wb,i-1,j,k＝BEDb,i-1BEDi-1,j,k；We,i,j,k为从第i小室到第i-1小室第j粒径档第k年龄档扬析的物料流率，We,i,j,k＝We,iBEDi,j,kSEGi,j；We,i+1,j,k为从第i+1小室到第i小室第j粒径档第k年龄档扬析的物料流率，We,i+1,j,k＝We,i+1BEDi+1,j,kSEGi+1,j；Rshift,i,j,k为由于磨耗引起的大颗粒变成第j粒径档颗粒增加的物料流率，Rshift,i,j,k＝AAAj+1BBBj+1,kHUPALLiBEDi,j+1,k；mtk-1→tk为由第k-1年龄档变成第k年龄档增加的物料流率，mtk-1→tk＝HUPALLi*BEDi,j,k/DDT；mtk→tk+1为由第k年龄档变成第k+1年龄档减少的物料流率，mtk→tk+1＝HUPALLi*BEDi,j,k/DDT；上式中，AMINj为第j粒径档输入的物料流率，由入炉煤速率和煤质信息、石灰石粒度分布信息求得；WFAi为物料分配到第i小室的比例系数；WRAi为循环物料分配到第i小室的比例系数，分配原则为物料入口、回料口分别至炉膛底部的空间中均匀分配；BEDnavr为物料循环流率，为待求值；BEDnzze,j,k为分离器小室第j粒径档第k年龄档物料颗粒的质量分数，为待求值；BEDi,j,k为第i小室第j粒径档第k年龄档物料颗粒的质量分数，为待求值；BEDb,i为第i小室向下的物料流率，为待求值；We,i为第i小室向上的物料流率，由i小室的空隙率和i小室的气体流速求得，i小室的气体流速可由气体状态方程求得，i小室的空隙率由每个小室不同粒径档不同年龄档物料颗粒的质量分数，向下流率及返料流率的设定值与每个小室物料量初值迭代求得；SEGi,j为第i小室第j粒径档的物料颗粒分层系数，由每个小室不同粒径档不同年龄档物料颗粒的质量分数和小室的气体流速求得；AAAj+1为第j+1粒径档物料颗粒的粒度衰减速率，由粒径中径计算可得；BBBj+1,k为第j+1粒径档第k年龄档物料颗粒的磨耗速率系数，由i小室气体流速，第j+1粒径档颗粒最小流化风速，第j+1粒径档物料颗粒磨耗速率常数及颗粒间年龄间隔时长计算可得；HUPALLi为第i小室的物料量，由计算得到的i小室的空隙率计算可得；DDT为物料年龄档的时间间隔,为已知量；联立n个小室的物料平衡方程式，将每个小室每个粒径档每个年龄档颗粒的质量分数，向上、向下流率及返料流率的假设值作为设定值带入迭代求解这组非线性方程得出方程组的根，在每个小室中，每个粒径档和年龄档的物料颗粒的质量分数之和为1；2.2.2、第i小室，第j粒径档，第k年龄档焦炭颗粒质量守衡满足如下方程式：Wfc,i,j,k+Wcir,i,j,k+We,i+1,j,k-We,i,j,k+Wb,i-1,j,k-Wb,i,j,k-RC,i,j,k+mshift,i,j,k+mtk-1→tk-mtk→tk+1＝0………(3)，式(2)中，Wfc,i,j,k为输入第i小室第j粒径档的焦炭颗粒流率，Wfc,i,j,k＝WFAiCMINj；Wcir,i,j,k为循环回第i小室第j粒径档第k年龄档的焦炭颗粒流率，Wcir,i,j,k＝WDNnzze,j,kXCHnzze,j,kWRAi；We,i+1,j,k为从第i+1小室到第i小室第j粒径档第k年龄档的焦炭颗粒流率，We,i+1,j,k＝WUPi+1,j,kXCHi+1,j,k；We,i,j,k为从第i小室到第i-1小室第j粒径档第k年龄档的焦炭颗粒流率，We,i,j,k＝WUPi,j,kXCHi,j,k；Wb,i-1,j,k为从第i-1小室到第i小室第j粒径档第k年龄档的焦炭颗粒流率，Wb,i-1,j,k＝WDNi-1,j,kXCHi-1,j,k；Wb,i,j,k为从第i小室到第i-1小室第j粒径档第k年龄档的焦炭颗粒流率，Wb,i,j,k＝WDNi,j,kXCHi,j,k；RC,i,j,k为由于燃烧引起的第j粒径档焦炭颗粒减少的流率，RC,i,j,k＝72*XKOi,j,kHUPALLi*WDNi,j,k/WDOWN*XCHi,j,k/DENCHAR/DSPj*XCHjpos；mshift,i,j,k为由于磨耗引起的大颗粒变成第j粒径档焦炭颗粒的流率，mshift,i,j,k＝AAAj+1BBBj+1HUPALLi*WDNi,j+1,k/WDOWN*XCHi,j+1,k；mtk-1→tk为由第k-1年龄档变成第k年龄档增加的焦炭颗粒流率，mtk-1→tk＝HUPALLi*WDNi,j,k-1/WDOWN*XCHi,j,k-1/DDT；mtk→tk+1为由第k年龄档变成第k+1年龄档减少的焦炭颗粒流率，mtk→tk+1＝HUPALLi*WDNi,j,k/WDOWN*XCHi,j,k/DDT；其中，CMINj为输入的第j粒径档焦炭颗粒流率，由入炉煤速率和煤质信息求得；WFAi、WRAi为分配比例系数，在求小室物料平衡时已经求得；WDNnzze,j,k为分离器小室第j粒径档第k年龄档物料的返料流率，WDNnzze,j,k＝BEDnav...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟恩隆，韩磊，王强，王灵梅，杨海瑞，张振华，尹少平，李王斌，王志军，原建军，杨德荣，
申请(专利权)人：山西大学，山西漳泽电力股份有限公司电力技术研究中心，
类型：发明
国别省市：山西,14
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