冷烟气再循环系统的耦合智能控制系统及其构建方法技术方案

本发明专利技术公开了一种冷烟气再循环系统的耦合智能控制系统及其构建方法，系统包括：数据采集层，用于收集锅炉的运行状态数据和冷烟气再循环系统的运行状态数据；数据处理层，用于对数据采集层送入的运行状态数据进行滤波处理及病态数据的剔除，并进行特征量的提取；执行模块选择层，用于根据数学模型和数据处理层处理的数据进行运算，并根据运行结果对冷烟气一次循环量和二次循环量进行实时的调整，使得锅炉在深度调峰期间运行在最佳状态；结果输出层，用于为智能控制系统执行结果输出、重要运行数据的输出和异常报警输出，来指导和提醒操作员的运行操作。本发明专利技术实现了对冷烟气再循环的智能调节，有效提高了锅炉深度调峰能力。

Coupling intelligent control system of cold flue gas recirculation system and its construction method

【技术实现步骤摘要】
冷烟气再循环系统的耦合智能控制系统及其构建方法
本专利技术涉及一种冷烟气再循环系统的耦合智能控制系统及其构建方法，属于发电设备

技术介绍
我国电网正呈现一些新的特征--电网容量增大迅速，特高压和直流输电建成投运，还有一点是新能源所占比重迅速升高，各省网对可再生能源，需要说明的是可再生能源的发电具有间歇特性。另一方面在用户端的用电结构发生明显变化，居民生活用电比重上升工业用电比重下降。以上两种形式，使得电网负荷峰谷差呈不断增大的趋势，在一些地域表现更为明显，如东北，西北和华北地区。因此电力系统所面临的调峰能力不足，峰谷差偏大的矛盾突出，与此同时国家为了提倡清洁能源发电对可再生能源基本要求全额消纳由此火电机组必须更多地承担电网的调峰任务，尤其是进行深度调峰以缓解电网的峰谷偏差的矛盾。通过查阅文献和调查研究分析，对于大型电站锅炉来说，进行深度调峰期间的主要受限条件为：(1)、SCR(SelectiveCatalyticReduction选择性催化还原法)入口烟温过低。SCR入口烟温过低，会导致脱硝装置中催化剂失效，因此为了保护催化剂，当SCR入口烟温低于报警值后，喷氨装置跳闸，进而导致氮氧化物超标，环保参数不合格，因此一般要求SCR入口烟温要大于300℃甚至更高，但锅炉在深度调峰时，SCR入口烟温要远低于报警值，这时导致较多机组无法进行深度调峰的主要原因。针对这个问题普遍采用的技术如旁路烟道、旁路省煤器技术等来提高SCR入口烟温。(2)、再热汽温低。较多机组在深度调峰期间再热汽温偏低，有些机组的的再热汽温设计值为540℃，深度调峰是仅为500℃已经对汽轮机的安全运行造成严重威胁，针对此问题普遍采用加卫燃带等。在上述措施中，加装旁路烟道、旁路省煤器的技术可以提高SCR入口烟温但不能提高再热汽温，而且排烟温度升高，旁路挡板容易卡涩等问题；加装卫燃带可以提高再热汽温，但在高负荷时导致锅炉结焦而又无法调整等问题。对于燃煤火力发电机组来说，深度调峰能力主要决定于锅炉，而主要约束因素在于保证锅炉运行经济、安全和环保三个方面良好，即要保证锅炉污染物排放合格，锅炉效率和厂用电率较低，锅炉运行稳定不出现爆燃、灭火等事故，为了提高锅炉的深度调峰能力，普遍采用的技术如旁路烟道、旁路省煤器技术等，很少有采用冷烟气再循环来提高锅炉深度调峰能力的技术介绍，而冷烟气再循环可以增加炉内烟气量，对于提高锅炉再热汽温、提高烟气温度效果明显，可以作为提锅炉深度调峰能力的一种技术，但目前冷烟气再循环技术主要用在两个方面：一是掺入制粉系统中降低终端的含氧量，提高制粉系统的防爆能力，如在燃用烟煤锅炉掺烧褐煤过程中以及贫煤锅炉改烧烟煤中，但这个技术主要用在负压的中储式制粉系统上；另外一种是冷烟气通过专用喷口或炉底送入炉内以降低氮氧化物排放和在二次再热锅炉中用来调节再热汽温。因此某电厂探索采用冷烟气再循环技术来提高锅炉深度调峰能力，将冷烟气分为两路：一次冷烟气再循环和二次冷烟气再循环，一次冷烟气再循环为将冷烟气升压压后送入一次风机出口进入空气预热器之前的位置，二次冷烟气再循环为将冷烟气升压后，送入送风机出口进入空气预热器之间的位置，一次冷烟气的升压风机和二次冷烟气的升压风机均采用变频风机，这样尽可能减少冷烟气对锅炉的影响，又有利于调整，由于冷烟气再循环可以同时提高SCR入口烟温和再热汽温同时解决两个深度调峰的受限条件，同时在高负荷不需要时，可以切除冷烟气再循环，这时冷烟气再循环的优点，其缺点是会导致排烟温度升高，厂用电率升高，即经济性降低，同时需要运行人员根据锅炉状况准确掌握投切和调整冷烟气再循环的投入量，对运行人员要求较高。通过以上分析可以看出，冷烟气再循环在技术上提高锅炉深度调峰能力是完全可行的，但对经济性等产生负面影响，同时需要运行人员对冷烟气再循环系统进行比较精细调整，对运行人员造成一定压力。因此有必要建立一个冷烟气再循环系统的控制系统，保证锅炉在深度调峰状态下保持在最佳运行工况。
技术实现思路
针对以上方法存在的不足，本专利技术提出了一种冷烟气再循环系统的耦合智能控制系统及其构建方法，能够有效提高锅炉深度调峰能力，实现对冷烟气再循环的智能调节。本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是：一方面，本专利技术实施例提供的一种冷烟气再循环系统的耦合智能控制系统，包括：数据采集层，用于收集锅炉的运行状态数据和冷烟气再循环系统的运行状态数据，并将采集的数据传输给数据处理层；数据处理层，用于对数据采集层送入的运行状态数据进行滤波处理及病态数据的剔除，并进行特征量的提取，然后将处理后的数据送入执行模块选择层；执行模块选择层，用于根据数学模型和数据处理层处理的数据进行运算，并根据运行结果对冷烟气一次循环量和二次循环量进行实时的调整，使得锅炉在深度调峰期间运行在最佳状态；结果输出层，用于为智能控制系统执行结果输出、重要运行数据的输出和异常报警输出，来指导和提醒操作员的运行操作。作为本实施例一种可能的实现方式，所述数据处理层主要对机组负荷、深度调峰约束变量进行处理。作为本实施例一种可能的实现方式，所述数据处理层处理的数据包括SCR入口NOx浓度、火检强度和炉膛压力波动幅度：所述SCR入口NOx浓度的处理过程为：选取四个电站锅炉的SCR入口NOx浓度测量点的前10个SCR入口NOx浓度值，采用式(1)计算平均值：式(1)中，CNOX为SCR入口NOx浓度，mg/m3；；i为SCR入口NOx浓度测量点，j为前10个SCR入口NOx浓度值；所述火检强度的处理过程为：对采集的火检强度进行误差分析，并采用式(2)作为判据：65<Dscannerij<110(2)式(2)中，Dscanner--各火检强度，％，i为燃烧器层数，一般为A层，B层，C层，D层，E层和F层；j为每层的燃烧器数，对于四角切圆燃烧的锅炉则j的范围为1-4，对于对冲燃烧的锅炉则j的范围为1-5，比如B层3号燃烧器火检强度为DscannerB3；当火检强度超出式(2)范围时，则这该数据被剔除，然后再采用下一次采集的数据，当连续十次均超出上述范围，则认定该层燃烧器未投运或火检故障，这个燃烧器的火检强度不计入，并给出相应的报警；所述炉膛压力波动幅度的处理过程为：选取前5个炉膛压力波动幅度，采用式(3)计算平均值：RfuranceP-炉膛压力波动范围，Pa。作为本实施例一种可能的实现方式，所述执行模块选择层包括：高负荷模块，用于为机组负荷在50％额定负荷以上时智能控制系统执行的步骤；一级深度调峰模块，用于为机组负荷在40％-50％额定负荷时智能控制系统执行的步骤；二级深度调峰模块，用于为机组负荷在30％-40％额定负荷时智能控制系统执行的步骤；三级深度调峰模块，用于为机组负荷在25％-30％额定负荷时智能控制系统执行的步骤；锅炉启动/停运模块，用于为机组负荷低于25％或锅炉有油枪投入时智能控制系统执行的步骤。所述执行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷烟气再循环系统的耦合智能控制系统，其特征是，包括：/n数据采集层，用于收集锅炉的运行状态数据和冷烟气再循环系统的运行状态数据，并将采集的数据传输给数据处理层；/n数据处理层，用于对数据采集层送入的运行状态数据进行滤波处理及病态数据的剔除，并进行特征量的提取，然后将处理后的数据送入执行模块选择层；/n执行模块选择层，用于根据数学模型和数据处理层处理的数据进行运算，并根据运行结果对冷烟气一次循环量和二次循环量进行实时的调整，使得锅炉在深度调峰期间运行在最佳状态；/n结果输出层，用于为智能控制系统执行结果输出、重要运行数据的输出和异常报警输出，来指导和提醒操作员的运行操作。/n

【技术特征摘要】
1.一种冷烟气再循环系统的耦合智能控制系统，其特征是，包括：
数据采集层，用于收集锅炉的运行状态数据和冷烟气再循环系统的运行状态数据，并将采集的数据传输给数据处理层；
数据处理层，用于对数据采集层送入的运行状态数据进行滤波处理及病态数据的剔除，并进行特征量的提取，然后将处理后的数据送入执行模块选择层；
执行模块选择层，用于根据数学模型和数据处理层处理的数据进行运算，并根据运行结果对冷烟气一次循环量和二次循环量进行实时的调整，使得锅炉在深度调峰期间运行在最佳状态；
结果输出层，用于为智能控制系统执行结果输出、重要运行数据的输出和异常报警输出，来指导和提醒操作员的运行操作。


2.根据权利要求1所述的一种冷烟气再循环系统的耦合智能控制系统，其特征是，所述数据处理层处理的数据包括SCR入口NOx浓度、火检强度和炉膛压力波动幅度：
所述SCR入口NOx浓度的处理过程为：选取四个电站锅炉的SCR入口NOx浓度测量点的前10个SCR入口NOx浓度值，采用式(1)计算平均值：



式(1)中，为SCR入口NOx浓度，i为SCR入口NOx浓度测量点，j为前10个SCR入口NOx浓度值；
所述火检强度的处理过程为：对采集的火检强度进行误差分析，并采用式(2)作为判据：
65<Dscannerij<110(2)
式(2)中，Dscanner--各火检强度，i为燃烧器层数，j为每层的燃烧器数；
当火检强度超出式(2)范围时，则这该数据被剔除，然后再采用下一次采集的数据，当连续十次均超出上述范围，则认定该层燃烧器未投运或火检故障，这个燃烧器的火检强度不计入，并给出相应的报警；
所述炉膛压力波动幅度的处理过程为：选取前5个炉膛压力波动幅度，采用式(3)计算平均值：



RfuranceP-炉膛压力波动范围，Pa。


3.根据权利要求1或2所述的一种冷烟气再循环系统的耦合智能控制系统，其特征是，所述执行模块选择层包括：
高负荷模块，用于为机组负荷在50％额定负荷以上时智能控制系统执行的步骤；
一级深度调峰模块，用于为机组负荷在40％-50％额定负荷时智能控制系统执行的步骤；
二级深度调峰模块，用于为机组负荷在30％-40％额定负荷时智能控制系统执行的步骤；
三级深度调峰模块，用于为机组负荷在25％-30％额定负荷时智能控制系统执行的步骤；
锅炉启动/停运模块，用于为机组负荷低于25％或锅炉有油枪投入时智能控制系统执行的步骤。


4.一种冷烟气再循环系统的耦合智能控制系统构建方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤1，对锅炉深度调峰状态下锅炉运行状况测试和优化调整；
步骤2，逐步投入冷烟气再循环系统，找出投运冷烟气再循环状态下的经济特性、排放特性和安全特性；
步骤3，根据以上试验计算数据构建数学模型，建立深度调峰约束变量与一次、二次冷烟气再循环投入状况之间的关系；
步...

【专利技术属性】
技术研发人员：董信光，史向东，张利孟，张绪辉，郭新根，杨兴森，胡志宏，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37