[发明专利]基于制粉系统热平衡的入炉煤收到基水分在线辨识方法

说明书

技术领域

本发明属于电站煤质在线辨识技术领域，特别涉及基于制粉系统热平衡的入炉煤收到基水分在线辨识方法。

背景技术

针对当前“能源紧缺，市场煤，计划电”的现状，电厂用煤大多表现为来源多样且煤质多变，入炉煤的各项性能指标远远偏离设计煤种；另一方面，越来越多的电厂通过开展配煤掺烧工作挖潜增效，“炉前掺混，全仓配煤”和“分仓配煤，炉内掺烧”是目前常见的两种主流掺烧方式，前者适用于煤种特性相近情形有利于煤粉的着火和燃烧的稳定，后者多应用于煤种特性尤其是可磨性差异较大情形保证了合理的煤粉细度和均匀度，配煤掺烧的广泛应用使得实际入炉煤质的波动情况更为复杂难控。

对入炉煤质的监测，目前电厂基本停留在人工取样、制样、化验的水平，存在着严重的滞后和采样误差，根本无法满足运行人员需要实时把握入炉煤质情况从而优化操作指导运行的迫切要求，因此，对煤质的在线辨识一直是亟待解决的难点问题，应用场景的日趋复杂也对该课题提出了更高的要求和挑战。

入炉煤收到基水分是燃煤的主要性能指标，对锅炉运行的安全性和经济性影响很大。如燃煤中的水分较高，则燃烧时放出的有效热量减少，锅炉排烟温度升高，锅炉效率降低，引风机电耗增加，影响制粉系统干燥出力，造成黏结堵塞等不良后果。目前用于快速测定煤炭水分的方法有红外法、电导法、电容法、微波法和中子活化法等。其中广泛采用的主要是微波法,市场占有率在85%以上。其次是电容法,市场占有率12%左右。对入炉煤收到基水分的在线辨识，主要通过安装基于上述测量原理的仪器设备实现，这种硬监测方式的不足在于:

1）硬件设备价格昂贵，需要占用电厂大量资金成本；

2）电厂的工作环境恶劣，对在线监测仪器的精密性和耐用性要求较高；

3）测量结果所依赖的煤样漫反射或透射信号很弱,现场煤粉的细度、堆积密度厚度等状况对在线监测结果的准确性影响非常大。

4）对“分仓配煤，炉内掺烧”应用场景，设备采样点需随掺烧煤种数量而变化，导致系统复杂成本过高；

随着近几年国内实时数据库技术和软测量技术的成熟，部分学者利用实时数据库中存储的制粉系统在线测量辅助变量和离线分析信息，通过现场采集、流程模拟、热平衡机理分析或试验测试的方法进行辨识建模，以解决入炉煤收到基水分的在线辨识问题。这些软测量方法虽比硬监测方式在资金成本上有明显优势，但多倾向于理论研究分析，工程实际应用少，缺乏对电厂复杂应用场景的全面考虑，没有形成一套完备的在线辨识系统。不足之处包括：

1）对热平衡机理的适用条件范围不明确，没有考虑实际工况波动对理论计算结果的影响；

2）一般只以单台磨为对象进行收到基水分建模求解，没有考虑多台磨理论结果的综合处理应用；

3）没有结合电厂的具体配煤掺烧方案进行整体的建模分析，无法实现对各配煤种类和混煤的收到基水分的在线辨识；

4）没有进行入炉煤收到基水分类别的评判分析，仅靠计算出的水分实时值一般很难直接应用于DCS闭环控制、性能指标计算或经济性分析中。

发明内容

本发明针对上述缺陷公开了基于制粉系统热平衡的入炉煤收到基水分在线辨识方法。本发明基于制粉系统的热平衡机理分析，采用多磨优选综合优化策略，紧密结合燃煤电厂主流的配煤掺烧方式，提供了一套完整的可同时反映入炉煤收到基水分实时值及类别特征的在线辨识系统。本发明适用于燃煤发电机组。

基于制粉系统热平衡的入炉煤收到基水分在线辨识方法包括以下步骤：

1）电厂针对燃煤机组所采用的配煤掺烧方案分为两种，在第一种配煤掺烧方案中，采用：“炉前掺混，全仓配煤”；在第二种配煤掺烧方案中，采用：“分仓配煤，炉内掺烧”；

对于第一种配煤掺烧方案，第1磨煤机至第M磨煤机磨制的煤种均为混煤，混煤是煤种经过掺混后形成的；M取3至10；

对于第二种配煤掺烧方案，配煤的低位热值为V，当V≥5000大卡时，配煤为高卡煤；当4500大卡≤V<5000大卡时，配煤为中卡煤；当V<4500大卡时，配煤为低卡煤；1大卡＝4.185kJ/kg；获得第j磨煤机磨制的配煤的种类，确定需要辨识的每种配煤的数量，j取1至M；

2）对于第j磨煤机，j取1至M，设置以下三个起算条件：

第一个起算条件为：第j磨煤机的磨煤出力B_m≥5.56kg/s；

第二个起算条件为：第j磨煤机的入口风煤比g₁满足1.5≤g₁≤3.5；