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火力发电厂节能减排技术 华北电力大学 韩璞 教授 TEL hanpu102@263.net 华北电力大学 杰德控制系统工程研究中心 学术带头人：韩 璞 教 授 主 任： 董 泽 教 授/博士 副主任： 王东风 副教授/博士 翟永杰 副教授/博士 成 员： 焦嵩鸣 副教授/博士 孙海蓉 副教授/博士 张 悦 讲 师/博士 黄 宇 讲 师/博士生 张 妍 讲 师/博士生 孙 明 讲 师/博士生 王旭光 讲 师/博士 冉 鹏 讲 师/博士生 程海燕 讲 师/博士生 火力发电厂 火力发电厂优化运行目标 1、控制系统优化 常规控制器： PID 最优控制 自适应控制 预测控制 鲁棒控制 CAE2000计算机辅助工程系统 应用实例 某电厂300MW热电机组主汽温系统 试验方法：利用机组变负荷数据 辨识算法： PSO算法求得数学模型 优化算法： 2、优化协调控制 火电单元机组负荷控制原理框图 3、负荷优化分配 4、仿真训练 5、运行监控 6、燃烧优化运行系统 优化目标 最高的燃烧效率——节煤 最低的氮氧化物排放量——减排 最佳的防结渣运行方式——降耗 最小的炉膛出口烟温偏差以防止受热面爆管——降耗 激光测量系统——温度、O2、CO 燃烧优化系统组成结构 燃烧优化步骤 燃烧优化内容 系统实施 系统分为如下几个阶段实施： 1）与DCS连接读取DCS数据 2）锅炉燃烧调整试验与数据采集 3）建立燃烧优化模型 4）模型的评估与调整 5）系统运行与模型的在线调整 预期效果 锅炉效率提高0.5%-1% 全年节省燃煤1% 负荷响应速率由1%提高到3%（20MW/min），且主汽压力波动小于±0.5MPa 锅炉NOX的平均排放量降低25%。 主汽温度控制在540±1.5℃波动范围内 其他： (1) 减少非停而产生的效益 (2) 延长检修周期而产生的效益 (3) 污染物减排带来的效益 安全性分析 系统在预先确定的最大值最小值范围内寻找最佳的配风配煤方式，使优化结果保持在允许的安全范围内，确保锅炉运行的安全性。最大值最小值范围的限定是动态的，一般随负荷的不同而变化。 锅炉运行优化控制系统仅仅是在原DCS控制系统的设定值上增加一个偏置值，为DCS指明一个优化的控制目标和方向，以提高机组运行性能，并不参与DCS的实际控制过程。 锅炉运行优化控制增加到DCS控制系统设定值上的偏置值，需要经过多个安全逻辑检查和安全限判断，才能加入到DCS控制的设定值上，从而保证原控制系统的安全性。 系统优化方案不影响或干扰任何电厂的安全系统、联锁逻辑、报警和DCS中预设的停机系统。 3、送至DCS数据 z１——二次风门A开度／流量定值 z2——二次风门B开度／流量定值 z3——二次风门C开度／流量定值 z4——二次风门D开度／流量定值 z5——二次风门E开度／流量定值 z6——二次风门F开度／流量定值 z7——燃尽风门A开度／流量定值 z8——燃尽风门B开度／流量定值 z9——氧量定值 z10— 燃烧器摆角 长期安全 节能降耗 低排放 控制 系统 优化 优化 协调 控制 负荷 优化 分配 仿真 训练 运行 监控 燃烧 优化 运行 智能控制器： 专家控制 模糊控制 神经网络控制 目标函数 衰减率： 限制条件： 建模与优化方法： 经典：飞升曲线法建模、广义频率特性法优化PID参数 现代：智能建模与优化——遗传、蚁群、粒子群、混沌 智能建模与PID控制器参数优化 功能 数据采集与分析处理 控制系统仿真 现代控制器研究 经典控制理论分析 控制系统CAD常用算法 控制系统计算机辅助教学 外回路kp=1.27 Ti=235 内回路kp=10 Ti=220 (原参数：外回路kp=0.1 Ti=220 内回路kp=1 Ti=450) 绿色曲线负荷从274.836MW→264.899MW (9.937MW) 汽温波动(设定值540℃)：534.048℃→549.204℃