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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 第一页，共三十三页。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/博士生在读硕士：70人在读博士：19人第二页，共三十三页。 火力发电厂第三页，共三十三页。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火力发电厂优化运行目标第四页，共三十三页。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智能控制器：专家控制模糊控制神经网络控制第五页，共三十三页。智能建模与PID控制器参数优化 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、混沌第六页，共三十三页。CAE2000计算机辅助工程系统功能控制系统仿真现代控制器研究经典控制理论分析 数据采集与分析处理控制系统CAD常用算法控制系统计算机辅助教学第七页，共三十三页。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： 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)第八页，共三十三页。第九页，共三十三页。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℃ (15.156℃)负荷从285.336 MW→258.278MW (27.058MW)汽温波动(设定值540℃)：542.692℃→537.955℃ (4.737℃)第十页，共三十三页。2、优化协调控制第十一页，共三十三页。火电单元机组负荷控制原理框图控制算法：解耦、PID优化算法：神经网络第十二页，共三十三页。3、负荷优化分配（1）厂级负荷优化分配最小煤耗量 最小排放量第十三页，共三十三页。第十四页，共三十三页。（2）机组级负荷优化分配最小煤耗量 最小排放量第十五页，共三十三页。第十六页，共三十三页。4、仿真训练运行人员培训设计改造方案论证控制系统研究事故再现第十七页，共三十三页。5、运行监控RD6DB?生产过程信息监测和统计?实时性能计算分析和操作指导?设备寿命监测和管理?设备状态监测和故障诊断?厂级优化负荷分配第十八页，共三十三页。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——降耗第十九页，共三十三页。炉膛温度测量的重要性1）监控炉膛出口温度 ◇ 防止过热器结焦和管壁过热 ◇ 防止启动时升温太快和烧坏再热器管（干烧） ◇ 监控炉膛水冷壁的吸热量情况，指导吹灰和调整风量 ◇ 减少过热器和再热器喷水量（300MW，再热喷水减少 10t/h，降低煤耗1.91g/kwh）第二十页，共三十三页。2）矫正燃烧不均衡 ◇ 防止两侧烟温、汽温偏差 ◇ 防止一侧水冷壁磨损、结焦 ◇ 防止汽包水位两侧严重偏差 ◇ 防止局部过热而流渣3）提高燃烧效率 ◇ 均衡风量分配 ◇ 优化风煤比，减少过量空氣 ◇ 控制火焰中心高度4）降低污染物排放 ◇ 防止局部火焰过热，降低NOX生成（1482℃时NOX成指数级增加） ◇ 减少脱硝系统运行成本第二十一页，共三十三页。激光测量系统——温度、O2、CO第二十二页，共三十三页。声波测温系统Furnace Cavity炉膛Receiver接收器Transmitter发射器2535F2316F2411F2290F2303F2310 F第二十三页，共三十三页。燃烧优化系统组成结构第二十四页，共三十三页。燃烧优化步骤1）利用历史数据站存储的大量来自DCS的运行数据以及新的机组特性试验数据，分析建立锅炉燃烧优化操作变量、干扰变量与反应锅炉燃烧经济性、安全运行、污染物排放的控制目标量之间的多变量非线性动力学人工智能模型。 2）利用遗传算法和模拟退火方法等全局寻优算法对锅炉的最佳燃烧工况进行寻优，获得不同煤种下各燃烧参数的最佳设定值 3）把优化出的结果进行分离，送回DCS，作为相应控制系统的设定值第二十五页