基于輻射能信號的燃煤鍋爐燃燒檢測及優(yōu)化控制研究.pdf

1、燃煤鍋爐是火電廠三大主機中最基本的能量轉(zhuǎn)化設(shè)備，主要功能是將燃料在爐內(nèi)燃燒放出的熱能傳遞給水，產(chǎn)生一定壓力和溫度的蒸汽并送到汽輪機做功。爐膛內(nèi)燃燒能量監(jiān)測的方法和技術(shù)受到爐內(nèi)燃燒強烈脈動的制約，傳統(tǒng)的監(jiān)測手段依據(jù)熱量信號調(diào)整燃燒，但是響應(yīng)燃燒擾動存在較大的滯后性，這影響著機組負(fù)荷控制的品質(zhì)。爐內(nèi)輻射能信號具備快速、準(zhǔn)確的反映爐內(nèi)燃燒變化的特征，將其作為爐內(nèi)燃燒能量信息反饋信號，引入到機組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中參與燃燒調(diào)整，這是一種有效提高鍋爐

2、熱效率的策略。
　　本文對爐內(nèi)燃燒在線監(jiān)測技術(shù)展開研究，通過布置在爐膛不同位置的多支火焰探測器獲取燃燒火焰的輻射圖像，利用數(shù)字計算和圖像處理技術(shù)直接由火焰輻射圖像的灰度值計算輻射能信號。并且提出一種利用機組功率對輻射能信號進行修正、補償?shù)臉?gòu)建方法，這大大減少了監(jiān)測系統(tǒng)在運行過程中受到測量誤差、噪聲以及爐內(nèi)燃燒特性等因素而導(dǎo)致輻射能信號不準(zhǔn)確的影響，使得構(gòu)建的輻射能信號準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性得到很大的提高。
　　通過這種方法構(gòu)建的輻射

3、能信號與機組的發(fā)電功率具有相同的量程，其物理意義代表爐內(nèi)當(dāng)前燃燒強度所對應(yīng)的功率輸出水平，與機組功率的差異表示爐內(nèi)燃燒率要么“供大于求”要么“供不應(yīng)求”，減小兩者的差異是輻射能信號作為優(yōu)化參數(shù)調(diào)整燃燒的目標(biāo)所在。
　　輻射能信號的獲取系統(tǒng)和動態(tài)修正方法在文中進行了詳細(xì)的說明，并在亞臨界機組進行了信號準(zhǔn)確性的驗證試驗。驗證結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該方法獲取的輻射能信號在監(jiān)測設(shè)備長期運行的情況下仍能保持較高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。從技術(shù)上解決了輻射能信號

4、獲取系統(tǒng)在電廠這一復(fù)雜環(huán)境下受積灰、結(jié)焦等因素引起信號誤差的問題。該項技術(shù)分別在亞臨界和超臨界機組進行了工程應(yīng)用，為輻射能信號參與燃燒優(yōu)化控制奠定了基礎(chǔ)。
　　在此基礎(chǔ)上，論文進一步分析了輻射能信號與機組熱力系統(tǒng)中主要運行參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，并探討了輻射能信號在熱力過程中的動態(tài)特性。利用系統(tǒng)辨識的方法獲得了輻射能信號在機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的數(shù)學(xué)模型，并對輻射能信號響應(yīng)燃燒條件變化的動態(tài)時間進行了分析，同時針對鍋爐不同制粉系統(tǒng)，爐內(nèi)燃料條

5、件到輻射能信號的動態(tài)時間進行了比較。根據(jù)鍋爐在不同負(fù)荷段運行時的燃燒特性不同，文中采用了分負(fù)荷段系統(tǒng)辨識的分析方法，得到爐內(nèi)的輻射傳熱與主蒸汽參數(shù)的動態(tài)關(guān)系，并對結(jié)果進行了仿真，結(jié)果表明系統(tǒng)能有效的克服燃料側(cè)內(nèi)擾對主蒸汽壓力的影響，有助于燃燒控制品質(zhì)的提高。
　　針對機組原有鍋爐燃料調(diào)節(jié)指令的缺陷，利用輻射能信號響應(yīng)燃燒調(diào)整靈敏、準(zhǔn)確的特點，提出了基于輻射能信號的燃料指令參數(shù)調(diào)整方案，將其引入到機組負(fù)荷控制系統(tǒng)中，按照一定的投入比

6、例逐步參與燃料控制回路的調(diào)節(jié)，使燃料量指令信號提前響應(yīng)燃燒擾動。并針對機組當(dāng)前的送風(fēng)調(diào)節(jié)提出了修正方法，給出了風(fēng)量調(diào)節(jié)的參考值。
　　此優(yōu)化策略在一熱電廠300MW的亞臨界機組上實施應(yīng)用，對比投入優(yōu)化前后的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)基于輻射能信號的優(yōu)化策略提高了主蒸汽壓力的穩(wěn)定性，機組整體的效率也得到了提升。該項技術(shù)的深入研究，完善了爐膛內(nèi)燃燒工況實時在線監(jiān)測技術(shù)體系，能夠應(yīng)用到多種容量的機組，在熱力發(fā)電領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排，提高控制品質(zhì)等方面具有良