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循环流化床锅炉吹灰系统智能控制研究与应用

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成果主要完成人

张文平、刘贵喜、杨 林、韩 飞、孙 剑、和 春、徐有和、黄振军、李寿军、潘永惠、张泽林、郭 伟

项目概况

目前,国内350MW及以上大型循环流化床锅炉机组智能吹灰优化及吹灰闭环控制技术的研究尚处于初始阶段。循环流化床锅炉结构布置及燃烧方式与一般电站锅炉有较大不同,由于锅炉高温受热面均布置于炉膛内部,对智能吹灰优化的研究多局限于低温受热面,因此吹灰次数的减少及排烟温度的协同优化带来较大的难度,同时智能吹灰优化技术与吹灰智能闭环控制技术的结合也是一个难点,与锅炉燃烧的协同控制相对复杂。 京欣发电智能吹灰系统,结合智能吹灰在煤粉炉的应用,以循环流化床锅炉为应用,以能量守恒定律、传热学和工程热力学原理为基础,建立锅炉整体及局部软测量模型、统计回归、模糊逻辑数学及人工神经网络等分析运算体系,将锅炉各对流受热面的积灰程度进行实时在线监测和量化处理,将污染程度转化成图像显示,结合锅炉运行状况和安全需要,对吹灰过程进行智能动态优化,提供优化指导,实现“按需吹灰”。 本项目的智能吹灰系统是针对大型循环流化床锅炉结构、燃煤及配风运行特点,计算各受热面的理想传热和实际传热系数,并与机器学习模型相比较,能自动根据所存数据更新学习模型,实现实时优化计算和自自动闭环控制,国内尚无先例。其创新性在于: 1.首次解决了350MW及以上大型循环流化床锅炉缺乏智能吹灰控制的问题,实现了根据锅炉受热面的污染轻重和经济性进行吹灰,把握住受热面吹灰最佳时机,最佳吹灰顺序,与传统定时吹灰模式相比,实现了“按需吹灰”,有效地减少吹灰频次,机组平均每天减少吹灰器投入次数41.91%(传统吹灰每班操作一次,平均每天投入吹灰器91/次);节约吹灰蒸汽耗量每天可达34t/天;排烟温度平均降低2.3℃。 2.首次实现了大型循环流化床锅炉受热面吹灰的优化报警与动态闭环、耙式协同控制相结合;根据智能吹灰报警信号,自动循环判断吹灰信号,针对不同的受热面反复进行耙式判断梳理,自动闭环控制吹灰; 3.克服原有的智能吹灰和定时经验吹灰,对燃烧与吹灰不能很好兼顾的问题,首次建立具有针对性的燃烧优化与吹灰优化模型。 循环流化床锅炉吹灰系统智能吹灰系统,经过京欣发电的研究与应用,已经取得了较为显著的成果。实现了锅炉各受热面污染的按“需”清灰和燃烧协同控制,实现智能吹灰闭环自动控制和循环控制,减少了锅炉受热面吹损,直接经济效益可达到173.5万元/年,并提高了企业经济效益和安全效益,符合国家节能减排鼓励政策,代表了电厂吹灰的发展方向,可以在国内外大型循环流化床锅炉机组进行推广应用。 由于新能源技术的推广和供应量的增加,给传统火力发电机组的发展带来的较大的竞争压力,对于火力发电行业,节能减排,创新发展、环保发展成为现实和永恒的课题,也是生存发展的必然结果。因此本项目技术的研究应用对于火力发电行业,尤其是该行业循环流化床锅炉机组发电来说,在智能吹灰及优化燃烧方面起到一个较好的引领和示范作用。