CFB机组燃烧智能平行控制技术及协调系统优化
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完成单位:内蒙古蒙泰不连沟煤业有限责任公司煤矸石热电厂
登记编号:CAPE-CXCG-2024-J-2-237
登记年份:2024
发布时间:2024-07-17
成果主要完成人
孙 权、徐卫东、李彩霞、张志伟、吴 江、戈瑞生、徐建国、严博文
项目概况
十四五规划中指出要坚决控制化石能源消费,尤其是严格合理控制煤炭消费增长,有序减量替代,大力推动煤电节能降碳改造、灵活性改造、供热改造“三改联动”。在保障实现“双碳”目标的前提下,高效清洁低碳可持续地利用燃煤发电成为煤电行业必须深入研究的课题,持续推动煤电向低碳、零碳乃至负碳转变。煤电深度调峰使得机组负荷变化跟踪性能差,污染物生成波动大更难控制,目前针对CFB机组深度调峰自动控制方面的研究存在短板和薄弱环节。
本项目国内首次创新应用基于智能平行协同控制的CFB机组灵活高效清洁技术,通过平行仿真、虚实交互、人机协作、迭代寻优,实现CFB的智能发电过程控制与闭环优化。主要创新点如下:
1、基于即燃碳和活性石灰石概念,开发了软测量技术,构建了循环流化床锅炉燃烧系统动态模型。
智能平行协同控制采用实际系统与虚拟系统平行建模与信息交互,以数据为驱动、计算为手段,使虚拟系统成为实际系统目标与策略优化的先导,进而在迭代进化中使实际系统趋向虚拟系统。虚拟系统采用数据驱动方式,建立关键虚拟量“即燃碳”(锅炉中大量的未燃尽、能即时释放热量的炭)与“活性石灰石”(炉膛内存储的已经煅烧分解、等待反应活性强的CaO)模型,将复杂系统平行控制理论与“即燃碳”、“活性石灰石”理论相结合,构建燃烧动态平衡模型,以此为核心构建智能系统,与实际系统平行计算,建立能适用于实际工程控制系统的实时动态数学模型,实现燃烧系统的平行执行、预测与优化。
2、开发了虚实结合的数据驱动和模型驱动的智能平行控制系统,实现了风量、脱硫脱硝的智能控制。
结合平行控制理论开发了虚实结合的数据驱动和模型驱动的智能平行控制系统。在此框架结构下,设计风量智能控制策略,风量平行控制虚拟系统中引入氧量、即燃碳和床温变化率等建立预测模型,且通过合理计算修改风量设定值曲线,虚拟系统通过实时一二次风量和氧量反馈校正对主汽压控制系统进行数据更新,从而对风量控制系统的参数进行优化,加快机组负荷响应速度,提高机组氧量控制精度,保证在各工况下的经济安全燃烧。
设计炉内外综合平行控制策略,首先确立机组大气污染物运行优化参数的敏感度、抗干扰范围,其次构建技术经济性指标体系和综合性评估优化模型,最终确定最佳的炉内、外脱硫分配比例和主要运行参数。进而结合炉内脱硫SO2浓度智能预估模型、炉外脱硫石灰石浆液PH值智能预估模型,预估的SO2,NOX浓度比测量值超前