机组锅炉智能燃烧优化控制系统的开发和应用.doc

600MW机组锅炉智能燃烧优化控制系统的开发和应用http://china.toocle.com2011年03月10日08:09北极星电力网生意社03月10日讯摘要：电站锅炉燃烧优化控制技术能在不进行锅炉设备改造的前提下，利用锅炉运行数据和集散控制系统(DCS)，通过一系列先进建模、优化和控制技术的应用，提高锅炉运行效率，降低NOx排放。本文介绍了淮南平圩发电有限责任公司2号锅炉(600MWMW)智能燃烧优化控制系统的开发和应用情况，一年多的应用表明，针对我国电力市场的特点，研究、开发和应用符合我国电站锅炉实际运行情况的，具有自主知识产权的燃烧优化控制软件是实现燃煤电厂节能环保、安全经济运行的一个重要技术手段。关键词：燃烧优化神经网络预测控制火电厂1概述实现燃煤电厂的动态优化控制，有重大的现实意义，也是技术发展进步的必然结果。发电厂在生产电力的同时，也消耗了大量宝贵的一次能源，排放了大量的污染物，因此，节能环保、安全经济运行是电力行业面临的永恒课题。单机300MW及其以上的大容量机组正在逐步成为主力机组，通过近几年的改造和设备更新，完成了从传统的盘台操作、仪表监控至DCS的跨跃，基本上都实现了DCS控制，机组的自动化运行水平得到了很大提高，也看到了由此而带来的巨大效益。技术在发展，社会在进步，在DCS控制的基础上，下一步的技术发展方向是什么呢?还会有哪些改善和提高呢?优化控制是技术发展方向之一。淮南平圩发电有限责任公司与北京海德缘科技有限公司合作，共同开发了2号锅炉智能燃烧优化控制系统，该系统利用机组运行的历史数据和实验数据，建立动态优化控制模型，优化确定影响锅炉燃烧特性、NOx的参数设定值。它不仅能够动态预测控制器的工作变化趋势，而且能够捕捉多个非线性变量之间的关系，同时调整相关参数，实现动态优化和精确控制，克服工况波动，保持持续、平稳燃烧，将燃烧状态始终控制在最佳点，提高锅炉热效率和运行自动化水平，降低NOx污染物排放，获得了好的经济效益和社会效益。在所有优化控制回路投入的情况下，得到效果如下：Ø锅炉热效率提高值0.4%。Ø发电煤耗下降值1.5g/kwh。ØNOx排放浓度降低10%。Ø燃烧控制系统投运率90%。2技术方案2.1总体设计根据平电公司2号机组的情况，锅炉智能燃烧优化控制系统以锅炉效率和Nox排放浓度作为优化目标，以氧量、分层风量配比、炉膛风箱压差、火焰中心位置等作为调整手段，同时考虑机组负荷、环境温度等影响因素，构建基于神经网络和预测性(MPC)先进理论算法的优化控制系统。该系统作为建立在DCS基础之上的二级控制系统，与原DCS系统溶为一体，不破坏原DCS系统的控制逻辑和控制策略，不改变DCS系统的保护关系和保护整定值，却使整个控制系统增加了自动寻优、自我协调和精确控制的强大功能。实时调整影响锅炉燃烧状态有关参数，使得锅炉效率最高，Nox排放最少。2.2通讯接口优化控制系统为了实时从DCS系统获得机组运行参数，并将优化控制指令返回DCS系统，二者需建立安全稳定的数据通道。针对2号机组FOXBORO的DCS系统，通过OMF与DCS系统实现双向通讯。2.3控制逻辑锅炉智能燃烧优化控制系统是植根于DCS系统之上的二级控制系统，它要求DCS系统首先要投入运行，再运行锅炉智能燃烧优化控制系统。通过适当的通讯与逻辑设计，特别是在通讯故障后的保护处理，可以实现在锅炉智能燃烧优化控制系统和DCS系统之间平滑无误的连接与切换。(1)对所有的变量都有双重的速率和上下限值的限制，在锅炉智能燃烧优化控制系统中是通过优化控制器来限制的;在DCS系统中通过逻辑对变量进行限制，对通讯过来的变量进一步限制它的速率和上下限值，以防止通讯出错时，数据突然变化影响DCS系统的正常运行。(2)设计各个变量的投入/切除回路，在DCS系统的操作员画面上设计变量的投入/切除按钮。由操作人员根据现场运行情况决定是否全部投入优化系统的，如需部分投入，投入哪几个变量。2.4运行界面将数据分为目标值、实际值和锅炉智能燃烧优化控制系统偏差值，由于这是一个监控系统，每个锅炉智能燃烧优化控制系统偏差值都是重要的显示参数，这是由监控系统的作用决定的。第二重要的参考数据是推荐的每个控制目标值，优化控制系统发送的实际值作为统计优化循环的效果数据。依据操作员的爱好，实际值也可以不显示出来。上述数据还显示范围或最大最小值。图2燃烧优化系统运行界面3基于神经网络和预测性(MPC)控制策略优化控制系统应用基于神经网络和预测性(MPC)控制策略。该策略能根据电厂生产情况的历史数据构建生产过程模型，并应用该模型进行实际过程的在线优化与控制。优化控制软件包分为离线部分和在线部分。离线部分包含系统管理模块，数据协调模块，组态工具模块，模型辨识模块，仿真器模块等。在线部分包含数据通讯模块，数据