一种亚临界循环流化床机组深度调峰下的输出功率预测方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114757021A(43)申请公布日2022.07.15(21)申请号202210321464.7(22)申请日2022.03.30(71)申请人华北电力大学地址102206北京市昌平区北农路2号申请人清华大学华能集团技术创新中心有限公司(72)发明人张洪福高明明于浩洋岳光溪(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246专利代理师陈波(51)Int.Cl.G06F30/20(2020.01)F22B35/00(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图1页(54)发明名称一种亚临界循环流化床机组深度调峰下的输出功率预测方法(57)摘要本发明提供了一种亚临界循环流化床机组深度调峰下的输出功率预测方法，利用亚临界CFB机组煤质参数与深度调峰实时运行数据，实时预测机组的输出功率，包括以下步骤：建立亚临界CFB机组深度调峰下的锅炉系统模型并根确定稳态参数；建立汽机系统模型并确定稳态参数；拟合稳态参数之间的函数关系式；建立输出功率预测模型，采用粒子群算法辨识模型中的动态参数，根据亚临界CFB机组实时运行数据及煤质参数预测出深度调峰运行时的机组输出功率。本发明有助于指导机组运行控制的提前调整，减小重要参数的波动。CN114757021ACN114757021A权利要求书1/3页1.一种亚临界循环流化床机组深度调峰下的输出功率预测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、根据CFB机组燃烧传热机理，建立亚临界CFB机组深度调峰下的锅炉系统模型，并根据稳态工况下的历史运行数据确定模型中的稳态参数；其中，所述锅炉系统模型包括3个子模型，分别为燃烧子模型、传热子模型、汽水子模型；建立所述锅炉系统模型时，忽略入炉煤中挥发分的动态燃烧过程；步骤2、根据汽水工质特性、能量守恒原理，建立亚临界CFB机组深度调峰下的汽机系统模型，确定模型中的稳态参数；建立所述亚临界CFB机组深度调峰下的汽机系统模型时，考虑了再热器的运行特性；步骤3、利用深度调峰下的动态历史运行数据拟合步骤1中所述锅炉系统模型中的稳态参数和步骤2中汽机系统模型中的稳态参数之间的函数关系式；进一步地，根据机理分析确定所述稳态参数之间的函数形式后，通过非线性最小二乘法进行拟合，以误差的平方和最小为准则。步骤4、利用历史运行数据及煤质参数辨识模型中的动态参数，建立亚临界CFB机组深度调峰下的输出功率预测模型，其中，采用粒子群算法辨识模型中的动态参数；根据亚临界CFB机组实时运行数据及煤质参数预测出深度调峰运行时的机组输出功率。2.根据权利要求1所述的一种亚临界循环流化床机组深度调峰下的输出功率预测方法，其特征在于，步骤1进一步包括以下子步骤：子步骤S11、建立所述燃烧子模型，包括：将CFB机组定义为采用流态化燃烧的方式，炉内存在大量正在燃烧的残炭；将残炭质量mc表示为如式(1)所示：式(1)中，Wc为给煤量，单位为kg/s；Xc为收到基固定碳质量份额，表示为％含量；Rc为残炭的燃烧速率，单位为kg/s；WPZ为排渣流率，单位为kg/s；Xc,p为排渣含碳量，表示为％含量；WFL为飞灰流率，单位为kg/s；Xc,f为飞灰含碳量，表示为％含量；燃烧速率Rc与残炭量、氧浓度相关，将其表示为如式(2)所示：3式(2)中，k1为燃烧系数；为平均氧浓度，单位为mol/m；将平均氧浓度的集总参数模型表示为如式(3)所示：3式(3)中，ka为体积‑摩尔数的转换系数；uAir为总风量，单位为Nm/s；kv为质量‑摩尔数的转换系数；Xo是挥发分燃烧后释放的氧的质量份额，表示为％含量；Xv为煤中挥发分的质3量份额，表示为％含量；kf为烟气流量转换系数；V为炉膛体积，单位为m；将实时的燃烧发热量表示为如式(4)所示：Qa＝Qc+Qv＝RcHc+Wc·∑XiHi(4)，2CN114757021A权利要求书2/3页式(4)中，Hc为残炭的燃烧热值，单位为kJ/kg；Xi为煤中第i种挥发分成分的质量份额，表示为％含量；Hi为第i种挥发分成分的燃烧热值，单位为kJ/kg；所述煤中挥发分的成分有CH4、H2、CO、CH0.689O0.014，所对应的燃烧热值分别为50.02MJ/kg、124.24MJ/kg、10.08MJ/kg、37.0MJ/kg；将所述CH4、H2、CO、CH0.689O0.014的质量份额表示为如式(5)所示：子步骤S12、建立所述传热子模型，包括：将亚临界CFB机组在深度调峰运行时，床温Tb的集总参数模型表示为如式(6)所示：式(6)中，Cs为床料热容，单位为kJ/℃；Qs为煤的物理显热，单位为kJ/s；Δqair为风的热3值变化，单位为kJ/m；hpz为排渣的焓值，单位为kJ/kg；hFL为飞灰的焓值，单位为kJ/kg；Q