基于燃煤发热量辨识的火力电站锅炉效率在线监测系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102252784A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102252784A(43)申请公布日2011.11.23(21)申请号201110099442.2(22)申请日2011.04.20(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人王景成史元浩王斌吕鹏宏宋燕赵广磊(74)专利代理机构上海交达专利事务所31201代理人王锡麟王桂忠(51)Int.Cl.G01K17/00(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图1页(54)发明名称基于燃煤发热量辨识的火力电站锅炉效率在线监测系统(57)摘要一种信息处理技术领域的基于燃煤发热量辨识的火力电站锅炉效率在线监测系统，包括：数据采集模块、数据预处理模块、燃煤及烟气特性模块和锅炉效率计算模块。本发明通过OPC接口与集散控制系统服务器进行连接，以获取所需的机组实际运行数据，并将其存储于上位机实时数据库中。在上位机系统中对实时数据进行预处理后，对锅炉各个受热面采用了烟气侧与工质侧的动态能量平衡，通过软测量的方法对于炉膛内燃煤的实际发热量进行辨识，得到校正后的实际的燃煤低位发热量；同时利用每天的煤质工业分析数据对涉及到效率计算的燃煤元素成分进行校正；最终实现锅炉效率的在线监测。CN1025784ACCNN110225278402252790A权利要求书1/2页1.一种基于燃煤发热量辨识的火力电站锅炉效率在线监测系统，其特征在于，包括：数据采集模块、数据预处理模块、燃煤及烟气特性模块和锅炉效率计算模块，其中：数据采集模块与底层机组DCS控制系统服务器相连接实时采集需要的机组运行数据，数据预处理模块与数据采集模块相连将其得到的机组实时运行数据进行滤波和坏点去除处理，然后将处理后的数据传输给效率计算模块，燃煤及烟气特性模块将初始设置的燃煤成分及烟气数据进行基本热力学计算得到烟气及工质物性参数数据提供效率计算模块的调用，效率计算模块与数据预处理模块及燃煤及烟气特性模块相连并以数据预处理模块处理后的机组实时数据为基础，调用燃煤及烟气特性模块计算出锅炉的热效率。2.根据权利要求1所述的基于燃煤发热量辨识的火力电站锅炉效率在线监测系统，其特征是，所述的数据采集模块实现系统所需要的实时数据的采集。通过设定固定的采样时间，数据采集模块通过OPC通讯协议与集散控制系统(DCS)服务器进行连接，获取需要的机组实时运行数据。3.根据权利要求1所述的基于燃煤发热量辨识的火力电站锅炉效率在线监测系统，其特征是，所述的数据预处理模块对采集到的机组实时运行数据进行坏点处理和数据平滑处理，用于后续的锅炉效率计算，该数据预处理模块包括坏点处理单元以及数据平滑处理单元，其中：坏点处理单元通过多项式滑动拟合方法来判断坏点并进行剔除；数据平滑处理单元通过数据加权进行滤波其中：为滤波后的结果；ym为m时刻的实际测量值。4.根据权利要求1所述的基于燃煤发热量辨识的火力电站锅炉效率在线监测系统，其特征是，所述的燃煤及烟气特性模块提供基本的燃煤及烟气特性数据，该燃煤及烟气特性模块包括：基准燃煤成分设定单元、燃煤成分校正单元以及烟气物性计算单元，其中：基准燃煤成分设定单元通过对系统实际运行机组燃料进行调研预先设定具有代表性的机组燃煤的基准燃煤成分数据；燃煤成分校正单元以上述基准燃煤元素成分设定为基准，利用机组每天的燃煤工业成分分析值来校正燃煤的元素成分数值：其中：Xi，ar为计算用元素成分分析，为季度化验的元素成分分析基准值，War为工业分析值，基水分，Aar为工业分析值，基灰分，为季度化验的收到基水分，为季度化验的收到基灰分；烟气物性计算单元利用上述校正过的燃煤元素成分进行标准热力学计算得到包括烟气比热等烟气物性数据用于后续效率计算。5.根据权利要求1所述的基于燃煤发热量辨识的火力电站锅炉效率在线监测系统，其特征是，所述的锅炉效率计算模块利用经过数据预处理模块处理后的锅炉运行数据结合燃煤及烟气物性模块数据求取锅炉的各项热损失计算得到锅炉的效率，该锅炉效率计算模块包括：初始变量设置单元、燃煤低位发热量辨识单元以及锅炉反平衡效率计算单元，其中：初始变量设置单元根据机组型号设置包括锅炉炉膛在内的各受热面的尺寸特性以及烟道特性，包括炉膛体积、水冷壁吸热特性、烟气流通面积以及各级换热器管径管程；燃煤低位发热量辨识单元是基于锅炉的动态能量平衡，通过求取烟气经过各级换热器损失的热量来辨识出进入炉膛燃煤的实际发热量，进而求得燃煤的低位发热量，具体为：炉膛内燃煤的实2CCNN110225278402252790A权利要求书2/2页际发热量Qr＝锅炉水冷壁吸收的热量Qslb+炉膛出口的高温烟气的热量Qhs；炉膛出口高温烟气的热量Qhs＝经过各级换热器烟气的能量降低+排烟