一种在线煤质软测量方法

Ｃ ．制粉 系统 漏人 冷空 气 的物理 热
ｇ ＝ｋｆ１ ｌ １ １ ｌ Ｃｋｋ ｇ ｔ （） ３
（ ）带 出系统 的热量 有 ： ２ ａ ．蒸发 煤 的水分 所 消耗 的热量 ｑ ＝ａ ［ ９ Ｍ ２４ １＋１８４２ ４ １ｔ ］ （ ） ｈ ．８ｔ－ ．９ ４ １ ｂ 干燥剂 带走 的热 量 ．
Ａ ＝ （ ． 一３ ． ２ ）／ （一 ． ７ ） 一』 Ｑ 。。 ３ ８ ８ 。 ０ ３ ７７ ｌ （ ８ １）
利用锅炉总热量和给煤量计算 ］ 。燃料发热
． 量计算误差一般优于 ３ 。存 在堵煤 和漏 粉情 况 １４ 干燥 无灰基 计算 的理 论依 据 ％ 入炉煤质元素成分监测模型 的建立是基于对 例外。
ｃ （ ０ 一 ） ０一Ｃ ） 、 ｕ ０一Ｍ （０ － １ Ａ １
第 ７期
苏保光 ，等 一种在线煤质软测量方法
３ ３
ｇ — ｍ —
．
１－￣ Ｉｍ ０Ｍ） ＋０ － × ，
…
４． ８ ｍ １Ｍ ｆ
锅炉总热量计算方法 ：
（） ６
，，
（２ ） ｔ 一ｔ 。
（３ １） 式 中 ：Ｑ 为 锅炉 有 效 吸 热量 ，ＭＷ；Ｑ 为 排 烟 总 。 ：
燥无灰基元素含量 的信 息 ，实现入 炉煤元素分析和发 热量的 实时监测。现场 试验表 明 ，该模 型能够快 速
准 确 测 定 入 炉煤 质 ，测 量 精 度 满足 现 场 的 需要 。
关键词 ：煤质分析模型 ；烟 气分析 ；热量平衡 ；软 测量
中图 分 类 号 ：Ｔ ２ ３ Ｋ ２ 文 献 标识 码 ：Ａ
ｄ 系统 的散 热损 失 ．
ｑｑ ｇａ １： ｌ （） ７
热量 ，Ｍ Ｗ；ｑ 为未 完全 燃 烧损 失 ， ；ｑ ３ ％ 为灰 渣、散热 、制造损失 ， 。 ％
Ｑ ＝ ｒ Ｄｇｇ— １ Ｄｇ — ｓＩ ｉ ｉ
其 中：
ｇ，＝
ｍｆ Βιβλιοθήκη （） ８ Ｄ ＋ （：一ｉ ） ｊｉ Ｄ ｉ ｇ Ｐ
ｋ／ ；Ｄｗ ｓ ｓ ｉ为减温水流量 ，ｋ／ ；ｉ｜ 日 ｇｓ ｉ为减温水焓 ， ｗ
（ ） Ｍ／ｇ ９ Ｊｋ ；Ｄ 为再热蒸汽流量 ，ｋ／ ； 为再热蒸汽 ｇｓ
Ｍｌ＝０ ０ ８ Ｉ ． ４ Ｍ ｌ ｆ
（０ １
焓 ，Ｍ ／ ｇ ｓ Ｊｋ ；ｉ为高缸排汽焓 ，Ｍ ／ ｇ ｐ Ｊｋ 。 Ｑ ＝１０ １ １３ ９３＋ ． ０ ８ ｔ’ × ２ ．７ ×（ ． ５ ０ ０ ０ １８ｌ ）
状态偏离设计值 ，影响机组的安全性和经济性。
直 是一 个难 题 。 目前 国 内 主要 利 用 双 能 量 射 线 透
１ 元素分析的理论依据
． 电站锅 炉入 炉煤 元 素 含 量 和发 热 量 的监 测 一 １ １ 水分 计算 的理 论依 据 根据 磨 的 能量 平 衡 和质 量 平 衡 原 理 ，进 行 水 ７ ］ Ｓ型 中速磨 ，原 射 测量 的方法 Ｊ ２，但 这 种方 法 需 要 增 加 昂贵 的硬 分 的在线 测量 ¨ 。对于 直 吹 式 ＭＰ ｇ煤 件 设备 ，故 目前 在 国 内 电 厂 中应 用 还 是 比较 少 。 煤 的磨制 和 干燥 均在磨 煤 机 内进 行 ，以每 ｋ 为
多数 电厂 不 具 备 在 线 实 时 测 量 煤 质 情 况 的 条 件 ， 准计 算 ，磨煤 机 内存在 以下 的热 平衡 关 系 ：
对于 入炉 煤质 的检 测 方 法基 本 上 还停 留 在人 工 取 样 、制样 、化 验 的水 平 ，存 在 着严 重 的滞 后 和 采 样 误 差 。这种情 况 下 ，煤质 的在 线监 测 很 重要 。 燃煤 水 分 、灰 分 、低 位 发 热 量 和元 素 分 析 是 燃煤 的 主要性 能指 标 ｊ 目前 需 要 找 出 一 种 方 便 ，
苏保 光 ，田 亮 ，王 琪 ，刘吉臻
（．华北 电力 大学 控制与计算机工 程学 院 ，河北 保定 ０ １０ ； １ ７ ０ ３
２ ．内蒙古 电力科 学研 究院 ，内蒙古 呼和浩特 ０ ０ ２ ） １０ ０
摘 要 ： 究 了一种工程 实用的煤质软测量 方法。通过测 量锅 炉 、汽轮 机、磨煤机 、空 气预 热器 的运行参 研
（ ）数 据 预处理 １ 从 ＳＳ系统 中提 取 一段 磨 煤 机 稳 定 运 行 时 的 Ｉ
Ｖ ＇ ： （ 一１ ｋ ｏＩ ｄ ｆ ） － ｄ
０ ２ ５ 一 ． ３ ０ ．６ Ｈｄ ０ ０ ３３ ｄ
＝
（ １ ２）
（ ２ ２）
ｋ ＝ ．８ ［ ｄ ＋ ．７ Ｓ 一，。 ＋ ． ００ ８９ Ｃ ０３ ５ ｄ ｄ ｆ ｆ ｆ １ ］ 。
ｋ ｓ ／ ｓ 。
（９ １）
电 力
科
学
与
工
程
Ｖ 。＝ ． ０ Ｎ ａ＋ （ ） Ｎ ｆ ０ ０８ ｄ ｆ １一
，
ｄｒ ａ
（０ ２）
温度 ；出 口风 粉 混 合 物 温 度 ；磨 煤 机 电机 电流 ｉ 环 境 温 度 。将 式 中 的 Ｒ。 ｉ Ｃ 根 据 设 备 ，ｋ，． ｝ 和煤 质情 况设 为 常 数 。文 献 ［２ 给 出了 热 容量 与 １］ 温度 的关 系 ，本文 采用 该方 法进 行表示 。
（４ １）
式 中 ：Ｄ 为 主 蒸 汽 流 量 ，ｋ／ ；ｉ 主 蒸 汽 焓 ， ｓｓ 为 干燥 过程 中每 １ｋ 原 煤 所 失 掉 的水 分 由下 式 ＭＪｋ ；ｉ 给 水 焓 ，Ｍ ／ ｇ 为 给 水 流 量 ， ｇ ／ ｇ 为 Ｊｋ ；Ｄ 计算 ：
△ ＝ ｒ Ｍｒ － ａ Ｍａ ｆ
数 以及 烟气成分含量 ，建立 了电站锅 炉入 炉煤 质在 线监测模 型 ；从磨煤机 的运行状 态 中提 取入 炉煤收到
基 水 分 的 信 息 ；利 用数 据 融 合 技 术 建 立发 热 量 、 水 分 和 灰 分 的 关 系 ， 结 合 锅 炉本 体 以及 空 气预 热 器 的 能
量平衡 分析 ，提取入炉煤发热量和灰 分信 息 ；根据 物质 守恒和能量 守恒原理 ，从排 烟成 分 中提 取煤的 干
３ ２
第 ２ 卷第 ７ ７ 期
２ １ 年 ７月 ０１
电
力
科
学
与
工
程
Ｖｏ ＿ ７． ． ｌ２ Ｎｏ ７
Ｅｌ ｃ ｒｃ Ｐｏｗｅ ｉｎｃ ｎｄ ｅ ｔｉ ｒ Ｓｃｅ ｅ ａ Ｅｎｇ ｎｅ ｒ ｎ ｉ ｅ ｉ ｇ
Ｊ １ ２ １ ｕ． ０ ， １
一
种 在 线 煤 质 软 测 量 方 法
（ｌ ｏ ｔ —ｔ）×Ｑ 。 （５ １）
式 中 ：ｍ 为 磨煤 机入 口风 量 ，ｋ ｓ 为 磨 煤机 式 中 ：Ｑ 为 总 风 量 ，ｋ／ ；ｔ为 基 准 温 度 ， ；ｔ ／ ｓ ；ｍ 。 ｇｓ ｏ ℃ ｌ
的磨煤 出力 ，ｋ ｓ 。 ／ ｓ ；ｔ为磨 煤机进 口风温度 ， ； 为排 烟温度 ， 。 ℃ ℃ ｔ为环境温度 ， ｌ ℃；ｋ 为中速磨 ，ｋ ＝ ． ；Ｅ ｉ ｊ ’ ６ 为 ０ ｑ 采用煤质和排烟氧量拟合得到。ｑ 采用锅 磨煤能耗 ，ｋ／ ｇ ｌ Ｊｋ ；ｋ为漏风系数 ，中速磨取 ０ １ ｆ ． ； 炉热力实验规程推荐方法计算 。 ｔ为磨煤机出 口风粉混合物温度 ， ： ｏ Ｃ；Ｍ 为磨 出 ｑ 采用锅炉设计值 ，为常数。 当投油助燃时 ，煤的发热量可以采用以下公 量 ，烟煤 Ｃ ：１０ ，ｋ／ （ ｇ・Ｃ） ２ ．９ Ｊ ｋ ｏ ；Ｃ 为干燥 式计 算 ： Ｑ＝ （ ６ ４ ． ｑ ）／ Ｑ — ５２ Ｂ （６ １） 剂 出 口热 容量 ，ｋ／ （ｇ・ ） 鲥为 干燥 剂 入 口 Ｊ ｋ ℃ ；Ｃ Ｂ ｓｓ 热 容 量 ，ｋ （ ｇ・ ；Ｃ 为 冷 空 气 热 容 量 ， 式中 ： 为进入炉膛的总煤量 ，ｋ／ ；ｑ 为油的 Ｊ ｋ ℃） ／
（ ）进 入系 统 的热量 有 ： １ ａ 干燥 剂带 入 的热量 ．
ｑ ＝ ｌ ｓｔ ｇ Ｃｚｌ ｊ （） １
（） ２
ｂ ．磨 煤机 工作 时机 械摩 擦加 入 的热量
ｑ ＝ ｊ ｉ ｋＥ
又经济的实时在线检测方法 。随着 电厂 自动化 的
发展 ，Ｄ Ｓ Ｉ、ＭＩ 统 在 火 电厂 中得 到 普 遍 Ｃ 、ＳＳ Ｓ系 应用 ，机 组运 行数 据 可 以 方 便 地 获 得 ，这 些 运 行
Ｑ ＝一 ． ７ （ ＋』 ）＋ ３ ８ ８（ ７ ０ ３ ７７ Ａ ｌ ３ ．２ １ ）
所以可以通过在煤 的发热量和收到基水分 已
１ ）来 在 二次 方程 。通 过 一元 二 次 方 程 的求 解 方 法 即可 得 经实 现在 线监 测 的情 况 下 ，通 过 公 式 （ ８ 线监 测 到煤 收到基 的灰 分 。 到所 求 的水分 。 １２ 发热 量计 算的 理论依 据 ．
ｇ ＝ （ ＋ｋｆ １ ２ ２ １ １ ）ｇ Ｃ ２ （） ５
数据蕴含着丰富 的机组状 态信息 。 目前 ，大 容量
锅炉配备 了较为齐 全的运行监测测 点，通过对监 测数据的二次处理 ｊ ，可以从 中提取更有价值 的
信息。文献 ［ ８～ｌ ］ 已经提 出了煤质分析 计算 ０
的方法 ，但这种方法需要采集很 多现场信号 ，有
收稿 日期 ：２ １ —０ ０ １ ４—１ 。 ９
Ｃ ．加热煤所消耗的热量
基金项 目：教育部博士点基金 （ ０ ８０ ９ ０ ６ 。 ２ ０ ０７ ０ ０ ） 作者简介 ：苏保光 （ ９６～ ，男 ，硕 士研究 生 ，研究方 向为大型机组节能减排 ，Ｅ ｍ ｉ ｓｂ ｏｕｎ ． ｋ ６ ．ｏ 。 １８ ） － ａ ：ｕ ａｇ ａｇｏ ＠１３ ｃｒ ｌ ｎ
口煤 粉所 含水 分 ， ；Ｃ 为 干燥 基 煤 的 出 口热 容 ％
ｓ 。 ｋ （ ｇ・ ；Ｑ 为制粉系统设备散热损失 ，直 流量 ，ｋ ／ｓ Ｊ ｋ ℃） ｔ ／ ｑ ． 吹式 系 统 ：Ｑａ ２ ； 制 粉 系 统 的 输 入 １３ 灰分 计算 的理 论依 据 ｆ＝００ Ｑｉ ；Ｑ 为
一
０ 引 言
’
些信号现场没有安装测点 ，有一些信号不准确 ，
这就 给工 程应 用 带 来 了一 定 的 问题 。本 文对 文 献
８～ｌ ］ ０ 的软 测 量 模 型 进 行 了综 合 设 计 ，并 在 此 随着 电煤 价 格 矛 盾 的 日益 突 出 ，电厂 用 煤 来 ［ 源 和成 份 复杂 多 变 。 由 于机 组 运 行 状 态 都 是 根 据 基础 上进 行 了工程 实用 化 的设计 。 设计 煤 种设 计 的 ，煤种 变化 … ，将 造 成 锅 炉 运 行
根据线性 回归和数 据融合技术建立燃煤发热 热量 ；Ｒ 为煤粉细度 。 如 ． 根据能量平衡原理 ，带人热量等于带 出热量 ， 量 、水 分 和灰 分 的关 系 式 ，并 利 用 前 面 已经 通 过 软 测 量 计 算 的 发 热 量 和 水 分 来 求 得 燃 煤 的 如式 （ １ ： １ ） １。 。 ｑ ＋ｑ ＋ｑ ＝ 吐＋ｑ ＋ ｍ＋ｑｇ ｊ ｌ ｇ ２ ｑ １ （ １ 灰 分 ［ 。 １） 将式 （ ） 一 （０ １ １ ）带入 式 （ １ ，经 过 整 １） 理 ，将其他变量看作 已知 ，可 以得到水分 的一元
Ｑ ｔｒ Ｋ Ｑ ￣， ＝ ａ ｂ
（ ２ 煤的燃烧化 学分析 上，依据 物质质量 守恒定律 ， １）
能量守恒定律，找寻烟气成 分中各元 素成分 的信 ¨ 式中：Ｑ 为燃 料总热量 ，Ｍ Ｗ；Ｋ为与效率相关 息建立等量关系口 。 ０ｄ ０ ０８６ ［ ｄ ＋ ．７Ｓ Ｆ ］ ２ ＝ ． １ ６ ｃＩ ０ ３５ ｄ 一 ｏ ， ｆ 的系数 ，此时 Ｋ＝１ 为 进入 炉膛 的总煤 量 ， ；Ｂ