电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3及其电厂炉的应用

可以理解成DCS之上的锅炉性能控制站
燃烧优化服务器
Optimal Control of Power Plant Performance
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
➢燃烧优化控制的实现
燃烧优化服务器界面
Optimal Control of Power Plant Performance
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
➢燃烧优化控制的实现
通过动态控制，将机组控制在最佳的工作点
一次风量
二次风量
磨煤机出口风温
烟气含氧量
给煤机偏置
k1NOx k2 1
燃烧器的组织
稳态模型
最佳控制量
偏差 反馈
预测控制 动态模型
锅炉
Nox 排烟温度 飞灰含炭 过量空气系数
CO含量
Optimal Control of Power Plant Performance
Optimal Control of Power Plant Performance
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
➢为什么现在出现这些产品
➢设备可控性提高，DCS普及，机组自动化水平提高 ➢关键测量技术得到实用，包括飞灰测碳仪表，烟气分析仪表， 使得锅炉运行性能在线可以知道 ➢自动化理论的发展以及计算机水平的大幅度提高，使得非线 性建模技术（如人工神经网络技术）、多变量预测控制技术等 到实用 ➢这其实是热工自动化一直的研究方向，以前也一直有人研究， 但时世造就产品
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
➢在长兴电厂2＃炉的实施（实施经验，第三个案例）
➢仪表一定要齐全，特别是飞灰测炭仪表 ➢最好直接跟DCS双向数字通信，其实这是最可靠的 ➢试验是基础，一定要剔除不合格的试验数据，并且重做不合 格的试验 ➢汽温的先进控制一定要有，否则燃烧优化极可能导致汽温不 稳定 ➢优化控制系统一定要充分考虑煤质和负荷的变化，这是鲜明 的中国特色 ➢最好是应用专门针对电站锅炉开发的燃烧优化控制软件 ➢将这个项目看成一个机组节能和自动化程度上一个台阶的系 统工程（配备齐全仪表，搞好基础自动化，强化节能意识）
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
➢为什么现在提及燃烧优化控制
政策层面:
➢国家要求节能减排 ➢企业要求保证利润，提高竞争力
技术层面：
➢煤质多变，负荷多变，锅炉经常偏离最佳燃烧状况 ➢设备状态良好，可控性强，自动化水平高，应该在这个基 础上充分利用信息技术挖掘潜力，通过优化控制，实现精益 生产和控制，从而超越原来的粗放式管理和控制 ➢是热工自动化的发展方向
机组稳态 运行特性
过量空气系数
给煤机偏置
CO含量
燃烧器组织
操作量
控制量
k1NOx k2 1
优化目标量 最佳
非线性寻优
Optimal Control of Power Plant Performance
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
➢在长兴电厂2＃炉的实施（优化控制策略）
Optimal Control of Power Plant Performance
关键技术
➢闭环的优化控制 ➢能够应对煤质变化的 ➢动态过程中的
Optimal Control of Power Plant Performance
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
➢在长兴电厂2＃炉的实施（优化控制策略）
机组负荷 煤质
NOx 排烟温度
一次风量
飞灰含炭
各层二次风量 磨煤机出口风温
烟气含氧量
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
➢燃烧优化控制的基本原理（锅炉）
燃烧性能闭环控制 安全性闭环控制
-
热力
运行参数
PID
试验
设定值
+
控制器
锅炉
效率 排放
燃烧优
-
➢ 提高锅炉运行效率
化控制
➢ 降低NOx排放
+
➢ 在降低NOx和提高效率之间寻求最
最佳性能
优
k1NOx k2 1
Optimal Control of Power Plant Performance
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
➢燃烧优化控制的实现
可以理解成DCS之上的锅炉性能控制站
燃烧优化控制
通讯
通讯
DCS
测量
控制
锅炉
锅炉性能 控制站 监督控制层
基础控制层
控制对象
Optimal Control of Power Plant Performance
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
➢燃烧优化控制的实现
烟气含氧量 给煤机偏置
燃烧器组织
NOx 排烟温度 飞灰含炭
机组稳态 运行特性
过量空气系数
CO含量
k1NOx k2 1
优化目标量
历史数据,试验数据
Optimal Control of Power Plant Performance
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
➢燃烧优化控制的实现
用人工神经网络建立稳态模型
✓ 燃烧器的倾角
✓ 烟气含氧量
✓ 燃烧器组织
✓ 燃烧器的倾角
✓ 燃烧器组织
Optimal Control of Power Plant Performance
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
➢燃烧优化控制的实现（以长兴电厂2＃炉为例）
建立锅炉燃烧特性的稳态模型
机组负荷 煤质
一次风量 各层二次风量 磨煤机出口风温
➢燃烧优化控制的实现
运行人员界面
Optimal Control of Power Plant Performance
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
➢几个容易混淆的概念和关键技术
几个要澄清的概念
➢纯粹的试验和纯粹的监测都不能算作优化控制 ➢开环的指导不能算作优化控制 ➢稳态的寻优只能算操作指导，不适合电站锅炉负荷多变的情 况下的优化控制 ➢燃烧优化控制不能超过最佳运行人员的最佳状态 ➢性能计算是相对准确的
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3 及其在长兴电厂2＃炉的应用
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
➢为什么现在提及燃烧优化控制 ➢为什么现在出现这些产品 ➢燃烧优化控制的基本原理 ➢燃烧优化控制的实现方法 ➢关键技术和几个容易混淆的概念 ➢在长兴电厂2＃炉的实施
Optimal Control of Power Plant Performance
Optimal Control of Power Plant Performance
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
感谢长兴电厂各位工程师和领导 的大力配合和支持，并感谢他们 提供的宝贵的现场经验！
Optimal Control of Power Plant Performance
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
➢燃烧优化控制的基本原理
优化哪些量？
W火焰锅炉
四角切圆燃烧锅炉
机组负荷
机组负荷
燃烧煤质
燃烧煤质
煤粉状态
煤粉状态
✓ 一次风量
✓ 一次风量
✓ 二次风量
✓ 各层二次风量
✓ 磨煤机出口风温
✓ 过燃风量
✓ 烟气含氧量
✓ 各层给粉机偏置
✓ 给粉机偏置
✓ 磨煤机出口风温
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
➢在长兴电厂2＃炉的实施（实现策略）
通信
PI 数 据 库 通信
燃烧优化控制
4－20mA
DCS
测量
控制
Leabharlann Baidu
锅炉
Optimal Control of Power Plant Performance
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
➢在长兴电厂2＃炉的实施（项目成果）
➢自调试完毕后没有因为燃烧优化系统本身的原因而退出，系统投 运率达99％ ➢电科院测试（初步报告）表明：
➢燃烧优化控制的实现
寻优，建立机组最佳的工作点
机组负荷 煤质
NOx 排烟温度
一次风量
飞灰含炭
各层二次风量 磨煤机出口风温
烟气含氧量
机组稳态 运行特性
过量空气系数
给煤机偏置
CO含量
燃烧器组织
操作量
控制量
k1NOx k2 1
优化目标量 最佳
非线性寻优
Optimal Control of Power Plant Performance
机组负荷 煤质
一次风量 各层二次风量 磨煤机出口风温
烟气含氧量 给煤机偏置
燃烧器组织
机组稳态 运行特性
NOx 排烟温度 飞灰含炭
过量空气系数 CO含量
k1NOx k2 1
优化目标量
Optimal Control of Power Plant Performance
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
ABDE磨时效率提高0.563% ABCE磨时效率提高0.441% NOx降低14.6% ➢投运成功了过热汽温先进控制，有效减小了汽温波动，汽温在快 速变负荷中仍然可以自动控制 ➢成功改造了飞灰测炭仪表，仪表连续无故障运行将近半年
➢珞璜电厂2＃炉投运锅炉运行优化控制软件，平均锅炉效率提高0.69％
Optimal Control of Power Plant Performance
Optimal Control of Power Plant Performance
电站锅炉燃烧优化控制系统OCP3
➢燃烧优化控制的基本原理（火电机组）
运行性能闭环控制 安全性闭环控制
-
热力
运行参数
PID
火电机组
机组性能
试验
设定值
+
控制器
计算
性能优 化控制
-
+
最佳性能
Optimal Control of Power Plant Performance