一种1000MW机组配煤优化系统

摘要

本发明涉及一种1000MW机组配煤优化系统，包括依次连接的浏览器端、服务器端和数据库，所述服务器端包括：数据输入端口，用于接收用户输入数据；煤炭评价模块，用于根据煤种与磨煤机的组合预测发电设备性能和发电综合成本；配煤优选模块，用于根据用户输入数据对煤种和磨煤机进行组合，调用煤炭评价模块预测每个组合下发电设备性能和发电综合成本，获得符合安全性且经济性高的前n个组合，形成n个配煤方案并保存；低负荷运行模块，用于在低负荷运行下，根据获得的前n个组合调用煤炭评价模块，获得低负荷运行时符合安全性且经济性最高的停磨组合，并保存。与现有技术相比，本发明具有降低燃料成本、提高运行效率等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及燃煤混烧发电控制技术，尤其是涉及一种1000MW机组配煤优化系统。

背景技术

我国煤炭分布和运输的实际情况，受到煤炭资源分布不平衡、运力受限、市场竞争激烈等因素影响，国内电厂来煤煤种复杂多变，为适应变化的煤种，采取燃烧器改造和选取特定煤种掺烧的方式因费用高昂、煤种选择余地小等原因而慎于实施，因而出现的混煤掺烧成为解决此问题的有效途径。

鉴于我国煤炭分布和运输的实际情况，受到煤炭资源分布不平衡、运力受限、市场竞争激烈等因素影响，国内电厂来煤煤种复杂多变，为适应变化的煤种，采取燃烧器改造和选取特定煤种掺烧的方式因费用高昂、煤种选择余地小等原因而慎于实施，因而出现的混煤掺烧成为解决此问题的有效途径。由于煤炭市场的缘故，近几年，我国火电机组燃用烟煤的锅炉开始掺烧褐煤，目前，烟煤锅炉掺烧褐煤的现象已经比较普遍，且褐煤掺烧比例通常不小于30％(掺烧褐煤的量与锅炉燃煤总量之比)。归纳起来主要为2种方式：一种为炉外掺烧方式(或称为炉外掺混方式，指在原煤进入各原煤仓之前将褐煤和主燃煤相混合)；一种为炉内掺烧方式(采用不同的磨煤机分别磨制褐煤和主燃用煤，也可称之为分仓掺烧方式)，相比较而言，采用炉内掺烧方式的电厂比较多。

煤炭需求消耗量日益增大，煤炭资源的严重短缺，环境保护的要求越发严格，三者之间的矛盾日益突出，如何最大可能的利用煤炭现有资源，实现库存多煤种有效的掺混燃烧，使电厂锅炉的负荷、效率、安全、经济、环保等多个指标满足电力生产要求乃至最优，是燃煤混烧发电厂亟待解决的问题和面临的重要课题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种降低燃料成本的1000MW机组配煤优化系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种1000MW机组配煤优化系统，包括依次连接的浏览器端、服务器端和数据库，所述服务器端包括：

数据输入端口，用于接收用户输入数据；

煤炭评价模块，用于根据煤种与磨煤机的组合预测发电设备性能和发电综合成本；

配煤优选模块，用于根据用户输入数据对煤种和磨煤机进行组合，调用煤炭评价模块预测每个组合下发电设备性能和发电综合成本，获得符合安全性且经济性高的前n个组合，形成n个配煤方案并保存；

低负荷运行模块，用于在低负荷运行下，根据获得的前n个组合调用煤炭评价模块，获得低负荷运行时符合安全性且经济性最高的停磨组合，并保存。

所述数据输入端口包括变量输入端口、变量修改端口、最优条件设定端口和基准运行条件设定端口。

所述煤炭评价模块包括：

煤质特性获取单元，用于根据当前组合中的煤种从数据库中获取对应的煤质特性；

发电设备性能预测单元，用于根据煤质特性及用户输入的运行条件对发电设备性能进行定量预测；

综合成本评价单元，用于根据煤质特性及用户输入的成本条件进行综合成本评价，预测发电综合成本。

所述煤质特性包括粉碎性、磨煤机内爆炸性、燃烧性、结渣性、NOx浓度和SOx浓度。

所述配煤优选模块和低负荷运行模块中，进行安全性评价时，将预测的发电设备性能与设定的发电设备使用条件进行比较，判断当前组合中的煤种是否为适合发电设备的煤种或者是否为安全使用发电设备的煤种，若是，则符合安全性，若否，则不符合安全性。

所述低负荷运行指停用若干台磨煤机运行。

所述数据库包括煤质数据库、运行条件数据库、成本条件数据库、配煤方案优 选结果数据库和运行优化数据库。

还包括：

运行方式寻优模块，根据配煤方案和可调工况，模拟计算得到最优工况。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明1000MW机组配煤优化系统可为电厂掺烧新煤种提供整体的解决方案。

2)本发明对煤质评价和性能预测模型、运行参数自适应模型等系统的关键函数进行校正，提高系统完善后的预测精度；并提供掺烧方式下锅炉相关系统优化运行方式和控制函数整定结果。

3)采用该系统指导进行劣质煤掺烧，在保证机组安全运行的前提下，预计可提高掺烧比3％，同时通过运行方式自适应优化在提高掺烧比的情况下锅炉效率不下降，可降低燃料成本约0.4％左右。按照全厂一年用煤400万吨，原煤价格800元/吨计算，全年可降低燃料成本1200万元。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为配煤优选的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供一种1000MW机组配煤优化系统，包括依次连接的浏览器端1、服务器端2和数据库3，用户通过浏览器端登录服务器端实现各项功能，服务器端2包括：

数据输入端口21，用于接收用户输入数据，数据输入端口21包括变量输入端口、变量修改端口、最优条件设定端口和基准运行条件设定端口；

煤炭评价模块22，用于根据煤种与磨煤机的组合预测发电设备性能和发电综合成本；

配煤优选模块23，用于根据用户输入数据对煤种和磨煤机进行组合，调用煤 炭评价模块预测每个组合下发电设备性能和发电综合成本，获得符合安全性且经济性高的前n个组合，形成n个配煤方案并保存；

低负荷运行模块24，用于在低负荷运行下，根据获得的前n个组合调用煤炭评价模块，获得低负荷运行时符合安全性且经济性最高的停磨组合，并保存。

配煤优选模块23和低负荷运行模块24的运行过程如图2所示。

煤炭评价模块22包括煤质特性获取单元、发电设备性能预测单元和综合成本评价单元，其中，煤质特性获取单元用于根据当前组合中的煤种从数据库中获取对应的煤质特性；发电设备性能预测单元用于根据煤质特性及用户输入的运行条件对发电设备性能进行定量预测；综合成本评价单元，用于根据煤质特性及用户输入的成本条件进行综合成本评价，预测发电综合成本。

进行发电设备性能预测时，建立磨煤机、风机、受热面热力特性等各发电设备相关的定量预测模型，通过耦合性模型预测满足煤质特性、运行条件的发电设备参数和性能。

进行发电综合成本预测时，以机组供电煤耗率计算为基础，分析包含燃料费、除尘灰处理、脱硝设备的催化剂费用、脱硫装置的石灰石费用等在内的发电成本，计算发电设备工作必要的费用，算出发电需要的综合成本。

所述煤质特性包括粉碎性、磨煤机内爆炸性、燃烧性、结渣性、NOx浓度和SOx浓度。煤炭的粉碎性除了影响磨煤机所用动力、压差、振动等，还因为它是确定从燃烧器投入煤粉粒径和一次风温度的主要因素，所以对燃烧性，NOx发生性的影响也很大。本实施例使用HGI、灰分、灰中SiO2以及Fe2O3的函数评价煤炭的粉碎性。磨煤机内的爆炸机理是：着火源是磨煤机启动时的金属摩擦以及磨煤机内残碳的自燃发热，着火煤炭中的可燃性气体引燃煤尘发生的，越是在低温发生热分解(可燃性气体释放)的煤种，而且越是在短时间容易自燃发热的煤种，发生磨煤机内爆炸的风险越大。燃烧性包括煤焦燃烧速度、煤粉初期粒径、粒子温度、粒子附近的氧浓度和炉内粒子停留时间。结渣性是指附着在膛壁面、过热器表面的灰层性能。燃烧时氮的释放量基本上与燃烧率成比例，考虑了氮的形态，预测精度会大幅提高，本系统通过与改良的完全混合锅炉模型结合，建立了反映影响运行条件的NOx生成模型。

配煤优选模块23和低负荷运行模块24中，进行安全性评价时，将预测的发电设备性能与设定的发电设备使用条件进行比较，判断当前组合中的煤种是否为适合 发电设备的煤种或者是否为安全使用发电设备的煤种，若是，则符合安全性，满足安全边界条件，若否，则不符合安全性。

低负荷运行指停用若干台磨煤机运行，如800MW(停1台磨煤机)、600MW(停2台磨煤机)、400MW(停3台磨煤机)等。

数据库包括煤质数据库、运行条件数据库、成本条件数据库、配煤方案优选结果数据库和运行优化数据库。

本系统还运行方式寻优模块，可以根据配煤方案和可调工况，模拟计算得到最优工况。在确定优化方法和优化项目后，可将所有因素分为可调量和被调量两种，对可调量进行合理性检验，将所有恰当的可调因素随机组合，得到一系列运行工况，将该系列工况逐一进行性能模拟计算，比较得到最优工况及其性能预测结果。用户可选择不同的加仓方式和运行条件，推算各种工况的运行参数和性能指标，实现机组离线仿真功能，为实际生产提供预测指导。