蔣歡春，馬建華，李曉云

（1. 上海明華電力技術工程有限公司，上海，200090；2. 上海上電漕涇發(fā)電有限公司，上海，201507）

基于SIS數(shù)據(jù)的變煤種運行指導軟件在漕涇電廠的研究與應用

蔣歡春1，馬建華2，李曉云2

（1. 上海明華電力技術工程有限公司，上海，200090；2. 上海上電漕涇發(fā)電有限公司，上海，201507）

本文介紹了基于SIS數(shù)據(jù)的變煤種運行指導軟件在燃煤電廠1000 MW機組中的研究與應用情況。通過對1000 MW超超臨界機組煤質評價系統(tǒng)和相關超超臨界機組的性能計算及預測模型的研究，建立了適應煤種、負荷、運行方式等變化的1000 MW超超臨界機組穩(wěn)態(tài)熱力計算模型，并在此基礎上開發(fā)了變煤種運行指導專家系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過對運行變量進行實時、定量的分析，計算得到機組運行在最佳狀態(tài)（煤耗最低）情況下的相關參數(shù)，指導運行人員進行調整，從而實現(xiàn)火電廠節(jié)能減排。

SIS數(shù)據(jù)；變煤種；熱力校核計算；運行指導；超超臨界機組；節(jié)能減排

引言

上電漕涇發(fā)電有限公司為了落實集團公司工作部署，拓展并穩(wěn)定發(fā)電企業(yè)的燃料供應，在電廠現(xiàn)有設備狀況和運行條件以及摻配煤相關性能試驗的基礎上，選擇性地開展實施摻燒煤運行的工作，并且取得了可觀的社會效益和經(jīng)濟效益。然而另一方面，采取了此項工作后，由于電廠鍋爐實際燃用煤種與設計煤種往往存在很大不同，如不按當前工況下的煤質特性及時調整運行手段，將會直接影響機組運行的經(jīng)濟性，嚴重的甚至影響機組運行的安全性。

因此，如何通過電廠日常的煤質化學分析數(shù)據(jù)以及SIS系統(tǒng)中的煤量數(shù)據(jù)來實時計算入爐煤的相關煤質信息，采用變化機組運行方式的方法，同時結合1000 MW機組參數(shù)熱力校核計算模型，得到各組方式下供電煤耗最低的那一組運行參數(shù)，并將結果進行輸出和展示，便是基于電廠SIS數(shù)據(jù)的變煤種運行指導軟件所要解決的相關重點［1-2］。

1 數(shù)據(jù)庫平臺分析

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫平臺由SQL Server關系型數(shù)據(jù)庫、Oracle關系型數(shù)據(jù)庫、eDNA實時數(shù)據(jù)庫所組成。其中SQL Server數(shù)據(jù)庫為系統(tǒng)自帶的主數(shù)據(jù)庫，主要保存系統(tǒng)的相關配置以及保存實時計算和離線計算結果；Oracle數(shù)據(jù)庫為電廠MIS的專用數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)主要通過該數(shù)據(jù)庫采集并處理入爐煤、入廠煤等相關信息，同時結合SIS實時數(shù)據(jù)庫得出當前機組運行的混煤的各類成分；eDNA數(shù)據(jù)庫為電廠SIS系統(tǒng)的主數(shù)據(jù)庫，本系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)接口采集當前機組運行的各類數(shù)據(jù)（如氧量、燃燒器擺角、分離器出口焓值等），然后進行計算分析。

1.1SQL Server關系型數(shù)據(jù)庫

SQL Server關系型數(shù)據(jù)庫內主要含有原始測點配置表、機組設計參數(shù)配置表、擬合參數(shù)（函數(shù)）關系表、運行方式分水平表、耗差系數(shù)表、實時尋優(yōu)計算結果保存表（分磨煤機運行方式變化和磨煤機運行方式不變2種）、系統(tǒng)用戶權限管理信息表等。后臺計算程序通過讀取SQL Server中的相關配置信息實現(xiàn)對實時數(shù)據(jù)的讀取和處理，并將計算結果保存，前臺WEB頁面則對SQL Server中的計算結果進行展示。

1.2Oracle關系型數(shù)據(jù)庫

軟件通過與Oracle關系型數(shù)據(jù)庫采集接口程序的開發(fā)，讀取MIS中電廠日常管理所記錄的入爐煤、入廠煤、累計電量、累計供熱量等相關信息，為計算變煤種情況下機組當前煤質特性提供重要參考依據(jù)。

1.3eDNA實時數(shù)據(jù)庫

實時數(shù)據(jù)庫為電廠SIS系統(tǒng)所自帶，系統(tǒng)后臺計算程序通過數(shù)據(jù)采集接口程序實現(xiàn)對電廠運行數(shù)據(jù)的管理，當前的采集頻率為2分鐘/次，程序取2分鐘內數(shù)據(jù)的平均值進行計算分析。

2 軟件開發(fā)內容

變煤種運行指導軟件的主要理論基礎是：鍋爐變工況熱力校核計算。

在軟件功能設計中，采取主要依據(jù)或原則有：參考超臨界機組典型爐型的結構設計和運行數(shù)據(jù)，采用數(shù)值模擬結合傳統(tǒng)計算的方法［3］，開發(fā)鍋爐變工況熱力校核計算模型，實現(xiàn)邊界條件或可調參數(shù)變化下的鍋爐熱力計算，形成一套典型熱力校核計算調試程序。

2.1技術開發(fā)路線

1）鍋爐結構計算是整個熱力校核計算的基礎。根據(jù)鍋爐的結構圖紙，查取鍋爐各受熱面的結構參數(shù)，如管徑、管厚、橫向排數(shù)、縱向排數(shù)、單片受熱面連接管子數(shù)、橫向節(jié)距、縱向節(jié)距等，并完成結構計算數(shù)據(jù)表。

2）設計校核計算流程圖。

3）對煤質進行元素分析數(shù)據(jù)校核和判別，計算該煤種的理論空氣量、水蒸氣容積、三原子氣體容積。分析鍋爐主要受熱段的漏風情況，根據(jù)理論燃燒產(chǎn)物的計算結果校核各受熱段的理論煙氣容積和實際煙氣容積，建立煙氣特性表，并根據(jù)單種氣體溫度焓值對應關系建立各受熱段的煙氣焓溫表。

4）鍋爐變化運行方式作為熱力校核計算的輸入條件，同時根據(jù)爐內紊流燃燒的特點，結合煤粉顆粒的燃燼模型計算爐內換熱，求出爐膛出口溫度，再用迭代計算法計算各受熱面的出口煙溫和出口工質溫度，誤差小于設定值迭代結束，按照煙氣流動方向計算。

5）比較煤低位發(fā)熱量與鍋爐各受熱面吸熱量之和的誤差，相對誤差不超過0.5 %，全過程計算結束。

2.2計算流程

計算流程如圖1所示。

圖1　計算流程圖

3 軟件主要功能

軟件要實現(xiàn)兩大功能：在線與離線尋優(yōu)功能。

3.1在線尋優(yōu)功能

在線尋優(yōu)功能的實現(xiàn)思路如下：

（1） 在線尋優(yōu)過程計算的由定時器觸發(fā)，每2分鐘觸發(fā)1次，觸發(fā)后根據(jù)機組當前功率與鍋爐主要受熱面工質壓力及溫度之間的擬合關系來計算得到結果［4］；

（2） 確定完煤質分析數(shù)據(jù)、鍋爐結構參數(shù)、磨煤機出入口參數(shù)及鍋爐受熱面進出口工質參數(shù)后利用熱力參數(shù)校核計算方法進行迭代計算，預測機組運行的相關參數(shù)；

（3） 通過改變機組運行方式所對應的各個因素的不同水平特征值來求得不同操作水平下的預測參數(shù)，并計算在該預測參數(shù)下的各項耗差值，取總耗差最小的一組運行方式的水平值及預測值進行保存，并提供給運行人員進行參考［5］。

3.2離線尋優(yōu)功能

離線尋優(yōu)過程與在線尋優(yōu)過程的整體設計思路基本相同，主要不同之處在于：

（1） 在線尋優(yōu)過程中的發(fā)電機功率、各臺磨煤機的煤量和入爐煤的低位發(fā)熱量等參數(shù)都通過數(shù)據(jù)接口來自電廠SIS數(shù)據(jù)庫，而離線參數(shù)通過系統(tǒng)的WEB頁面由用戶輸入，輸入完成后調用后臺計算程序；

（2） 在線尋優(yōu)結果寫入SQL Server數(shù)據(jù)庫后在WEB展示，而離線尋優(yōu)則將尋優(yōu)結果直接返回至WEB頁面，用戶確認后保存；

（3） 在線尋優(yōu)受實時計算頻率的限制，因素水平的組合數(shù)必須控制在一定的范圍內，而離線尋優(yōu)則沒有這一限制，用戶可以根據(jù)需求增加或者減少尋優(yōu)因素水平的組合數(shù)，當尋優(yōu)過程的因素水平組合數(shù)增加時，計算時間也隨之增加但尋優(yōu)的計算精度更高，計算結果也更接近最經(jīng)濟工況。

4 總結

通過實時分析入爐煤并通過熱力參數(shù)預測進行尋優(yōu)［6］，建立了一套完整的基于SIS數(shù)據(jù)的變煤種運行指導軟件，有助于在鍋爐某些運行方式發(fā)生變化后及時預見主要參數(shù)的變化大小和趨勢，同時對熱工調試人員修改控制參數(shù)的靜態(tài)定值也有很好的輔助指導作用。

［1］馮俊凱，沈幼庭. 鍋爐原理及計算［M］. 科學技術出版社，1995

［2］［作者不詳］. 鍋爐機組熱力計算標準方法［M］. 機械工業(yè)出版社，1975.

［3］董凡，洪梅，秦裕琨. 大型煤粉鍋爐爐膛傳熱工程化三維數(shù)值計算方法及其應用［J］. 動力工程， 2000， 20（2）: 606-610.

［4］方麗，張海，蘭吉勇，等. 火電機組運行指導專家系統(tǒng)的工程應用［M］.清華大學，2013.

［5］李振全，尹艷山等. 我國電站鍋爐熱力計算方法應用的現(xiàn)狀［J］. 鍋爐技術，2006，37（3）: 41-44.

［6］黃新等.火電機組節(jié)能對標優(yōu)化系統(tǒng)［C］. 電力行業(yè)信息化優(yōu)秀成果集，2013， 11

蔣歡春（1983-），男，上海奉賢人，碩士研究生，工程師，主要從事電廠SIS實時數(shù)據(jù)庫高級軟件應用功能開發(fā)。

Research and Application of Variable Coal Operation Guidance Software based on SIS data in Caojing Power Plant

Huanchun Jiang1， Jianhua Ma2， Xiaoyun Li2（1. Shanghai MingHua Power Technology Engineering Co.， Ltd.， Shanghai， 200090， China；2. Shanghai ShangDian CaoJing Power Generation Co.， Ltd.， Shanghai， 201507， China）

This paper introduces the investigation and application of SIS data based variable coal operation guidance software in coal-fired power plant of 1000 MW unit. Through the performance of 1000MW ultra supercritical unit coal quality evaluation system and ultra super critical unit calculation and prediction model of research， to coal， load， operation mode of 1000MW ultra supercritical unit state heat calculation model， and based on the development of the coal operation guiding expert system is established. Through the system real-time and quantitative analysis of the operational variables， calculate the best condition（the relevant parameters of minimum coal） of the running unit. This system is a guidance for the operating personnel for adjustment aiming to achieve thermal power plant of the "energy-saving emission reduction". Key words： SIS Data； Variable Coal Species； Thermal Checking Calculation； Operation Guidance； Ultra Supercritical Unit； Energy Saving and Emission Reduction

TM712

A

2095-8412 （2016） 04-802-03

工業(yè)技術創(chuàng)新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.060