基于SIS數據的變煤種運行指導軟件在漕涇電廠的研究與應用

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. 上海上電漕涇發電有限公司，上海，201507）

基于SIS數據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. 上海上電漕涇發電有限公司，上海，201507）

本文介紹了基于SIS數據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超超臨界機組穩態熱力計算模型，并在此基礎上開發了變煤種運行指導專家系統。該系統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（煤耗最低）情況下的相關參數，指導運行人員進行調整，從而實現火電廠節能減排。

SIS數據；變煤種；熱力校核計算；運行指導；超超臨界機組；節能減排

引言

上電漕涇發電有限公司為了落實集團公司工作部署，拓展并穩定發電企業的燃料供應，在電廠現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據以及SIS系統中的煤量數據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，并將結果進行輸出和展示，便是基于電廠SIS數據的變煤種運行指導軟件所要解決的相關重點［1-2］。

1 數據庫平臺分析

系統的數據庫平臺由SQL Server關系型數據庫、Oracle關系型數據庫、eDNA實時數據庫所組成。其中SQL Server數據庫為系統自帶的主數據庫，主要保存系統的相關配置以及保存實時計算和離線計算結果；Oracle數據庫為電廠MIS的專用數據庫，系統主要通過該數據庫采集并處理入爐煤、入廠煤等相關信息，同時結合SIS實時數據庫得出當前機組運行的混煤的各類成分；eDNA數據庫為電廠SIS系統的主數據庫，本系統通過數據接口采集當前機組運行的各類數據（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關系型數據庫

SQL Server關系型數據庫內主要含有原始測點配置表、機組設計參數配置表、擬合參數（函數）關系表、運行方式分水平表、耗差系數表、實時尋優計算結果保存表（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對實時數據的讀取和處理，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關系型數據庫

軟件通過與Oracle關系型數據庫采集接口程序的開發，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。

1.3eDNA實時數據庫

實時數據庫為電廠SIS系統所自帶，系統后臺計算程序通過數據采集接口程序實現對電廠運行數據的管理，當前的采集頻率為2分鐘/次，程序取2分鐘內數據的平均值進行計算分析。

2 軟件開發內容

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，采取主要依據或原則有：參考超臨界機組典型爐型的結構設計和運行數據，采用數值模擬結合傳統計算的方法［3］，開發鍋爐變工況熱力校核計算模型，實現邊界條件或可調參數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技術開發路線

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

2）設計校核計算流程圖。

3）對煤質進行元素分析數據校核和判別，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，根據理論燃燒產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

軟件要實現兩大功能：在線與離線尋優功能。

3.1在線尋優功能

在線尋優功能的實現思路如下：

（1） 在線尋優過程計算的由定時器觸發，每2分鐘觸發1次，觸發后根據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） 確定完煤質分析數據、鍋爐結構參數、磨煤機出入口參數及鍋爐受熱面進出口工質參數后利用熱力參數校核計算方法進行迭代計算，預測機組運行的相關參數；

（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，并計算在該預測參數下的各項耗差值，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離線尋優功能

離線尋優過程與在線尋優過程的整體設計思路基本相同，主要不同之處在于：

（1） 在線尋優過程中的發電機功率、各臺磨煤機的煤量和入爐煤的低位發熱量等參數都通過數據接口來自電廠SIS數據庫，而離線參數通過系統的WEB頁面由用戶輸入，輸入完成后調用后臺計算程序；

（2） 在線尋優結果寫入SQL Server數據庫后在WEB展示，而離線尋優則將尋優結果直接返回至WEB頁面，用戶確認后保存；

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

4 總結

通過實時分析入爐煤并通過熱力參數預測進行尋優［6］，建立了一套完整的基于SIS數據的變煤種運行指導軟件，有助于在鍋爐某些運行方式發生變化后及時預見主要參數的變化大小和趨勢，同時對熱工調試人員修改控制參數的靜態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狀［J］. 鍋爐技術，2006，37（3）: 41-44.

［6］黃新等.火電機組節能對標優化系統［C］. 電力行業信息化優秀成果集，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實時數據庫高級軟件應用功能開發。

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

工業技術創新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.060