科创中国

项目主要应用于火电领域，具体应用于火力发电过程中入炉煤质多模融合分析及其主动适应的闭环优化控制。受电厂煤源、交通运输、燃料成本等综合因素的影响，我国火电机组普遍存在煤种煤质多变且差异较大的情况。煤质多变对机组给煤、送风、给水等关键参数的准确调控，以及低负荷或快速变负荷稳定燃烧带来巨大挑战。同时，锅炉燃用非设计煤种，易导致炉膛积灰结渣、炉内高温腐蚀等安全风险。受制于电厂煤质检验环节离散且检测结果滞后、煤质成分扰动对机组主要热力参数影响规律不明晰，缺乏煤质信息与协调、燃烧、环保等主要控制回路的深度融合，现有控制策略难以自适应煤质波动，难以保证机组的安全稳定性、调节灵活性、运行经济性、设备可靠性和环保排放性能。因此，亟需开展发电过程煤质自适应控制技术研发与应用。

      本项目开发了动态煤质流转时空分析、多物流能质平衡软校正、离线煤质数据库高斯分布约束相结合的入炉煤质在线分析技术，可以获得可靠的动态入炉煤质信息；建模分析煤质成分变化对发电过程关键热力参数瞬态变化的定量影响机制，并开发制粉、燃烧、协调、排放全流程主动适应煤质变化的智能控制技术，完成煤质数据与主要控制回路耦合关联，提出主动响应煤质瞬时波动的风、煤、水灵活协同调控技术，实现了构建新型电力系统背景下机组高效、灵活、安全、环保运行目标。项目技术已在华电邹县电厂8号机组开展整体应用，实现了动态煤流的在线分析与可视化展示，并利用可靠实时的入炉煤质数据，获取瞬态煤质成分变化对发电过程热力参数扰动的影响规律，形成了煤质数据与协调、燃烧等主要控制回路耦合关联控制策略，实现了机组制粉、燃烧、排放系统的长期连续稳定运行，完成了高温受热面壁温超温与偏烧的主动抑制。该项技术的整体性能满足了构建新型电力系统背景下机组高效、灵活、安全、环保运行要求。实施应用情况总结：在无设备故障的情况下，机组平均变负荷速率大于1.5%Pe/min，最大变负荷速率达到2%Pe/min，折合Kp值提高约8%，主汽压力控制偏差小于±0.6Mpa，比投运前波动幅度降低40%以上；在减温水、烟气挡板等有调节裕度的情况下，主、再热汽温波动幅度小于±8℃，比投运前波动幅度降低50%以上，且稳态汽温波动幅度在±3℃以内，提高了机组汽温运行平均值；炉膛NOx动态峰值生成量降低30-60mg/Nm3，降低二次风门动作行程60%以上；脱硫净烟气SOx控制范围处于18-25mg/Nm3之间，NOx控制范围处于35-45mg/Nm3之间，粉尘控制范围处于5mg/Nm3之间，控制参数平稳。同时喷氨耗量平均下降8%、石灰石消耗量平均下降5%。

      本项目成果可推广应用于同类型火电机组，实现基于动态煤流分析的制粉、燃烧、协调与环保协同自适应优化控制，可有效发挥煤质在线装置的实际效用，提高燃烧稳定性与经济性、达到节能环保和精细化管理的目标，对我国火电机组摆脱入炉煤质不确定与频繁波动带来的一系列难以突破问题具有重要的意义，针对入炉煤质频繁波动带来的控制难题提供有效的、可复制、可推广的解决方案。同时，对我国现役或新建燃煤发电机组具有借鉴意义，关键技术可推广应用于不同类型燃煤机组，引领了行业内技术革新，推动相关领域的科技进步。