基于SIS数据的变煤种运行指导软件在漕泾电厂的研究与应用

蒋欢春，马建华，李晓云

（1. 上海明华电力技术工程有限公司，上海，200090；2. 上海上电漕泾发电有限公司，上海，201507）

基于SIS数据的变煤种运行指导软件在漕泾电厂的研究与应用

蒋欢春1，马建华2，李晓云2

（1. 上海明华电力技术工程有限公司，上海，200090；2. 上海上电漕泾发电有限公司，上海，201507）

本文介绍了基于SIS数据的变煤种运行指导软件在燃煤电厂1000 MW机组中的研究与应用情况。通过对1000 MW超超临界机组煤质评价系统和相关超超临界机组的性能计算及预测模型的研究，建立了适应煤种、负荷、运行方式等变化的1000 MW超超临界机组稳态热力计算模型，并在此基础上开发了变煤种运行指导专家系统。该系统通过对运行变量进行实时、定量的分析，计算得到机组运行在最佳状态（煤耗最低）情况下的相关参数，指导运行人员进行调整，从而实现火电厂节能减排。

SIS数据；变煤种；热力校核计算；运行指导；超超临界机组；节能减排

引言

上电漕泾发电有限公司为了落实集团公司工作部署，拓展并稳定发电企业的燃料供应，在电厂现有设备状况和运行条件以及掺配煤相关性能试验的基础上，选择性地开展实施掺烧煤运行的工作，并且取得了可观的社会效益和经济效益。然而另一方面，采取了此项工作后，由于电厂锅炉实际燃用煤种与设计煤种往往存在很大不同，如不按当前工况下的煤质特性及时调整运行手段，将会直接影响机组运行的经济性，严重的甚至影响机组运行的安全性。

因此，如何通过电厂日常的煤质化学分析数据以及SIS系统中的煤量数据来实时计算入炉煤的相关煤质信息，采用变化机组运行方式的方法，同时结合1000 MW机组参数热力校核计算模型，得到各组方式下供电煤耗最低的那一组运行参数，并将结果进行输出和展示，便是基于电厂SIS数据的变煤种运行指导软件所要解决的相关重点［1-2］。

1 数据库平台分析

系统的数据库平台由SQL Server关系型数据库、Oracle关系型数据库、eDNA实时数据库所组成。其中SQL Server数据库为系统自带的主数据库，主要保存系统的相关配置以及保存实时计算和离线计算结果；Oracle数据库为电厂MIS的专用数据库，系统主要通过该数据库采集并处理入炉煤、入厂煤等相关信息，同时结合SIS实时数据库得出当前机组运行的混煤的各类成分；eDNA数据库为电厂SIS系统的主数据库，本系统通过数据接口采集当前机组运行的各类数据（如氧量、燃烧器摆角、分离器出口焓值等），然后进行计算分析。

1.1SQL Server关系型数据库

SQL Server关系型数据库内主要含有原始测点配置表、机组设计参数配置表、拟合参数（函数）关系表、运行方式分水平表、耗差系数表、实时寻优计算结果保存表（分磨煤机运行方式变化和磨煤机运行方式不变2种）、系统用户权限管理信息表等。后台计算程序通过读取SQL Server中的相关配置信息实现对实时数据的读取和处理，并将计算结果保存，前台WEB页面则对SQL Server中的计算结果进行展示。

1.2Oracle关系型数据库

软件通过与Oracle关系型数据库采集接口程序的开发，读取MIS中电厂日常管理所记录的入炉煤、入厂煤、累计电量、累计供热量等相关信息，为计算变煤种情况下机组当前煤质特性提供重要参考依据。

1.3eDNA实时数据库

实时数据库为电厂SIS系统所自带，系统后台计算程序通过数据采集接口程序实现对电厂运行数据的管理，当前的采集频率为2分钟/次，程序取2分钟内数据的平均值进行计算分析。

2 软件开发内容

变煤种运行指导软件的主要理论基础是：锅炉变工况热力校核计算。

在软件功能设计中，采取主要依据或原则有：参考超临界机组典型炉型的结构设计和运行数据，采用数值模拟结合传统计算的方法［3］，开发锅炉变工况热力校核计算模型，实现边界条件或可调参数变化下的锅炉热力计算，形成一套典型热力校核计算调试程序。

2.1技术开发路线

1）锅炉结构计算是整个热力校核计算的基础。根据锅炉的结构图纸，查取锅炉各受热面的结构参数，如管径、管厚、横向排数、纵向排数、单片受热面连接管子数、横向节距、纵向节距等，并完成结构计算数据表。

2）设计校核计算流程图。

3）对煤质进行元素分析数据校核和判别，计算该煤种的理论空气量、水蒸气容积、三原子气体容积。分析锅炉主要受热段的漏风情况，根据理论燃烧产物的计算结果校核各受热段的理论烟气容积和实际烟气容积，建立烟气特性表，并根据单种气体温度焓值对应关系建立各受热段的烟气焓温表。

4）锅炉变化运行方式作为热力校核计算的输入条件，同时根据炉内紊流燃烧的特点，结合煤粉颗粒的燃烬模型计算炉内换热，求出炉膛出口温度，再用迭代计算法计算各受热面的出口烟温和出口工质温度，误差小于设定值迭代结束，按照烟气流动方向计算。

5）比较煤低位发热量与锅炉各受热面吸热量之和的误差，相对误差不超过0.5 %，全过程计算结束。

2.2计算流程

计算流程如图1所示。

图1　计算流程图

3 软件主要功能

软件要实现两大功能：在线与离线寻优功能。

3.1在线寻优功能

在线寻优功能的实现思路如下：

（1） 在线寻优过程计算的由定时器触发，每2分钟触发1次，触发后根据机组当前功率与锅炉主要受热面工质压力及温度之间的拟合关系来计算得到结果［4］；

（2） 确定完煤质分析数据、锅炉结构参数、磨煤机出入口参数及锅炉受热面进出口工质参数后利用热力参数校核计算方法进行迭代计算，预测机组运行的相关参数；

（3） 通过改变机组运行方式所对应的各个因素的不同水平特征值来求得不同操作水平下的预测参数，并计算在该预测参数下的各项耗差值，取总耗差最小的一组运行方式的水平值及预测值进行保存，并提供给运行人员进行参考［5］。

3.2离线寻优功能

离线寻优过程与在线寻优过程的整体设计思路基本相同，主要不同之处在于：

（1） 在线寻优过程中的发电机功率、各台磨煤机的煤量和入炉煤的低位发热量等参数都通过数据接口来自电厂SIS数据库，而离线参数通过系统的WEB页面由用户输入，输入完成后调用后台计算程序；

（2） 在线寻优结果写入SQL Server数据库后在WEB展示，而离线寻优则将寻优结果直接返回至WEB页面，用户确认后保存；

（3） 在线寻优受实时计算频率的限制，因素水平的组合数必须控制在一定的范围内，而离线寻优则没有这一限制，用户可以根据需求增加或者减少寻优因素水平的组合数，当寻优过程的因素水平组合数增加时，计算时间也随之增加但寻优的计算精度更高，计算结果也更接近最经济工况。

4 总结

通过实时分析入炉煤并通过热力参数预测进行寻优［6］，建立了一套完整的基于SIS数据的变煤种运行指导软件，有助于在锅炉某些运行方式发生变化后及时预见主要参数的变化大小和趋势，同时对热工调试人员修改控制参数的静态定值也有很好的辅助指导作用。

［1］冯俊凯，沈幼庭. 锅炉原理及计算［M］. 科学技术出版社，1995

［2］［作者不详］. 锅炉机组热力计算标准方法［M］. 机械工业出版社，1975.

［3］董凡，洪梅，秦裕琨. 大型煤粉锅炉炉膛传热工程化三维数值计算方法及其应用［J］. 动力工程， 2000， 20（2）: 606-610.

［4］方丽，张海，兰吉勇，等. 火电机组运行指导专家系统的工程应用［M］.清华大学，2013.

［5］李振全，尹艳山等. 我国电站锅炉热力计算方法应用的现状［J］. 锅炉技术，2006，37（3）: 41-44.

［6］黄新等.火电机组节能对标优化系统［C］. 电力行业信息化优秀成果集，2013， 11

蒋欢春（1983-），男，上海奉贤人，硕士研究生，工程师，主要从事电厂SIS实时数据库高级软件应用功能开发。

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

工业技术创新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.060