发布时间 : 星期三 文章基于声波测温的电站锅炉燃烧优化控制系统 - 图文更新完毕开始阅读dc4c5723ff00bed5b9f31dd5
或SIS中的机组常规运行数据，左侧下部(y1, y2,…, yn1)是声波测温得到的炉膛温度场数值，中间部分是基于常规运行数据和声波测量数据的多目标燃烧优化软件。其中前两部分都通过开放的OPC协议送达优化部分，后两部分则是本项目所独有的技术，而第二部分则是火电厂极其重要而有难度很大的一种热工测量技术的重大突破，它的推广应用必将对我国电站锅炉安全、节能和减排产生重大影响。下面就对后两部分略做介绍。
5.1 声波测温工作原理
早在上世纪八十年代末，美国和日本专家就声波测量炉膛烟气温度进行了研究。声波测温原理是基于声音的传播速度直接随介质温度而变化。图2为声波测温系统的原理图。
温度显示 炉 膛 声波发射器 声波接收器
图2 声波测温系统原理图
由热力学中气体方程和声学中的声波波动方程推导出声波传播速度和介质温度的关系如下：
C?f(k,R,M,T) （1）
其中, C——声音在介质中的传播速度
R——气体常数 k——气体的绝热指数 M——气体分子量 T——气体温度
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测点分布图 现场安装的测点
平面二维温度场分布图 温度场立体显示图
锅 炉 导管 声源 传声器 信号调理 接线盒 功率放大 显示输入/出系统声波测温系统主要有下列核心技术：
图3 声波测温系统框图
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主机
1)多接收器处理技术
一个声波发生器发出的声波可以有多个接收器同时监听，一个控制平台可采用多达16个发生器和接受器,比起一个发生器对一个接受器的系统来说，不仅简化了系统，更重要的是大大减少了锅炉上安装发生器必须在水冷壁弯管开孔带来的麻烦。
2）通过特殊算法计算炉膛温度场
图4为典型的4个发射点，8个接收点，锅炉炉膛温度测量系统配置图。
图4 典型的炉膛温度测量系统配置图（4发，8收）
通过测量得到24个通道上烟气的平均温度，再经计算机特殊算法处理得到炉膛温度场分布（图5），并在DCS显示器上呈现出来，指导运行人员操作。必要时还可以实现三维空间的温度场测量和显示（图6）
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图5 炉膛温度场分布图
图6 炉膛温度场三维空间分布图
5.2 多目标燃烧优化软件介绍 5.2.1基本方法
首先利用历史数据站存储的大量来自DCS的运行数据，分析建立锅炉燃烧优化操作变量（如：氧量设定、给煤机偏移量、风量偏移量等）、干扰变量与反应锅炉燃烧经济性、安全运行、污染物排放的控制目标量（如：锅炉效率、飞灰含碳、NOx排放等）之间的多变量非线性动力学模型。离线建模调试结束后，可在线更新模型并且利用模型进行动态优化控制，通过对风、粉、氧量等影响锅炉燃烧特性的操作变量的设定值或偏置进行动态优化调整，实现基于多目标的锅炉安全运行、低排放运行、经济运行。优化的结果可以开环操作指导、闭环监督控制两种工作模式与机组的DCS控制系统相连接。
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