一种配煤掺烧优化方法与流程

1.本发明涉及配煤掺烧技术领域，具体来说，涉及一种配煤掺烧优化方法。


背景技术：

2.燃料成本是火力发电厂(或机组)生产经营中最主要的运行成本。供电煤耗反应了火力发电厂(或机组)的能效水平，在稳定的入炉煤质条件下通常是一个相对稳定的数值。受制于煤炭市场的供求关系影响，从不同煤矿采购的燃料价格差异是一个实时波动的变量，使得不同的配煤掺烧比例下燃料成本出现很大差异。
3.目前，配煤掺烧的研配煤方式主要通过简单计算即可给出掺配方案，对掺烧运行有一定指导作用，但考虑的影响因素较少，不能从根本上保证混煤的适用性，容易导致安全生产隐患和环保排放超标，并且经济性较差。
4.针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.针对相关技术中的问题，本发明提出一种配煤掺烧优化方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
6.本发明的技术方案是这样实现的：
7.一种配煤掺烧优化方法，包括以下步骤：
8.步骤s1，预先获取至少两种煤种的所有配煤组合c
ns
，并标定配煤比例约束，表示为每种煤的配煤比例记为0≤x
i
≤1(i＝1,2,3,...,s)，其中，n为市场煤种总量，s为选中煤种总量，x
i
为配煤比例；
9.步骤s2，基于获取的配煤组合c
ns
，进行炉内燃烧与结渣趋势预测，并基于燃烧结渣特征信息筛选获取配煤组合c
ns
′
；
10.步骤s3，基于配煤组合c
ns
′
进行配煤规划模型分析，获取加权平均价格最低的煤种组合和最优配煤比例，并作为最优化配煤掺烧。
11.其中，还包括以下步骤：
12.步骤s101，若当前货单量m
i
(i＝1，2，3,...,s)＜上煤量m，标定当前每种煤的比例的约束条件，表示为：
[0013][0014]
步骤s102，标定每种煤的配煤比例来表示每个煤种的占比，表示为：
[0015]
x1 x2 x3
…
x
s
＝1。
[0016]
其中，所述炉内燃烧与结渣趋势预测，包括以下步骤：
[0017]
步骤s201，将获取的配煤组合c
ns
分别获取燃烧结渣特征信息，其中包括最低不投油稳燃负荷率d
min
、碳未完全燃烧热损失q4和炉内结渣指数s
u
，分别表示为：
[0018]
d
min
＝f(it,q
net,ad
,q
f
,m)；
[0019]
q4＝f(q
v
,q
f
,ri,bp,q
net,ad
,m)；
[0020]
s
u
＝f(q
f
,sc,q
net,ad
,m)；
[0021]
其中，it为煤粉气流看火温度，q
net,ad
为混煤的空气干燥基低位发热量，q
f
、q
v
分别为锅炉设计炉膛断面热负荷与容积热负荷，m为掺烧方式，ri为煤粉热重反应指数，bp为煤粉一维炉燃尽率，sc为煤样的一维炉结渣指数；
[0022]
步骤s202，基于获取的燃烧结渣特征信息筛选获取配煤组合c
ns
′
。
[0023]
其中，还包括以下步骤：
[0024]
步骤s203，将获取的配煤组合c
ns
′
，进行污染物排放适应性预测，包括：
[0025]
计算掺烧后no
x
与so2生成量，分别表示为：
[0026]
no
x
＝f(n
ar
,v
daf
,q
net.ar
,f
h
,f
o2
,k)；
[0027]
so2＝f(q
net,ar
,η
s
,s
t,ar
)；
[0028]
其中，n
ar
,s
t,ar
,v
daf
分别为混煤的氮元素、硫元素和挥发分质量分数，f
h
为负荷修正值，f
o2
为运行氧量修正值，k为锅炉修正值，η
s
为燃煤的自脱硫效率；
[0029]
步骤s204，基于掺烧后no
x
与so2生成量，进行对配煤组合c
ns
′
进行筛选获取配煤组合c
ns
″
；
[0030]
步骤s205，将获取的配煤组合c
ns
″
作为所述配煤规划模型的输入进行分析。
[0031]
其中，所述配煤规划模型，包括以下步骤：
[0032]
步骤s301，将每种煤的煤质参数记为a
(i,j)
(i＝1，2，3,...,s)，j代表第j种煤质参数；
[0033]
对于该煤质参数，标定s种煤混合之后的混煤参数指标，表示为：
[0034]
a
(1,j)
x1 a
(2,j)
x2 a
(3,j)
x3 ... a
(s,j)
x
s
·
b
j
；
[0035]
其中，b
j
为第j种煤质参数的配煤指标。
[0036]
步骤s302，进行标定目标函数，表示为配煤的加权价格最低为：
[0037]
c＝c1x1 c2x2 c3x3 ... c
s
x
s
[0038]
其中，c为加权平均价格。
[0039]
本发明的有益效果：
[0040]
本发明配煤掺烧优化方法，通过预先获取至少两种煤种的所有配煤组合，并标定配煤比例约束，并基于获取的配煤组合，进行炉内燃烧与结渣趋势预测，筛选获取配煤组合，并进行配煤规划模型分析，获取加权平均价格最低的煤种组合和最优配煤比例，作为最优化配煤掺烧，实现基于配煤约束条件获取的最优配煤掺烧方案，不仅煤掺烧效益得到提高，可为掺烧机组的经济、安全、稳定运行提供保障，而且电厂可以根据实际情况，灵活选择掺烧煤种数目，可以长期、实时地指导电厂进行科学的煤炭掺烧管理。
附图说明
[0041]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0042]
图1是根据本发明实施例的一种配煤掺烧优化方法的流程示意图。
具体实施方式
[0043]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0044]
根据本发明的实施例，提供了一种配煤掺烧优化方法。
[0045]
如图1所示，根据本发明实施例的配煤掺烧优化方法，包括以下步骤：
[0046]
步骤s1，预先获取至少两种煤种的所有配煤组合c
ns
，并标定配煤比例约束，表示为每种煤的配煤比例记为0≤x
i
≤1(i＝1,2,3,...,s)，其中，n为市场煤种总量，s为选中煤种总量，x
i
为配煤比例；
[0047]
步骤s2，基于获取的配煤组合c
ns
，进行炉内燃烧与结渣趋势预测，并基于燃烧结渣特征信息筛选获取配煤组合c
ns
′
；
[0048]
步骤s3，基于配煤组合c
ns
′
进行配煤规划模型分析，获取加权平均价格最低的煤种组合和最优配煤比例，并作为最优化配煤掺烧。
[0049]
其中，还包括以下步骤：
[0050]
步骤s101，若当前货单量m
i
(i＝1，2，3,...,s)＜上煤量m，标定当前每种煤的比例的约束条件，表示为：
[0051][0052]
步骤s102，标定每种煤的配煤比例来表示每个煤种的占比，表示为：
[0053]
x1 x2 x3
…
x
s
＝1。
[0054]
其中，所述炉内燃烧与结渣趋势预测，包括以下步骤：
[0055]
步骤s201，将获取的配煤组合c
ns
分别获取燃烧结渣特征信息，其中包括最低不投油稳燃负荷率d
min
、碳未完全燃烧热损失q4和炉内结渣指数s
u
，分别表示为：
[0056]
d
min
＝f(it,q
net,ad
,q
f
,m)；
[0057]
q4＝f(q
v
,q
f
,ri,bp,q
net,ad
,m)；
[0058]
s
u
＝f(q
f
,sc,q
net,ad
,m)；
[0059]
其中，it为煤粉气流看火温度，q
net,ad
为混煤的空气干燥基低位发热量，q
f
、q
v
分别为锅炉设计炉膛断面热负荷与容积热负荷，m为掺烧方式，ri为煤粉热重反应指数，bp为煤粉一维炉燃尽率，sc为煤样的一维炉结渣指数；
[0060]
步骤s202，基于获取的燃烧结渣特征信息筛选获取配煤组合c
ns
′
。
[0061]
其中，还包括以下步骤：
[0062]
步骤s203，将获取的配煤组合c
ns
′
，进行污染物排放适应性预测，包括：
[0063]
计算掺烧后no
x
与so2生成量，分别表示为：
[0064]
no
x
＝f(n
ar
,v
daf
,q
net.ar
,f
h
,f
o2
,k)；
[0065]
so2＝f(q
net,ar
,η
s
,s
t,ar
)；
[0066]
其中，n
ar
,s
t,ar
,v
daf
分别为混煤的氮元素、硫元素和挥发分质量分数，f
h
为负荷修正值，f
o2
为运行氧量修正值，k为锅炉修正值，η
s
为燃煤的自脱硫效率；
[0067]
步骤s204，基于掺烧后no
x
与so2生成量，进行对配煤组合c
ns
′
进行筛选获取配煤组
合c
ns
″
；
[0068]
步骤s205，将获取的配煤组合c
ns
″
作为所述配煤规划模型的输入进行分析。
[0069]
其中，所述配煤规划模型，包括以下步骤：
[0070]
步骤s301，将每种煤的煤质参数记为a
(i,j)
(i＝1，2，3,...,s)，j代表第j种煤质参数；
[0071]
对于该煤质参数，标定s种煤混合之后的混煤参数指标，表示为：
[0072]
a
(1,j)
x1 a
(2,j)
x2 a
(3,j)
x3 ... a
(s,j)
x
s
·
b
j
；
[0073]
其中，b
j
为第j种煤质参数的配煤指标。
[0074]
步骤s302，进行标定目标函数，表示为配煤的加权价格最低为：
[0075]
c＝c1x1 c2x2 c3x3 ... c
s
x
s
[0076]
其中，c为加权平均价格。
[0077]
借助于上述技术方案，通过预先获取至少两种煤种的所有配煤组合，并标定配煤比例约束，并基于获取的配煤组合，进行炉内燃烧与结渣趋势预测，筛选获取配煤组合，并进行配煤规划模型分析，获取加权平均价格最低的煤种组合和最优配煤比例，作为最优化配煤掺烧，实现基于配煤约束条件获取的最优配煤掺烧方案，不仅煤掺烧效益得到提高，可为掺烧机组的经济、安全、稳定运行提供保障，而且电厂可以根据实际情况，灵活选择掺烧煤种数目，可以长期、实时地指导电厂进行科学的煤炭掺烧管理。
[0078]
另外，本技术方案中，其炉内燃烧与结渣趋势预测：分别用最低不投油稳燃负荷率d
min
、碳未完全燃烧热损失q4，以及炉内结渣指数s
u
来预测炉内着火稳定性、燃尽性及结渣性。
[0079]
而对于上述污染物排放适应性预测，其计算掺烧后no
x
与so2生成量，预测脱硝与脱硫系统的处理能力是否达标。
[0080]
此外，本技术方案中，其标定配煤比例约束：每个子模型有s种煤，每种煤的配煤比例记为0≤x
i
≤1(i＝1,2,3,...,s)；
[0081]
如果考虑到货单量m
i
(i＝1，2，3,...,s)有可能小于上煤量m，那么每种煤的比例需要满足的约束条件是同时，所有的煤种上煤量加在一起等于总的上煤量，则归一化之后可以用每种煤的配煤比例来表示每个煤种的占比，表示为：
[0082]
x1 x2 x3
…
x
s
＝1
[0083]
另外，考虑配煤的燃烧稳定性、环保指标及锅炉的安全运转指标，具体到煤质参数则是水分、挥发分、发热量、含硫量、含氮量等。将每种煤的煤质参数记为a
(i,j)
(i＝1，2，3,...,s)，j代表第j种煤质参数。对于该煤质参数，s种煤混合之后的混煤参数不能超过给定的一个指标，表示为：
[0084]
a
(1,j)
x1 a
(2,j)
x2 a
(3,j)
x3 ... a
(s,j)
x
s
·
b
j
[0085]
其中，b
j
为第j种煤质参数的配煤指标，比如水分、灰分、挥发分、全硫分等的临界值。对于有些特殊的煤质参数，比如热值，则需要满足大于等于给定的指标。
[0086]
此外，具体的，标定目标函数。即在满足上述约束条件的前提下，应尽可能节约成本。因此将模型的目标设定为配煤的加权价格最低，也就是成本最低。如果每种煤的价格为c
i
，则模型的目标函数，表示为：
[0087]
c＝c1x1 c2x2 c3x3 ... c
s
x
s
[0088]
其中，c为最终的加权平均价格，单位为：元/t；
[0089]
需要特别说明的是，本技术方案中，满足约束条件的情况下，获取最小的混煤价格值，包括以下步骤：
[0090]
标定要优化的目标，即最小化加权价格，表示为：
[0091]
minc＝c1x1 c2x2 c3x3 ... c
s
x
s
；
[0092]
标定归一化的配煤比例，表示为：
[0093]
x1 x2 x3
…
x
s
＝1；
[0094]
标定各种煤质参数要满足的临界值，表示为：
[0095]
a
(1,j)
x1 a
(2,j)
x2 a
(3,j)
x3 ... a
(s,j)
x
s
·
b
j
；
[0096]
标定每种煤的配煤比例应大于等于0小于等于1，表示为：
[0097][0098]
获取满足约束条件的情况下，获取最优的配煤比例x
i
及配煤的最低的加权价格。
[0099]
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过预先获取至少两种煤种的所有配煤组合，并标定配煤比例约束，并基于获取的配煤组合，进行炉内燃烧与结渣趋势预测，筛选获取配煤组合，并进行配煤规划模型分析，获取加权平均价格最低的煤种组合和最优配煤比例，作为最优化配煤掺烧，实现基于配煤约束条件获取的最优配煤掺烧方案，不仅煤掺烧效益得到提高，可为掺烧机组的经济、安全、稳定运行提供保障，而且电厂可以根据实际情况，灵活选择掺烧煤种数目，可以长期、实时地指导电厂进行科学的煤炭掺烧管理。
[0100]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
[0101]
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。