智能吹灰控制系统论文

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一机组配置

锅炉为北京B&W公司SWUP锅炉。过热器系统由屏式过热器、后屏过热器、高温过热器和低温过热器组成；再热器系统由低温再热器和高温再热器组成；省煤器布置于尾部竖井前后烟道，同时还配备了一台回转式空气预热器。吹灰器由上海克莱德贝尔格曼机械有限公司生产。过热器管组、再热器管组及省煤器配备了PS-LL型长伸缩吹灰器，共70只，空气预热器配备了1只PS-AT型和1只AHLW型半伸缩吹灰器，AT1位于空预器烟气入口，AL1位于空预器烟气出口。

二吹灰策略及算法

基于在线监测技术的“智能吹灰控制系统”可准确地监测受热面的结渣积灰程度，并根据机组运行情况及时有效地采取不同的吹灰策略，在保证机组安全稳定运行的基础上，既维持了受热面清洁的状态，又避免了不恰当的吹灰频率造成的无谓的吹灰汽耗和吹灰电耗，同时减轻了磨蚀和热应力对受热面造成的损坏，延长了受热面的寿命，并降低了吹灰装置的维修费用。

1主要数据处理及算法确定

在数据预处理模块中，采用状态预处理、多路采样、中位值平均滤波等方法对不良数据进行过滤，使所有使用的数据都满足可靠性要求。算法依据机组热力系统基本原理和运行规律，通过研究国内外400多种煤质数据，得到理论空气量与煤质低位发热的关系，依据锅炉输入热量与风量内在约束关系得到氧量。对流受热面污染监测模型以锅炉热平衡计算为基础采用受热面传热系数的变化来反映受热面的积灰状况。各受热面统一采用清洁因子定量表示受热面污染状态布连电厂各个对流受热面工质侧皆有进出口温度、压力和流量测点，同时还至少有一侧的烟温能够通过测点或计算得到，因此可通过热平衡计算出另一侧的烟气温度进而得到传热温压和实际传热系数。对于空气预热器采用折算压差和低温腐蚀系数定量表示受热面的污染程度。低温腐蚀倾向系数由空预器冷端综合温度（即烟气出口温度加空气入口温度）与最低冷端综合温度的比值得到，该数值越低表示空预器受低温腐蚀的概率越大，由于低温腐蚀越强，空预器受热面的积灰的倾向越严重，因此采用该值表征受热面的污染程度。

2基于模糊控制的受热面吹灰判定

电站锅炉如负荷、燃烧器运行方式、煤质等都对受热面的积灰速率有一定的影响。只有清洁因子结合现场运行经验才能进行准确的吹灰判定，需将自然语言的模糊规则运用到吹灰控制中，这恰恰属于模糊控制范畴。在构建智能吹灰模糊控制模型的过程中根据不同的受热面类型，将影响吹灰的因素作为模糊控制的输入参数，依据模糊控制输入参数和电厂运行经验制定模糊控制规则库，以隶属函数做模糊评判，得出受热面吹灰置信度，该值大于设定值时判定受热面需要吹灰。各受热面的模糊输入特征参数和输出特征

三智能吹灰控制系统架构

1硬件架构

布连电厂智能吹灰控制系统硬件主要由智能吹灰服务器、智能吹灰操作员站、智能吹灰交换机、可编程逻辑控制器（PLC）、IO模块等组成。

2软件系统

布连电智能吹灰控制系统软件主要由基础平台、吹灰应用平台、综合服务平台和数据接口组成。基础平台主要负责机组工况参数、吹灰器设备及分组和智能吹灰模型关键参数的配置与存储。吹灰应用平台的主要功能是对各受热面污染状况进行监视和报警。综合服务平台主要负责机组运行工况判定、受热面积灰污染监测模型的实时计算、受热面智能吹灰控制指令的发出与吹灰器运行状态监控。

四投运效果智能吹灰系统

通过吹灰热态实验，系统对包括空气预热器在内的锅炉各对流受热面都建立了相应的污染监测数学计算模型。同时根据吹灰前后清洁因子曲线变化趋势，确定了受热面的污染下限和上限，进而在其后的连续监测中能有效掌握锅炉受热面的污染状况。通过此套系统的投运，实现了以下功能：①实现污染可视化。智能吹灰系统以数字和图形方式给出了各受热面当前积灰污染及结渣信息，提供了污染判断模型的数据接口，通过将操作人员长期积累的经验与模型进行数据融合，提供了对模型进行不断优化的方法，提高了模型的适用性和准确性。②提高自动化管理水平。智能吹灰系统能有效提高智能吹灰系统的投入率，保证按需适量的吹灰效果。设计方案不仅满足了不同区域的按需吹灰需求，而且将不同吹灰区域的吹灰时间控制在2小时以内，很好地平衡了运行操作与自动系统投入各自需求，使自动吹灰系统便于投入。③达到了较好节汽效果、优化了吹灰频率和针对性智能吹灰系统投运后，按污染程度以及传热特性和热量需求比例，对各个受热面给出了不同于以往且更有针对性的吹灰策略。对比工况每天可节省吹灰器投运数量达27%节汽效果显著。除此之外对不同传热区域的吹灰器投用占比率也有一定变化。④提高主、再热汽温。智能吹灰方式有利于在负荷较低时提升过热器二级减温水流量，增加主汽温调节余量，提升再热汽温。⑤改善了相关经济安全性指标。对吹灰系统而言，通常需要关注的指标有关乎锅炉效率的排烟温度；影响空预器安全运行和未来SCR投运后使用效果的省煤器出口烟温；直接关系机组热效率的锅炉再热减温水流量等指标。智能吹灰系统对以上指标均有改善。

五收益分析

智能吹灰系统减少了吹灰器投运数量，这有助于降低吹灰设备的折旧损耗，此外还减少了锅炉补水带来的费用。主要收益包括节省吹灰蒸汽以及锅炉效率提升后所节省煤耗。

六结论

智能吹灰控制系统的投入，实现了锅炉受热面污染程度的量化监测，对提高受热面污染监测过程数字化、可视化水平提供了可靠手段，投运方式更符合布连电厂锅炉运行特点和受热面积灰特性，吹灰频率以及吹灰汽耗和电耗明显降低，不仅延长了吹灰设备的使用寿命，节省了相应的折旧和维修费用，降低了锅炉排烟损失提升了锅炉效率，较原吹灰方式可节汽27%，锅炉效率提升0.16%，仅从这两项指标变化上可实现每台机组每年46.8万元的直接综合经济效益。

作者：麦永强吕霞范国潮吴德利吴真王一男单位：国电建投内蒙古能源有限公司布连电厂