超临界锅炉高温受热面屏间热偏差在线优化研究

　　超临界锅炉高温受热面屏间热偏差在线优化研究士发，杨凯镟（上海发电设备成套设计研究院，上海200240）机组合、燃烧器摆角、各层配风方式、末级过热器和再热器热偏差状况，对运行状况进行优化评判，从而降低管壁温度峰低控制管壁超温幅度和超温时间，进而减缓氧化皮的生成速度，使锅炉运行的安全性和经济性得到双重保证。通过在某600MW超临界锅炉上的在线优化运行，表明锅炉末级过热器屏间热偏差系数最大约为1.2，比以往的最大热偏差系数下降了为了降低污染，提高发电效率，超（超）临界发电技术已进入商业化应用阶段。目前我国超（超）临界机组多数是国内企业制造的，但这些机组仍存在一系列问题。更高的蒸汽参数对电站锅炉的金属材料运行状况提出了更苛刻的要求，不仅要求金属有较高的抗烟气侧氧化温度，同时也要具有较高的抗蒸汽侧氧化温度。运行温度的提高加剧了过热器、再热器甚至包括联箱和管道等蒸汽通流部件的蒸汽侧氧化11-21.蒸汽腐蚀问题会对电站锅炉、汽轮机以及热力系统的安全经济运行产生重大影响，因此必须采用有效手段控制与优化锅炉屏间热偏差。本文着重从优化运行的角度来解决高温受热面超温爆管以收穑日期：2010-1025修订日期：201011-15：丁士发（196S），男，安徽黄山人，博士，主要从事锅炉性能与热偏差方面的研究。电话（Tel.）13310033319；及蒸汽腐蚀问题，在优化锅炉运行参数的同时，通过控制锅炉高温受热面热偏差，从而降低管壁温度峰值，控制管壁超温幅度和超温时间，进而减缓氧化皮的生成速度和蒸汽腐蚀，以避免超温爆管。

　　锅炉过热器、再热器热偏差计算方法14是本研究的基础，基于热偏差计算方法而开发的智能壁温管理系统已成功应用于国内某电厂。该电厂锅炉是上海锅炉厂生产的600MW超临界锅炉，采用“n”形布置，单炉膛四角切圆燃烧方式，主蒸汽出口温度571出口压力25.4MPa.在此基础上，从理论上研究了高温受热面热偏差在线优化方法。

　　1研究目的我国科技工作者对锅炉高温受热面屏间热偏差计算方法进行了深入研究，在线分段模型也得以成功应用。本文依托于锅炉高温受热面的屏间热偏差计算理论，研究锅炉不同运行条件下，高温受热面的屏间热偏差优化控制方法。锅炉高温受热面屏间热偏差在线优化方法是通过一组可靠的锅炉运行参数来实现的。

　　在线优化的意义在于，能够根据锅炉实际运行情况，尤其是高温受热面屏间热偏差大的工作状态，给运行人员提供一组可靠的锅炉运行参数，使其高温受热面的屏间热偏差降低。

　　2锅炉高温受热面屏间热偏差在线优化研究2.1在线优化目标高温受热面屏间热偏差在线优化主要目标：根据当前负荷、运行磨煤机组合寻找最优工况，使最优工况中末级过热器热偏差系数、末级再热器热偏差系数、锅炉运行方式整体最优并能稳定再现。

　　高温受热面屏间热偏差系数优化标准：末级过热器热偏差曲线整体平坦，并向均值1靠近，方差较小，无异常突跳点。

　　锅炉运行方式优化标准：锅炉同一层上不同角度的风门开度一致，锅炉各风门位置在连续工况时间内保持稳定。

　　锅炉运行稳定再现的标准：在一个工况时间内锅炉高温受热面屏间热偏差系数稳定，锅炉运行方式稳定。

　　笔者研究的高温受热面包括2个受热面：末级过热器、末级再热器。

　　2.2在线优化理论的研究分为两类工作：（1）自动寻找任意条件下的最小热偏差工况，并存放到最优工况表中；（2）根据实时工况数据，从最优工况表自动匹配给出相同参数下的最优工况。

　　2.2.1高温受热面屏间热偏差评价函数末级过热器屏间热偏差系数评价函数：权重系数；为屏数；TMG；为末级过热器屏间热偏差曲线评价值，该值越小，代表末级过热器偏差曲线整体越优，管屏安全性越高。

　　末级再热器屏间热偏差系数的评价函数为：权重系数；为屏数；TMZ为末级再热器屏间热偏差曲线评价值，该值越小，代表末级再热器偏差曲线整体越优，管屏安全性越高。

　　末级过热器、末级再热器整体热偏差曲线评价函数：线评价值，该值越小，代表在一个时间点上末级过热器、末级再热器热偏差曲线整体都优。

　　2.2.2稳定工况内热偏差评价值的均值和方差曲线评价值的均值和方差，RTPAVG，RTP，STD均小时代表连续工况时间内末级过热器、末级再热器曲线保持最优。

　　2.2.3锅炉运行方式评价函数燃烧方式内容为各层风门挡板开度。二次风门总共k层。每层总共有4个挡板。各层风门分别为AA风门、A风门、All风门、AB风门、B风门、B风门、BC风门、C风门、C风门、CD风门、D风门、D风门、DE风门、E风门、EF风门、FI风门、F风门、CCOFA1风门、CCOFA2风门、SOFAI风门、SOFA风门、SOFAI风门、SOFAIV风：锅炉高温受热面屏间热偏差在线优化理论研究isl门、SOFA―V风门，SOFA摆角tp://www.cnki.net锅炉配风方式评价函数：一层上配风方式越一致。

　　燃烧器摆角总共4个，锅炉燃烧方式评价函数：R炉4个燃烧器摆角角度越一致。

　　锅炉运行方式评价函数：炉在一个时间点上运行方式越容易重复再现。

　　2.2.4稳定工况锅炉运行方式评价值的均值、方差2.2.5锅炉运行工况评价值建立稳定工况内锅炉高温受热面最优热偏差稳定工况可再现性评价值：值，该值越大，表示该工况越优；C为评价值修正常数。评价函数反映了三个定性规律：工况持续越长，工况越优；工况中锅炉高温受热面热偏差评价值方差越小，工况越优；工况中锅炉运行方式评价值方差越小，工况越优。

　　2.2.6最优工况表建立最优工况表，包含：（1）工况实测参数，主蒸汽流量、发电量、磨煤机组合、煤水比、减温水流量与各层风门的配风方式；2）稳定工况起始时刻，稳定工况终止时刻，稳定工况持续时间；（3）稳定工况中热偏差评价值的最大值、最小值、均值与方差，锅炉运行方式评价值均值与方差，稳定工况中热偏差整体评价值等。

　　min的工况。

　　然后对每个工况下末级过热器热偏差曲线评价值、末级再热器热偏差曲线评价值、锅炉运行方式评价值进行计算，建立该工况的最优热偏差稳定工况可再现性评价值。最后把该工况的所有属性存储到最优工况表中。

　　2.2.8服务程序建立服务程序，使其对历史时间搜索，间隔触发，滚动进行，见。

　　服务程序定时触发过程2.2.9最优工况全局优化对于最优工况表的数据，主要是滚动搜索历史时间段内的数据，寻找能再现且热偏差系数最优的工况。但随着时间的增加，最优工况表中的记录由原来是较优变成了普通，但其工况内仍存在优的信息。

　　通过对锅炉运行方式方差这个指标对该工况进行分解优化，把锅炉运行方式方差小且热偏差优的信息提炼出来，代替原来的工况。同样，对发电负荷方差进行分解优化，见。

　　最优工况全局优化能力构成燃烧方式方差分解优化发电负荷方差分解优化7工况的自寻优对最近时间段内数据进行自寻最优工况搜索，首先判断在某负荷及某个磨煤机组合下的连续工况，通过计算连续工况时间，来淘汰连续时间小于5 2.2.10最优工况的调用通过定时采集锅炉运行实时参数（发电负荷、磨H5雄讲厍激骓瓣121逆漤画5舯册勹讲厍阵漤骓铖121：筘1玮13漤fMtt尹莒m炼薛簦皿咎茂Hiru囔Mlila肤frH蔌逾m. m炼弈矣冰漭跏忝册弈谌广册蹄ms惑爷许蜀辑，闽阵弈矣漭濉皿咎湛皿弈漤撇H3阵浙q难m咨疏1许惑a米贿rqa咄irs漭，皿咎洚olil怙3X4囔靠ff骈黎炯埘萍-H洚ff.激撇Hiru囔，m炼M邻3：1弈激3菊爷鲥la刚琪到m媒泽泠辟钿冷寄bookmark8淋cr讲厍阵漤骓画M瓣r瓣f瓣6.瓣IP m一2，讲厍漤骓画一潲埘簦狃Hlt肤爹函00雄，讲厍阵漤骓瓣12尽soomin3漤蔌，iM各层风门开度值/% H1T罔匀扯抖帔砘Flf肤函6淋册勹讲厍阵漤骓12H1玮113漤窗siM-Flf末级过热器热偏差系数H7窥闩筘逄商3罔料，spMn w妄淋站600MW昏颂鄯笮鲥漤到画11讲厍阵漤骓铖12肤MW泠>M塍激斗揎矣辐菸窥辐菸弈涂涩菡7m炼弈矣厕，wm洚沛3激wtH，澈沛7激筘，准闽淋）（姊册泠郢冰。痛窗冰抖冰炼薛簦pmaHa淋Cr2吵瘐蚕颂銎爷，膣：各层风门开度值/%末级过热器热偏差系数各层风门开度值/% 9淋册勹讲厍阵漤骓铖漤窗siM-FlfFig.撇40.7，胳闩筘尽涵牙漤撇菇I.H一泛雄￡，闩筘足罔抖菇滕件，tssl跑m埘弈砘Hmfr，奋厕fr邝诅闩辑EI.SS潘阵，卟漭齑瞧妈雄爹丑猫薪EW讲厍阵漤骓画M瓣一5朱崇兵，金保升，仲兆平，等。蜂窝状催化剂的制备及（上接第247页）化皮形成与脱落原因分析及其改进措施。电力设2程绍兵，谭昌友。大容量锅炉高温受热面超温失效原因及对策。广东电力，2004，17（2）3廉霄汉。600 MW超临界机组高温氧化皮问题的探讨。锅炉制造，2010（1）7-11. 4陈朝松，张树林，刘平元，等。优化壁温计算模型及其在电站锅炉壁温在线监测中的应用。动力工程，2009，29（9）5罗永浩。大型燃煤电站锅炉若干重大问题的原因分析和改进措施。锅炉技术，1999 6戴绪愚。自寻最优控制M卜北京：科学出版社，7谢永斌，段备战，谢凯年，等。自寻最优控制综述。工业仪表与自动化装置，1996（1）KM3. 8谢永斌，罗忠。自寻最优控制原理及其方法。西安工业学院学报，1996