华北电力大学周怀春：火电厂智能化建设或有根本性缺陷——2018年智慧电厂论坛（二期）

我们今年以来进一步考虑企稳的变化对锅炉优化运行的影响，这是湖北的荆门电厂，全年的企稳变化大概超过40摄氏度，湖北一天立面的气温变化会超过10度，就是说一天的气温变化幅度会达到一年气温变化的1/4以上，如果冬季和夏季燃烧优化有差异，一天之内都有差异，这是我们现在做出来的结果，右边是燃料量，横坐标从左到有是从地问道高温，就是从冬季到夏季，综坐标是低负荷到高负荷。同一个负荷上面，冬季到夏季锅炉燃料量消耗是降低的，就是说机组的积极性是高的。

这个是我们分析优化的送风量，在同一个高度，因为同一个高度是同一个负荷，从左到右是企稳的变化，从冬季到夏季锅炉优化的送风量显著增加，有人说这可能不是风量的变化，可能是气温变化以后空气密度不一样，我说有可能，这反映出表达的差别。这个分析方法可以分析所有的优化参数的相关规律，这个就是炉膛负压的变化，我想设定这个负压的设定值没有想到气温变化，气温从左到右，冬季的时候负压负80—负90，夏季的时候负130—140，这有显著的差别，和冬季、夏季总风量差异是相对应的。这个技术建立了一套所有锅炉的参量属于负荷和气温两个参量变化的定向规律，我只要把送风机风温采集进来，我这个数据库立面直接给出引风量、送风量、炉膛负压等多少数值。目前这个阶段我们是把我们的优化控制系统作为一个修正控制系统，就是对现有的DCS的控制信号做偏差校正，也可以说对它的指令进行校正，也可以对输出做校正。

对燃料，燃料波动比较大，实际上波动的是单位质量的燃料到炉膛立面燃烧放热能量的差异，炉膛里面燃烧放热的强度就是燃烧的负荷，而且现在的负荷把它输出值和兆瓦的单位，炉膛的燃烧负荷可以直接和负荷指令对比的，它不再影响风量控制，这样就变成了独立的控制系统。

我们进一步考虑热控系统的延迟，考虑随负荷变化灵活性的调峰控制，因为热供参数有延迟，把这个延迟的时间考虑到对负荷值提前的修正量立面去，今天因为时间关系不详细介绍，希望有机会去实验这样一种负荷控制方式，到底能提高负荷控制的爬坡水平能够提高多少。

刚才我讲基于现有的数据控制，从智能化电厂的设计来讲，现有的数据都不足，我举锅炉，那是我们自己专业的对象，有点王婆卖瓜的嫌疑，这么大的锅炉，我们对这么大锅炉立面整个燃烧过程，现在为止是没有很好的实时在线的检测方法的，包括可能后面刘总也会介绍这个工作，这个我认为是智能电厂或者智慧电厂要克服的一个关键难点。我们现在做什么东西呢？我们现在就用这种基于高温的热辐射呈现的方法做三维炉膛里面的温度监测，这是我之前就想做的课题，现在我们做到教授职业生涯的顶峰可能把这个基本能完成。

详细的技术原理我不介绍，就是说图像是三维的、非均匀的温度分布所代表的非均匀的热辐射放热量辐射的不均匀性，在照相机屏幕上面的投影，和机械的投影是一样，不会把机械的投影更复杂。从平面，从照相机的信息还原一个空间的温度上，大概就是还原了它能量的空间分布，这样就变成了温度上的分布。

这是60万的超临界和亚临界温度上的接口，温度高温区超过了汞的平面，燃烧区在下炉膛，下炉膛和燃尽和放热，这个温度朝上之后跟电厂所发现的，所以说警卫量偏多，现场得到的结果是一致的，这个结果实际上也有助于电厂最后对电厂燃烧系统做了一定的改进。我们现在这个技术后期发展的趋势，我们希望做一个完全透明的锅炉炉膛的系统，把燃料放热量方面是怎么样实时三维的分布，包括温度场。对于锅炉燃烧实时的操作和监控和优化，就有更加具体现实的这种可靠的信息来做依据，否则一个黑箱，你蒙着眼睛去操作控制，我想大家都没有这个把握。

最近我们做煤粉浓度的在线坚实。煤粉浓度反映在碳的浓度，对于煤粉颗粒物在炉膛上的三维分布，就是煤粉在炉膛立面的燃尽过程，这个最近会有积极结果。

这是我们两方面的技术，从2016年开始，在线燃烧的控制系统我们在湖北华电襄阳电厂2016年9月份做控制系统在线的投运控制，因为是闭环控制，就是人不在他能够正常的控制DCS系统一样的，也不太容易，包括还有参数波动的问题，但是到2017年9月份的时候，燃烧优化的系统按照电厂的要求投入80%、90%以上，达到非常可观的程度，做了“3天+3天”的正平衡的煤耗测试，我们现在电厂里面，比如国家要求火电厂310个发电煤耗，电厂集团老总说，我们集团早就达到了，说这没有问题，但是网上有言论在质疑这样一个东西，就是说我们所说的设计煤耗，我们所说的性能实现的煤耗，是不是代表平常的运行煤耗，甚至把财务煤耗拿出来，说你是不是发了一度电就只消耗了310克的标煤，这个账可以算的，事实上这个账可能拿不出来。实际上在运行过程中的煤耗比你新的煤耗，我估计高不止一个、两个百分点，我们就做了一个正平衡的比较。这是我们当时系统控制的后台，包括在DCS运行的前台，统计进入的煤量、采集煤样做热计测试，大概是当时的数据列表，这是当时的负荷曲线，从3天72个小时，原煤的美好优化前380个、优化后376.89个。当时我们把电厂热值数据做三天的平均，前三天和后三天的平均，电厂热值优化时段是下降的，我们感觉后三天运行，因为我们没有刻意控制煤的一致性，就是日常过程里面能不能比较差别。

按这个比较，煤值下降0.8%，煤量下降0.8%，这两个是叠加的，应该下降1.5%以上，如果这样算的话运行煤耗下降5克以上，这个数据我也很惊讶，但是说明我们在锅炉负荷过程里面，控制人员对锅炉的参数、包括燃料量、包括风能，实际上控制的不及时、不准确，带来燃料的消耗量的累计我们平常没有太去计量到底是多大的幅度，这个幅度有可能现场出现的幅度，不是说把锅炉运行性能改善，只是运行过程中每时每刻动态变化过程中，能够使得这个变化过程立面更能够随时贴近稳定的负荷、优化的工况所对应的运行条件，这就是它的差别。当然给我们提供的报告说煤耗下降1.48克，因为他们带过去的美好优化以后热值略有上升，那就算了，我说那就1.48克吧。

我们把这个数据比较一下，优化以前我们有氮氧化物的统计，我们都折算到30万的负荷下面，优化之后和优化之前实际上炉膛出口的氮氧化物还有下降，20几毫克，就是说在优化的运行系统作用下面，煤耗的下降和氮氧化物的排放下降，并不是绝对矛盾的事情，某些情况下可能两者都可以同时达到这样的效果。这项技术我们希望从理论上面突破现有的一些传统的，我们认为是天经地义的锅炉运行的基本概念，我们要突破这些东西，就是说他这个概念可能对于锅炉控制技术发展到现在，是起重要作用的，但是这个技术往后进一步的发展，我认为是障碍，而且我们觉得，你要实现更加灵活性的控制，你必须要做到负荷指令更加准确的控制，如果做到负荷指令更加准确的控制，才会不去看2分、3分众之后参数的输出说有偏差我反过来调节，调节以后怎么样呢？你说要拼命往前跑，看数字参数对不对还要回过头来看等等，就不能快速的变负荷。精确的前馈控制我认为是提升灵活性控制基本的一个途径，当然怎么实现灵活性？这么多参数的情况下，根据我们前面的分析，其实风和水之间没有那么大的耦合性，不是说完全没有耦合，只是说在我看来，我们把风随煤变化，水随煤变化的调节，过度的不该放大它的强度。

技术上，我们发明基于运行历史数据的优化运行的方法，加上炉内的监视系统来做燃烧负荷的监视，甚至把锅炉就作为一个燃料变化实时的实验仪器，如果这样子的话煤质的变化，我这个系统在炉内所有都可以测出来，就可以进一步的提升这样一个控制的系统控制。效果就是降低运行煤耗，我说降低运行煤耗1%，就是说话运行的煤耗高不止一个百分点，大家如果有兴趣我们可以一起对某些电厂测试。同时负荷控制是更主动的负荷直接的前馈控制，我相信能够更加显著提升现在所有的火电机组对于负荷变化指令的跟随能力，因为现有的控制能力是根本性制约这个控制的，因为更加准确的风和煤和水的控制，所以说在负荷过程立面不会因为相互之间增加了扰动或者干扰，造成参数的偏线、跃线或者参数的波动更大，如果提高参数的稳定性就进一步提高机组稳定的低负荷的运行水平。

（发言为电力头条App根据速记整理，未经本人审核）

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