格林兰德邵勇：燃煤电厂制粉系统的整体优化和智能控制技术

节能减排与技术创新作为能源变革的两大重要主题，作为能源消耗大户的火力发电厂必须紧跟国家发展的脚步,积极投入到电力市场的竞争中去。为了在激烈的竞争市场中占有一席之地,必须提高自身的竞争力,降低企业的发电成本。制粉系统作为火力发电厂的主要辅机系统,制粉系统的经济运行是发电厂实现节能降耗的重要途径。制粉系统的智能优化，不仅可以降低了制粉电耗，还可以稳定提高机组的安全性。南京格林兰德节能科技有限公司董事长邵勇在中国能源研究会节能减排中心与华北电力大学国家大学科技园联合举办“2018年智慧电厂论坛(第一期)”上发表演讲时表示。北极星电力网全程对会议进行直播，如需了解更多的会议直播，请联系微信号：13693626116

南京格林兰德节能科技有限公司董事长邵勇主题演讲《燃煤电厂制粉系统的整体优化和智能控制技术》。

首先感谢各位领导，各位电力行业的朋友，今天我非常荣幸能够在华北电力大学、在智慧电厂的论坛上代表我们南京格林兰德节能科技有限公司给各位介绍我们的产品。

公司的技术主要是在做需求侧响应，火电的节能以及火电的灵活性应用。

这个是我们智慧电厂的基础架构，就我们公司针对智慧电厂做的一些工作做一些介绍。在前面包括我们刘院士和其他的院士都介绍到了，智慧电厂涵盖的非常丰富，最终我们的落地，其实大家要着重在下面发展包括重点的就是我们的基础设备层，做一些基础设备层的包括特性、包括模型，公司针对这些方面，我们燃煤电厂比较重要的一个大的部分制粉系统进行介绍。

今天我介绍制粉系统分成三个方面：

第一，当前我们燃煤电厂制粉系统的困境。

第二，制粉系统技术改造目前我们常用的技术路线和问题。

第三，介绍一下公司针对目前国内的制粉系统出现的问题，应该怎么去做，应该怎么解决这些问题，我们所做的一些工作。

第一，我们燃油电厂制粉系统的困境。我把这个主题分成了两个部分，第一部分，目前我们燃煤电厂制粉系统运行的困境，就是目前的大环境，大环境我们燃煤电厂制粉系统运营中间存在一些问题，第一个我们机组宽负荷运行，甚至国家2016年开始主导深度调峰，因为我们整体弃风弃光的情况，加上国家“十三五”，包括我们国家签订了《巴黎协定》以后，对国家承诺的新能源发展目标，所以我们现在火电机组整体的客观环境不是非常好。第一个就是说，我们机组宽负荷系统，对我们制粉系统带来了很多问题。第二部分，每质极其不稳定。我们国内煤炭市场是目前全球在建以及现在我们运行的燃煤机组应该说每质最不稳定的国家，我们本身也是中德制造研究院的常务理事单位，所以我们也经常会去包括欧洲这些国家做技术交流，我们发现他们也有掺烧煤，但是掺烧比例像我们这么大不可控的可能就是我们中国。甚至我们现在各大发电集团为了针对目前煤炭市场的不稳定，所以我们主动提出来，各大集团为了提高效益，提出了主动的混煤掺烧。所以这两个大的外部环境，也导致了我们现在制粉系统运行中间存在着很多的问题。

第二技术方面，主要概括的有七点：

1，出力不够，煤质变化和设计煤种变化很大，很多电厂磨机处理不够。

2，煤粉的均匀性指数低。很多的改造也很不成功。目前我们的磨机使用静态分离器的，大概是目前制粉指数都在0.8、0.9水平，改造后的动态分离器，好的可以达到1.2，不好的在1、1.1的水平，对锅炉的燃烧，尤其现在大炉型，给我们带来很大的困扰。

3，制粉的分量偏差大。尤其宽负荷，燃烧测对供给侧的影响非常大。

这三个指标是目前困扰我们机组制粉系统的经济技术指标。

4，制粉细度无法动态实时调整。基本上我们做性能测试以后调整一个档板，调整以后固定，很多厂商改了动态分离器，带来很多问题，很多厂的动态分离器因为不能闭环的调整，都需要人工的去干预。比如现在的煤质发生变化了，当前这种煤质上多少，只能靠经验判断，经验会带来很多偏差，经验越多越好，但是不是科学的依据。

5，磨机的低出率，这个工况振动比较大。我们在很多做制粉系统调研的时候发现，有些机组在50%额定速率的时候就开始发生振动，好的40，有的厂到了40以后振动，到了现场看了都害怕。

6，制粉系统参数的在线测量问题，这是一个大问题，尤其对我们这种不稳态的气固燃烧是问题，测量的稳定性、设备的磨损等等都会带来困扰。

7，制粉系统的在线控制问题。基本上现在可以讲，我们国内的制粉系统基本上都没有谈到实时的在线控制，我讲的在线控制和大家接触的，比如说一开始我们磨机厂出厂的时候，里面会有煤量和滚压的控制，这个曲线里面都有确定，但是这不是我这里面讲的在线控制，我这里讲的在线控制是指，第一，我的煤质、我的煤量符合这些情况发生变化以后你的制粉系统能不能实时的根据我能够非常好的做在线控制。

针对这么两个大的问题我们应该怎么做？我们应该考虑，目前国内的燃煤机组都做了很多的尝试，也一些常用的技术路线，但是这些技术路线里面有很多的误区。

目前常用的路线大概总结了一下，大概涵盖这四个方面：

1，像磨煤机喷嘴环等一些局部改造，当然还有其他方面的，我讲的这些都是局部改造。

2，提高磨机的转速，因为现在很多厂处理达不到，权宜之计通过提高转速来去提高我们的速率。

3，改造磨煤机的分离器，很多厂把静态分离器改造成静态分离起，但是不能为改造而改造。

4，改造磨煤机的结构。

这四个改造路线我们中间发现很多问题，其实主要存在四个方面：

第一个，很多改造是凭经验，没有技术数据的支撑，比如说刚才像喷嘴环的改造，很多厂是没有办法，因为速率上不去，有的要提高风机的风速，这些都带来很多的问题，所以我们首先能不能有一个科学的手段、科学的数据去支撑我们这个改造。

第二个，存在大量低质量的改造，很多去改动态分离器，现在市面上介绍动态分离器的有很多厂家，我们碰到现场的，从五六十、四五十万可以到100多万的，那天我们有一个项目，我们销售回来跟我讲，我说算一算，从所有要求的仪器仪表的品牌，包括合金材料，加上运输，再算上安装费用，我说这个成本我们都核算不下来。所以中间很多改造完了以后会有很多问题，有些甚至分离器改造完以后不仅没有达到所需要的改造指标，且影响了制粉系统的生产。另外，改造动态分离器以后，动态分离器怎么用？按理说动态分离器的目的，可以根据实时的变化能够来调整细度，通过调整细度能够改善燃烧效率，因为纯粹靠人员的经验，这个煤质发生变化了燃烧情况不太好，我认为的干预调整细度，这个纯粹为了改造而改造，带来一定的问题。

第三个，错误改造路线中间的提高我们磨机的转速。我一直很批判这个，在很多场合我都讲过，提高磨机的转速是很有问题的，第一个带来什么？因为我们去华润，掺烧，设计的时候实际上这个煤磨机选型就选好了，是北京电力总厂的，应该是133的，选型选的是123的，这个磨机上来带来磨损增加、制粉单耗增加的问题，这个磨机转速提高以后，按照离心力，如果转速提上来以后，就会发生了很大的变化，停留时间缩短了，迅速的因为离心力向碾子四围扩展，这个时候不能是转速提高和速率是成正比的，这个改造路线是错误的。

第四个，像做磨煤机本体大的结构改造，像磨盘的直径包括滚锭增加，这个改造以后第一费用非常高，第二牵扯的面非常大。

既然有这么多的问题，应该怎么做？所以南京格林兰德针对制粉系统我们做了很多的工作，下面我介绍一下制粉系统的整体优化和智能控制技术。

制粉系统目的是为了满足锅炉岛的燃烧，为了锅炉的燃烧，所以，不仅仅对它的改造不能只局限于制粉系统内部、磨机内部，还要考虑制粉系统本身和锅炉整个系统之间的关系。所以针对问题，我们就提出来要在两个层面上去解决问题，第一个，制粉系统与锅炉岛相关性的问题，第二个，制粉系统的本体特性，做不到这两点你想把制粉系统改善我认为是不可能的。针对这两个问题，技术手段是什么呢？我们提出了两点，第一，制粉系统本体硬件的升级改造，第二，智能控制，因为他的燃烧有这么强的相关性，我要想把制粉系统的控制做好，要对燃烧服务，我必须要解决制粉系统的智能控制问题。

所以说我们GPreM的制粉系统架构分三部分。

第一，制粉系统流体数值模拟和大数据分析技术。

第二，我分析完以后我发现制粉系统本身的问题和制粉系统燃烧之间控制上的问题以后，我怎么样去做改造，我有一套技术包，有一系列的技术包，这些模块可以相互的有机组合，改造完以后怎么做，所以我们把整个制粉系统的治理和生产运行，最重要的就是数值模拟和大数据分析，就为制粉系统像前面的改造没有依据靠经验，我们就完全否定了这种路线，就是我要有依据、有数据支持来去做针对性的改造。

大家看一下，下面讲的包括我们的数值模拟还有大数据分析，都是我们实际在做的工程，我通过这些工程的例子给大家看一下。

大家看一下这个例子，这台磨发生了问题，在这个磨机进入分离器下部这个区域的时候发生了粗颗粒的悬浮，这部分粗颗粒裹胁一部分再回到磨端，按理说合格的颗粒应该第一时间被选走，粗的颗粒应该通过我的导向锥再回到磨盘上碾磨，这才是合理的。但是带来一个问题，这个悬浮到一定程度的时候，风托不住的时候，振动增加，现场这个情况非常相似。以前像这种情况，因为磨机厂改了几次这个，也改不好，为什么？只能靠经验，不能准确找到问题在哪里。

这个例子，左侧是改之前的，右侧是改之后的，他出现了什么问题？在回粉锥那个部分有一部分卷吸到这里，当时他磨机厂请去了以后，磨机厂加了两次扰流，后来直观的让大家能看得到，通过模拟，模拟不能说百分之百的反映我所有的物料目前百分之百的准确状态，但是基本上能还原大部分物料在里面的情况。

这一部分我就用我们在做的一个项目给大家来分析一下，来分享我们制粉系统和燃烧，我们挖掘制粉系统和大数据分析的这么一个工程。这个项目我们大概像Excel表格的数据取了大概20几个数据，有很多表，我们分析下来的数据表格大概几千幅，我们只是把其中的这几个问题给大家介绍一下。这个表，发电机功率，这台机组我们模拟以后，发现这台机组还是不错的，蓝色的C001发电机的功率，2、3、4、5、6在运行的五台磨的给煤量，用给煤机的煤量反馈来做计算，就是给煤量核发电机功率之间的相关性来做分析。

这个就是发电机的功率和磨机出口的混合物，这个是我们选择的参数和运行的五台磨之间的相关性，这是曲线。

这个就是发电机功率和磨煤机旋转分离器的转子速度，转子速度就代表煤粉细度，这就是发电机功率和运行的五台磨之间煤粉细度的相关性是否一致，最后我们发现这个磨机B磨有严重问题，这个就是他的五台磨的制粉细度，这个是之间的相关性。

刚才我讲到了这是我们利用它现在数据发现目前即有的制粉系统和燃烧和锅炉岛主要参数之间的相关性，有很多表格，下面这几幅图我是告诉大家，我们通过他数据挖掘以后，既然我制粉系统要做智能控制，我怎么来控制？控制的策略数据来自于哪里？通过刚才的数据分析以后，我通过下面这些，就是通过我们基于神经网络的自适应控制数学模型，基于神经网络的数学模型，我来弥合。比如我们的C436，蓝色的就是实际测出来的氧量曲线参数。下面三个是我们做的不同的神经网络的模型，我来弥合它，为什么弥合？因为所有的数据都在测，第一个测量有延时性，再回到控制，我控制上也没法用，比如制粉系统现在加负荷，水先上来，水一定比煤的反应要快，因为我们从给煤机一直到进入燃烧器，这个时间一定是比水要慢的，这种情况怎么做？要想做控制，我制粉系统一定是滞后的，我们现在怎么做？比如像刚才氧量这个问题，我就预测氧量，我通过实际的C436测量数据，不同的网络模型弥合它，当然实际上我可能做的模型数量比它还要多，我要找拟合度非常高，我来预测氧量，这些参数包括氧量包括CO，一旦控制以后带来很大的方便性，我就知道在这种负荷情况下应该怎么做。

刚刚没有交待一个前提，当时我们搜集这个机组的数据，20几个G是搜集了40%—60%，80%的额定工况下，总共搜集了五个工况下的数据，所以说通过这个数据就为我们下面的制粉系统提供了依据，这个是碳CO的。通过这两个技术以后，通过模拟、通过我的大数据分析，我们就有数据支撑我来对支付系统来做改造，包括智能控制模型。

我的技术包主要分成六个部分，其中包括改造完以后上面有保健医生，总共是七个部分，1，磨煤机的内部结构优化。2，分离器的优化。3，煤粉管道的节能技术。4，液压。这个液压改造不是纯粹为了大家说的更粗的粉，这个改造为了解决磨机低速率振动的问题。5，制粉系统智能控制。6，保健医生。

磨机的改造方案，比如说像导向锥、调速环这些装置。导向锥右侧的就是我们所有中枢磨犯的文化，这个一定是离心力作用下直接去冲刷，带来两个问题，第一个，像这种流体冲刷过，颗粒产生的影响，第二个对流体的不稳定带来更大的问题。我们改造动态分离器的第一级风改效率在哪里，中是重力和拽力，这个时候可以快速的增加提高我的效率。

第二个，磨煤机分离器的改造。现在目前在市面上的分离器改造五花八门，上次我在国投的一个电厂，他们通过一个设计院做初可研，那个设计院找到我们，他说我们参观了旁边一个厂，他们也做了动态分离器，很便宜。我后来看了一下，很多厂家到我们现场推销，我带转子动态分离器，实际上我们的动态分离器发展到今天，经过四代、五代技术的发展，现在鱼龙混杂，很多技术实际上停留在非常规的水平，我们改动态分离器的应该带来三个作用、三个目的，第一个，就是能够实时的调整煤粉细度，第二个，能够改善我们的煤粉均匀性，第三个，改善粉量偏差。因为到了不同的煤管，一旦风进入煤管之间再调整难度比较大，先天就要控制的好一些。

我们现在带做技术主要是第四代的、第五代，我们2017年开始推我们的第五代，我们发现改造动态分离器以后有很多的问题，比如说因为动态分离器带来了他的必须在出口旋转流，就带来很多问题，这个左侧就是没有加真流罩的，动态分离器，左侧像温度计一样的是速度表，大家看越红的速度越快，在原来没有做改造之前，动态分离器带来什么问题？磨损比较大，有的出口风管上加了耐磨陶瓷，我们后来经过设计在我们四代分离器基础上在出口处加了一个真流罩，通过这个整流，第一个，所有的风速比较均匀的在绿色这部分，另外一个充满度要好很多，最大问题解决了，包括磨损的问题。我们的分离器跟市面上很多分离器区别比较大，包括我们对材质的控制，我们基本上做任何一个分离器的改造，每个机组都诎要做模拟、都要去做分析，然后再做定制，我们型号非常多，但是找相应型号，这是我们改造跟别人不太一样的。

这是不同分离器的选粉效率，我们现在能做到98%，前两天化工的找我们，让我们单独做特殊的设计，因为作为化工精益部分的前面做过滤用，我们选粉范围非常大，可以到0.5%的范围，甚至到更细。

这是我们跟一些常规的分离器之间结构上的区别。

第三个，煤粉管道的优化。因为我们目前的电厂，这个不是我们实际做的工厂，这是动画，左侧我们这个管道都是弯头，然后我们进行了设计。

第四个，磨煤机液压系统的优化。这个就是解决磨机低速率振动的问题，我们现在磨机厂的系统都是无杆测量的，导我们这个加气囊，而且我们跟其他厂家有点不一样，我们在有杆腔和无杆腔之间可以做交换。

第五个，弹簧加载改造为液压加载。

第六个，我们说的保健医生，我们就是改造完了以后，比如说我们实时在线的飞灰含碳测量，因为我们目前电厂早期的灼烧、微波法都不是很好，我们做了优化，针对这个做了开发，当中为了做燃烧优化作为我们过滤效率其中一个参考。我们在现场用的非常好，原型机在现场已经3年多了。

第七个，针对刚才我们发现的这些问题我们做了制粉系统智能控制系统。刚才讲了其中最大一个问题，一个是测量问题，其实我们现在的磨机跟它相关的参数有70几个参数，但实际上我们能够控制有效利用就是20几个参数，这20几个参数我们怎么样去利用，首先解决的就是测量的问题，先解决眼睛的问题，其次再解决大脑的问题。眼睛的问题我们针对这个，我们跟德国的合作伙伴做了很多的工作，这是一个在国内目前我们在用的也是刚开始在用的一个很特殊的声学传感器，改变了过去的，我通过安装这个声学传感器，可以判断我现在煤粉，因为刚才讲过，通过我的改造尽量的提高我的煤粉均匀性和控制我的粉量偏差，但是一旦进入了煤粉管道以后，想再去改变有可能，但是相对比较困难，已经发生了怎么办，将错就错，我安全我们特殊的声学传感器，通过分析他的声波频率来判断进入我每个煤粉管道的煤粉之间的偏差，通过它在我们制粉系统智能控制系统里面来调整配粉。

这是我们大概的智能控制系统的逻辑控制图，包括我们的数学模拟、包括我们的大数据分析，建立我们自适应的控制系统以后，把相关的一些参数加上我们特殊的传感器测到的粉量偏差，包括飞灰含碳数据，一并作为我们的反馈，包括我们的输入参数，我们可以，第一，实时的动态调整我们分离器转速，第二，实时根据我判断测出的我们的粉量偏差来调整我们的配峰，这是目前我们制粉系统非常困扰的问题，这是我们现在在做的工作，在现场我们已经开始投运了，效果非常好。

通过这一步以后，通过我们GPreM系统改造过以后，我们总体能达到指标，我们现在希望都是，第一个，煤粉的均匀性指数提高到1.2，粉量偏差控制在正负7%，再通过我们智能控制系统进一步燃烧上来去调整、来去解决它。所以说这些，包括我们现在针对灵活性，深度调峰，包括制粉系统在低速率振动，包括我们三台磨，能不能两台磨、单台磨，现在通过改造都可以实现。

这是我对我们制粉系统今天所做的工作与大家分享，如果大家有兴趣可以跟我们联系。谢谢大家！

（发言为电力头条APP根据速记整理，未经本人审核）