[发明专利]一种超临界循环流化床机组输出功率预测系统及方法

权利要求书

1.一种超临界循环流化床机组输出功率预测系统，其特征在于，包括超临界CFB机组功率预测模型模块、数据库模块、数据选取与预处理模块、燃烧热量计算模型模块、汽水侧模型模块、汽轮机模型模块、子函数辨识模块；

所述燃烧热量计算模型模块，用于建立CFB锅炉实时燃烧热量释放模型，并确定模型中的参数；所述CFB锅炉实时燃烧热量释放模型为：

式中，Q_r(t)为燃烧释放的总热量，MJ/s；B(t)为即燃碳量，代表炉内未燃尽的残碳，单位为kg；A_ir为总风量，单位为Nm³/s；K为热量模型总系数；M_C为碳的摩尔质量，单位为kg/kmol；k_c为碳颗粒的燃烧速率常数；d_c为碳颗粒平均直径，单位为m；ρ_c为碳颗粒的密度，单位为kg/m³；R_C为碳总体燃烧反应速率，kg/s；H为即燃碳的单位发热量，单位为MJ/kg；ko₂为总风量A_ir与氧气浓度的相关系数；

所述汽水侧模型模块，用于建立CFB机组汽水侧工质热量吸收模型，并确定模型中的参数；所述CFB机组汽水侧工质热量吸收模型：

式中ρ_m汽水分离器中工质的平均密度，kg/m³；h_m为汽水分离器中工质的平均焓值，kJ/kg；p_m为汽水分离器出口蒸汽压力，Mpa；D_fw为给水流量，kg/s；D_s为过热器出口蒸汽流量，kg/s；h_fw为给水焓值，kJ/kg；h_s为过热器出口蒸汽焓值，kJ/kg；s₁、s₂为动态参数；k₀为汽水侧热量吸收系数；

所述汽轮机模型模块，用于建立CFB机组汽轮机做功模型，并确定模型中的稳态参数；汽轮机动态过程较快，动态特性采用甩负荷实验方法获得；在控制模型中，调速级压力p₁和机组输出功率N_E之间用一阶惯性过程近似；

式中N_E为机组功率，MW；K_T为汽轮机动态时间，10～30s；p_st为机前压力，u_T为汽轮机阀门开度，k₁为汽轮机调门指令增益；

所述子函数辨识模块，用于辨识CFB机组关键参数之间的函数关系；利用机组不同负荷下过热器差压和主蒸汽压力的稳态历史数据辨识子函数，利用机组不同负荷下主蒸汽流量、主蒸汽压力、主蒸汽焓值和汽轮机阀门开度的稳态历史数据辨识子函数，利用机组不同负荷下主蒸汽比焓和主蒸汽压力的稳态历史数据辨识子函数；所述数据库模块，将机组运行的实时数据、历史数据及煤质数据传输给所述数据选取与预处理模块；煤质数据包括煤的挥发分、灰分和热值；所述机组运行的实时数据、历史数据均包括给煤、总风量、给水流量以及汽机阀门开度；

所述数据选取与预处理模块，对历史数据及煤质数据处理，选取出训练数据用于辨识模型参数及所述模型参数之间的函数关系；

所述超临界CFB机组功率预测模型模块，用于建立超临界CFB机组功率预测模型，并确定模型中动态参数；并根据所述燃烧热量计算模型模块、汽水侧模型模块、汽轮机模型模块和子函数辨识模块建立的各模型、确定的相应参数及机组运行的实时数据、煤质数据预测动态机组功率；

所述超临界CFB机组功率预测模型：

式中：h_st为主蒸汽比焓，kJ/kg；D_st为主蒸汽流量，kg/s；l，C₁，C₂，d₁，d₂为受热段集总模型参数，l＝h_s/h_m，C₁＝b₂₁-(b₁₁/b₁₂)×b₂₂，C₂＝b₂₂-(b₁₂/b₁₁)×b₂₁，d₁＝b₂₂/b₁₂，d₂＝b₂₁/b₁₁。