[发明专利]一种用于优化生物质锅炉操作参数的方法及装置

说明书

本发明涉及一种用于优化生物质锅炉操作参数的方法，其中，所述生物质锅炉燃烧多种生物质燃料以释放热量并产生灰分，所述方法包括：提供生物质燃料的燃料信息和目标锅炉负荷；生成生物质锅炉的一系列设计操作参数；根据生物质燃料的燃料信息和目标锅炉负荷，为设计操作参数计算出所述灰分中的未燃烧碳含量；以及在所述一系列设计操作参数中找出与所述未燃烧碳含量的最小值相对应的操作参数作为优化操作参数。本发明能高效地调整生物质锅炉操作，以便适应生物质燃料组合的调整。

技术领域

本发明涉及火力发电厂锅炉控制优化领域，尤其是涉及生物质锅炉操作参数的控制和优化。

背景技术

在火力发电厂中，可燃物(例如燃煤发电厂的煤和生物质发电厂的可燃生物质燃料)与空气中的氧气之间通过燃烧反应释放热量，然后通过发电动力装置把热能转换成电能，最终通过烟囱排出经过燃烧的烟气。

火力发电厂的核心设备是蒸汽发生器或锅炉，锅炉通过空气中的氧气燃烧燃料以释放热量。然后，热量将水转化为蒸汽，用于发电或其他工业过程加热。在生物质发电厂中，可以把诸如木材、稻草、树皮和/或根等生物质进行混合(例如四种物质) 用作生物质燃料。然而，与煤炭相比，生物质燃料的供应和价格经常浮动且具有季节性。例如在中国，生物质发电厂的常规做法是根据市场价格变化混合不同的生物质燃料并改变成分比例，从而能在市场上具有竞争力并能位于更好的谈判位置与生物质燃料供应商进行价格谈判。

由此，生物质燃料的更换对于生物质发电厂能否低成本操作至关重要。然而，由于生物质燃料的季节性和价格波动，不可避免地需要更换当季可用且价格合理的生物质燃料，有时候甚至需要非常频繁的更换。因此，通常需要付出巨大的时间和经济代价来确保锅炉性能并保持整个发电厂的平稳操作。

现有技术中，在更换生物燃料的时候，一种通常的做法是凭经验调整锅炉的操作参数，从而优化燃烧效率。这种调整操作非常复杂，包括调整例如空气分配和风速，炉排振动设置等，这些调整多变并且相互关联。因此，这类调整需要通过经验丰富的操作员或工程师凭专业知识进行大量且耗时的测试。

与所有其他的需要凭借经验进行的操作一样，这种操作既费时又缺乏精度，甚至可能导致重大错误。此外，这种调整很容易花费几个星期，这可能严重损害生产效率。由此，目前生物质发电厂宁愿通过花更多的费用购买昂贵但熟悉的燃料来消除这种由于更换和混入新的生物质燃料带来的不利影响，而不是根据市场变化进一步改变和混合价格合适的当季生物质燃料。因此，生物质发电厂在电力市场上失去竞争力。

此外，为了应对燃料市场的变化，一些发电厂选择将一种或几种生物质燃料存储在仓库中，以便它们可以在某些生物质燃料暂时无法购得的情况下继续燃烧相同的燃料。

然而，该措施不也能解决问题，反而可能带来新的麻烦。因为存储在仓库中的生物质在有或没有空气的情况下都会引起发酵反应。然后，取决于存储条件和持续时间，燃料成分将发生变化，并且不能认为是与之前相同的燃料。因此，储备生物质燃料的生物质发电厂仍然面临着相同的燃料更换情况。如果忽略锅炉操作参数的调整，锅炉可能会因燃烧不良而受到物理损坏，并导致经济损失。

由此可见，虽然生物质能的发展得到政府的支持，而燃料更换和混合的挑战限制了其在更多地区的推广。

在现有技术中，已经存在一些研究，它们通过对锅炉进行数学建模以了解其在不同条件下的表现。然而，目前这些研究仅停留在理论研究水平上，并且需要应用复杂的数学理论以及需要占用大量计算资源。即便现有技术已经做了很大的努力对模型进行简化同时又保留精确建模的能力，但是这些模型仅仅是仿真工作且这些研究仅限于单燃料燃烧模拟，这与实际生产过程中，采用多种生物质燃料混合的情况不符，因此这些研究都无法实际用于工业生产。

因此，现有技术中，生物质发电厂在需要更换生物质燃料混合物时候，无法快速高效地调整锅炉操作使得燃烧实现最优化，这影响了发电厂的经济效益。

发明内容

本发明的目的在于克服背景技术中存在的缺陷和问题。