[发明专利]一种火电机组燃煤发热量的动态估计方法及系统

权利要求书

1.一种火电机组燃煤发热量的动态估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据入炉空气量、炉膛出口烟气量及炉膛烟气含氧量与发热量之间的函数关系建立静态估计模型；

步骤2，基于火电机组的制粉系统、送风机和引风机的动态传输过程，构建获得系统机理模型；其中，所述系统机理模型用于获得入炉空气量、炉膛出口烟气量及炉膛烟气含氧量的动态估计值；

步骤3，基于静态估计模型和系统机理模型，选取输入变量、状态变量与量测量，建立滤波系统离散化状态空间模型，获得燃煤发热量的动态估计模型；根据所述动态估计模型完成火电机组燃煤发热量估计；

步骤2中，所述系统机理模型包括：

制粉系统的动态模型，表示为，

W_pf＝K₂·ΔP·M_pf，

式中，M_c为原煤存量；M_pf为煤粉存量；ΔP为进出口压差；τ₀为纯滞后时间；W_c为给煤量；W_pf为入炉煤粉量；K₁、K₂为比例系数；t为时间；

二次风机与引风机的动态传输模型，表示为，

式中，W_sa和W_gsy分别为二次风机流量与引风机流量；W_ba和W_gso分别为入炉二次风流量与炉膛出口烟气流量；T_sf和T_yf为动态传输时间常数；

烟气密度与炉膛负压模型，表示为，

W_gsin＝W_ba+W_pf，

式中，V_b为炉膛容积；C_b为流容系数；ρ_gs为烟气密度；W_gsin为进入炉膛的风粉混合物总质量；P_f为炉膛压力；

炉膛烟气含氧量模型，表示为，

式中，O_cp为烟气含氧量；O_cpin为炉膛入口烟气含氧量；V_gsin和V_gso分别为炉膛入口与出口烟气体积流量；V_ba为入炉空气体积流量；ρ_a为空气密度；V₀为理论空气消耗量；Q_net,ar为燃煤低位发热量；F(·)为燃煤发热量与理论空气量之间的近似函数关系；

步骤3中，输入量、状态量与量测量分别选取为：

利用欧拉法得到滤波系统离散化状态空间模型的离散化系统模型，表示为：

式中：a₁₁＝(1-K₁T_s)，a₂₁＝K₁T_s，a₂₂＝(1-K₂·ΔP·T_s)，a₅₂＝T_s(K₂·ΔP·T_s)/V_b，a₆₂＝T_s(K₂·ΔP·T_s)/C_b，a₇₂＝T_s(K₂·ΔP·T_s)O_cpin(k)/(V_b·ρ_gs(k))，a₃₃＝(1-T_s/T_sf)，a₅₃＝T_s/V_b，a₆₃＝T_s/C_b，a₇₃＝T_s·O_cpin(k)/(V_b·ρ_gs(k))，a₄₄＝(1-T_s/T_yf)，a₅₅＝(1-T_s·V_gso(k)/V_b)，a₆₅＝-T_s·V_gso(k)/C_b，a₆₆＝1，a₇₇＝(1-T_s·V_gso(k)/V_b)，b₁₁＝T_s·δ(k-T₀)V₀(k)＝F(Q_net，ar(k))，其中，T_s为离散系统采样时间；

滤波系统离散化状态空间模型的量测方程为：

步骤3中，燃煤发热量的动态估计模型的表达式为，

式中，K_vq为理论空气热量比定；Q_Mar代表水分质量分数所含的热量。