[发明专利]一种提高烧结余热回收量及发电系统运行稳定性的调控方法

摘要

本发明涉及一种提高烧结余热回收量及发电系统运行稳定性的调控方法，采用热管余热锅炉回收烧结机废烟气余热，回收过程产生的高温高压蒸汽，与后续环冷机废烟气余热回收过程产生的高温高压蒸汽串联，采用蓄热汽包进行收集，同时在蓄热汽包上增设与厂内蒸汽管网的连接管道与阀门控制系统，并采用自行开发的基于随机过程理论的蒸汽流量监测控制系统，对各个管路的蒸汽流量进行实时监控，根据后续汽轮机‑发电机组运行蒸汽需求量变化，在烧结工况变化时，保证汽轮机‑发电系统能够运行发电的条件下，给出最优的流量控制方案，调整发电系统的蒸汽流量。

主权项

一种提高烧结余热回收量及发电系统运行稳定性的调控方法，采用热管余热锅炉回收烧结机废烟气余热，回收过程产生的高温高压蒸汽，采用高压汽包进行收集，同时在高压汽包上增设与厂内蒸汽管网连接的管道与阀门控制系统，高压汽包通过管路与后续环冷机废烟气余热回收过程产生的高温高压蒸汽连接汇集到蓄热汽包，并采用基于随机过程理论的蒸汽流量监测控制系统，对各个管路的蒸汽流量进行实时监控，根据后续汽轮机‑发电机组运行蒸汽需求量变化，在烧结工况变化时，保证汽轮机‑发电系统能够运行发电的条件下，给出最优的流量控制方案，调整发电系统的蒸汽流量，该调控方法适用于1条及以上的烧结生产线余热回收发电系统；所述提高烧结余热回收量及发电系统运行稳定性的调控方法，通过建立基于随机过程理论的蒸汽流量监控系统数学模型实现，数学模型构建步骤如下:1)由于余热锅炉产生蒸汽量是随机变量，进行如下假设：(1)各余热锅炉正常运行状态相对稳定，相互独立；(2)i锅炉产生的蒸汽量服从正态分布(3)蒸汽量均值不随时间发生变化，与相互独立；由假设可以得出如下方程：(4)相互独立；(5)Yt服从于正态分布，且有：Yt~N(Σi=1nδtiμi,Σi=1n(δtiσi)2)---(1)]]>其中μi、σi为样本均值和方差，n为余热锅炉个数，i为某个余热锅炉，为锅炉i在t时刻产生的蒸汽量，大于零，Yt为t时刻所有锅炉共同产生的蒸汽量，为余热锅炉工作状态，表示锅炉工作，表示锅炉停止工作；2)数学模型的建立为保证汽轮机发电的正常运行，余热锅炉产生的总蒸汽量应满足发电机组所需的蒸汽量，限制条件是发电机组稳定运行的概率不小于某个概率值P，本模型中设定概率值P＝0.95，通过求解满足条件的的所有解，确定锅炉的运行状态，数学表达式为：其中A为发电机组运行时的最大蒸汽量，β＝Yts/A表示发电机组的工作状态系数β∈(0，1)，简称为状态系数，βu、βd表示状态系数的上、下边界值，Yts为余热锅炉向发电机组输送的实际蒸汽量；3)对方程(2)求解变形可得：P{βdA≤Yt≤βuA}≥0.95   (3)转化为标准正态分布进行求解得可得方程(4)：Φ(βuA-Σi=1nδtiμiΣi=1n(δtiσi)2)-Φ(βdA-Σi=1nδtiμiΣi=1n(δtiσi)2)≥0.95---(4)]]>查标准正态分布表得方程(5)：-βdA-Σi=1nδtiμiΣi=1n(δtiσi)2≥1.65---(5)]]>结合方程(4)、(5)得如下结果：其中，β,A是常数，μi、σi由样本数据通过采用距估计求得，求解不等方程(6)可以得到的值，即余热锅炉的运行方案；4)发电机组稳定运行优化由于求得满足要求的方案通常不止一个，且不同方案下的余热锅炉工作状态已知，则Yt服从的正态分布参数可以确定，转化为选择最优的控制方案，即求解蒸汽量一定时汽轮机运行的概率P，P{Yt>βA}Yt~(Σi=1nδtiμi,Σi=1n(δtiσi)2)---(7)]]>对于不同方案可以计算出汽轮机在不同效率下的稳定运行概率，可根据发电机组效率和稳定工作的概率来选取最优的控制方案；5)、蒸汽量额外供需量计算机组运行过程中，蒸汽量具有上下边界值限制，必须满足合理的数值区间，当实际蒸汽量超过上限或低于下限，则需要向厂区输送多余蒸汽量或者借调不足部分的蒸汽量，用来满足机组发电的正常运行，记多余蒸汽量Z，那么由以上计算可以得到表达式，Z＝Yt‑βA   (8)若Z值为正值那么则蒸汽量超额，向厂区输送，若Z值为负值那么则蒸汽量不足，向厂区借调以保证机组正常运行，Z在借调和向外输送时的蒸汽量应满足合理的区间，β,A是常数，结合方程(1)得出：Z~N(Σi=1nδtiμi-βA,Σi=1n(δtiσi)2)---(9)]]>关于Z的给定置信度1‑α的置信区间估计为：(Σi=1nδtiμi-βA-u1-α2Σi=1n(δtiσi)2m,Σi=1nδtiμi-βA+u1-α2Σi=1n(δtiσi)2m)---(10)]]>其中，m表示选取某时段内锅炉蒸汽量的样本个数，u表示分为数；上述方程(1)‑(10)构成蒸汽流量监控系统及提高发电系统运行稳定性的数学模型；将上述方程构成的蒸汽流量监控系统数学模型编制相应的计算机程序，嵌入到烧结余热发电计算机控制系统中，实际运行过程中实时采集模型所需的数据，通过数学模型进行运算，最后给出相应的调控方法，控制相应的阀门开度进行调整。