电厂冷端系统及烟气余热利用系统运行优化控制

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1、电厂冷端系统及烟气余热利用系统运行优化控制重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：程小松指导教师：周洪煜副教授专业：动力工程及工程热物理学科门类：工学重庆大学动力工程学院二O一五年五月OperationalOptimizationControlofColdEndSystemandFlueGasWasteHeatUtilizationSystemofPowerPlantAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaste

2、r’sDegreeofEngineeringByChengXiao-songSupervisedbyAssociateProf.ZhouHongyuSpecialty：PowerEngineeringandEngineeringThermophysicsCollegeofPowerEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay，2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要在当今能源形势紧张及能源结构调整的大背景下，对火电机组如何进行深层次的节能降耗和提高经济效益成为日益重要的研究课题。

3、电厂冷端系统由于采用传统PID控制，常难以使凝汽器真空经常维持在最佳真空附近运行，因此运行技术和机组经济性尚需进一步提高。目前的燃煤锅炉烟气余热利用项目，常常受限于低温腐蚀问题和常规PID控制，烟温不能降低至湿法脱硫最佳效率温度附近，导致余热回收未能最大化。所以本论文针对火电厂冷端优化和锅炉烟气余热利用两个领域中尚存的问题加以分析、研究和解决，以期在节能减排升级和提高机组综合效益上给以解决思路和理论支撑。为此，本文从以下两个方面进行着重研究：首先，超临界湿冷机组循环水系统属于典型的大滞后、大惯性、大耦合、多因素影响的系统，PID控制很

4、难保证良好的控制品质和变工况适应能力等。常规PID控制往往考虑因素少，调节循环水量时反应迟缓、控制精度低，同时自适应能力差，这使得冷端系统运行中往往偏离凝汽器最佳真空的最经济状态，经济效益往往较差，严重制约着机组节能降耗的实现。为此，在分析冷端系统众多影响因素的基础上，确定负荷、循环水入口温度、循环水温升及凝汽器热井水位、循泵频率等作为神经网络模型的输入量，设计出循环水量的优化控制方案，综合学习当前主要相关状态参数，以机组出力增量与变频循泵耗电量增量之差的最大值作为学习训练信号，用先进的蚁群算法训练网络，实时并行计算出最佳循环水量，及

5、时调节循环水量使凝汽器始终在最佳真空附近运行。仿真实验结果表明，该优化控制方案可以更加快速、准确的实现最佳循环水量的控制，实现冷端系统高效经济运行，同时大大提高了鲁棒性、变工况变环境适应能力。其次，目前锅炉烟气余热回收量尚未达到最大化，主要是限于低温腐蚀问题。常规PID控制也存在凝结水系统温度控制的滞后性、传统PID算法单输入量、不能自适应煤种变化以及鲁棒性差等问题，使得低温腐蚀难以控制和避免，烟温降低有限。针对锅炉烟气余热利用领域的低温腐蚀问题，基于有限腐蚀速度理论研究了烟气余热如何深度回收的问题。以加装了低温省煤器系统并在设计排烟

6、温度附近工作的某超超临界机组为研究对象，为了保证安全的同时深度回收烟气余热，综合技术经济考虑，提出了低省出口烟温尽量逼近实时烟气酸露点的思路。为了实现快速精确控制低温省煤器出口烟气温降，通过优化神经网络结构，以混合型动态递归神经网络为控制模型，设计了ACO-MDRNN烟气温降优化控制方案，综合学习机组负荷、低温省煤器给水进出口温度、低温省煤器烟温等相关主要参数，以实时烟气酸露点为低温省煤器出口烟温设定值。同时将混沌变尺度搜索策略融I重庆大学硕士学位论文中文摘要入蚁群算法，混沌变尺度蚁群算法作为网络训练算法，实时计算出控制烟气温降的最佳

7、凝结水量，用以及时调节低温省煤器烟气出口温度，实现节能效益最大化。通过仿真和实验研究，证明该优化控制方案可以在保证避免低温腐蚀或仅有有限腐蚀的情况下，使回收烟气余热量达到最大化，同时变工况适应能力也大大提高。关键词：冷端优化，低温省煤器，动态递归神经网络，蚁群算法，神经网络优化控制II重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTInthebackgroundofthetensionofcurrentenergysituationandthebigadjustmentofenergystructure,ithasbecomeanincr

8、easinglyimportantresearchtopicforthermalpowerunitstoachieveenergysavingandimproveeconomicbenefitdeeply.Duetoad